DNA-Replikation und Transkription: Der Prozess erklärt
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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.