DNA-Replikation und Transkription: Ablauf, Enzyme und genetischer Code

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Zusammenfassung

Das Dokument erklärt die DNA-Replikation mit ihren Phasen Initiation und Elongation sowie die beteiligten Enzyme. Anschließend werden die drei Stufen der Transkription, die RNA-Reifung bei Eukaryoten und der genetische Code beschrieben.

Kernpunkte

  • Die DNA-Replikation ist bidirektional und findet während der S-Phase im Zellkern statt.
  • Helikasen öffnen die Doppelhelix an der Sequenz oriC, SSB-Proteine stabilisieren die Einzelstränge und Gyrase verhindert Supercoiling.
  • Die Primase synthetisiert Primer; die DNA-Polymerase verlängert den Strang in 5'-3'-Richtung.
  • Auf dem gegenüberliegenden Strang entstehen Okazaki-Fragmente, die Ligasen miteinander verbinden.
  • Die Transkription verläuft in Initiation, Elongation und Termination; bei Eukaryoten werden Introns durch das Spleißosom entfernt.
  • Der genetische Code ist universell, degeneriert (64 Tripletts für 20 Aminosäuren) und eindeutig.

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DNA-Replikation

Die DNA-Replikation ist ein bidirektionaler Prozess, der während der S-Phase im Zellkern stattfindet. Er gliedert sich in zwei Hauptphasen:

1. Initiation

Die DNA-Polymerase beginnt das Ablesen des Stranges in 3'-5'-Richtung an der Nukleotidsequenz oriC. Helikasen binden an oriC und lösen die Wasserstoffbrückenbindungen, wodurch eine Replikationsblase entsteht. Topoisomerasen (Gyrase) verhindern Spannungen in benachbarten Bereichen, während SSB-Proteine die erneute Bildung von Wasserstoffbrücken verhindern.

2. Elongation

Die Primase synthetisiert Primer, an die Desoxyribonukleotide angefügt werden, um einen neuen Strang in 5'-3'-Richtung zu bilden (kontinuierliche Synthese). Da die Replikation bidirektional erfolgt, entstehen auf der gegenüberliegenden Seite Okazaki-Fragmente. Die DNA-Polymerase korrigiert Fehler und entfernt Primer, während Ligasen die DNA-Fragmente miteinander verbinden.

Beteiligte Enzyme

  • Helikasen: Öffnen die Doppelhelix.
  • Gyrase: Verhindert Supercoiling.
  • SSB-Proteine: Stabilisieren die Einzelstränge.
  • Primase: Synthetisiert Primer.
  • DNA-Polymerasen: Polymerisieren den neuen Strang und entfernen Primer.
  • Ligasen: Verbinden DNA-Fragmente.

Transkription

Die Transkription erfolgt in drei Stufen:

1. Initiation

Die RNA-Polymerase erkennt den Promotor auf dem DNA-Matrizenstrang, bindet daran und öffnet die DNA-Doppelhelix.

2. Elongation

Die RNA-Polymerase fügt Nukleotide in 5'-3'-Richtung hinzu. Bei Eukaryoten wird am 5'-Ende ein Methyl-Guanosin-Phosphat-Rest angefügt, der als Startsignal für die Translation dient.

3. Termination

Die RNA-Polymerase erkennt Terminationssignale, die Blase schließt sich und die Polymerase löst sich ab. Bei Eukaryoten wird am 3'-Ende ein Poly-A-Schwanz angefügt, der die RNA-Reifung unterstützt.

RNA-Reifung

Dieser Prozess findet nur bei Eukaryoten statt. Gene bestehen aus zwei Sequenztypen:

  • Introns: Werden transkribiert, aber nicht translatiert.
  • Exons: Werden transkribiert und translatiert.

Das Spleißosom entfernt die Introns und verbindet die Exons.

Genetischer Code

Der genetische Code beschreibt die Beziehung zwischen der Basensequenz der RNA und den Aminosäuren. Er ist universell, degeneriert (64 Tripletts kodieren für 20 Aminosäuren) und eindeutig, da ein Codon immer nur für eine spezifische Aminosäure steht.

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Häufige Fragen

Welche Enzyme sind an der DNA-Replikation beteiligt?

Helikasen öffnen die Doppelhelix, Gyrase verhindert Supercoiling, SSB-Proteine stabilisieren die Einzelstränge, die Primase synthetisiert Primer, DNA-Polymerasen bauen den neuen Strang auf und Ligasen verbinden die DNA-Fragmente.

Was sind Introns und Exons?

Introns werden transkribiert, aber nicht translatiert. Exons werden transkribiert und translatiert. Das Spleißosom entfernt die Introns und verbindet die Exons.

Warum ist der genetische Code degeneriert?

Es gibt 64 Tripletts, die nur für 20 Aminosäuren kodieren. Mehrere Codons können also dieselbe Aminosäure bezeichnen.

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Test

1. Wo findet die DNA-Replikation statt?
2. Welches Enzym verbindet die DNA-Fragmente?
3. Welche Sequenz dient als Startpunkt der Replikation?
4. Was entfernt die Introns bei Eukaryoten?
5. Wie viele Tripletts kodieren für die 20 Aminosäuren?
6. Was markiert das Ende der Transkription?

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