Warum wird die DNA-Replikation als halbkonservativ beschrieben?

DNA ist ein doppelsträngiges Molekül. Einer der zwei DNA-Stränge ist ein ursprünglicher Strang, während der andere der neu synthetisierte Strang ist. Da einer der beiden DNA-Stränge immer konserviert ist, wird die DNA-Replikation als halbkonservativer Prozess betrachtet.

DNA-Replikation ist der Prozess der Synthese neuer DNA. Es synthetisiert einen neuen DNA-Strang, indem dem Template-Strang komplementäre Nukleotide hinzugefügt werden. DNA-Polymerase ist das Enzym, das für die Synthese eines neuen DNA-Strangs verantwortlich ist.

Wichtige Bereiche

1. Was ist DNA-Replikation?
     - Definition, Schritte, Funktion
2. Warum wird die DNA-Replikation als halbkonservativ beschrieben?
     - Synthese eines neuen DNA-Strangs

Schlüsselbegriffe: DNA-Replikation, Dehnung, Einleitung, verzögerter Strang, führender Strang, ursprünglicher Strang, Beendigung

Was ist DNA-Replikation?

DNA-Replikation ist der zelluläre Prozess, bei dem eine exakte Replik eines bestimmten DNA-Moleküls unter Verwendung der ursprünglichen DNA-Stränge als Matrizen hergestellt wird. Die drei Schritte der DNA-Replikation sind Initiierung, Verlängerung und Beendigung. Das Initiation der DNA-Replikation tritt am Replikationsursprung des Chromosoms auf. Sobald die DNA-Polymerase an den Replikationsursprung gebunden ist, beginnt sie, Nukleotide am 3'-Ende des RNA-Primers hinzuzufügen. RNA-Primer wird durch RNA-Primase synthetisiert. Das Wachstum/Verlängerung des neuen DNA-Strangs tritt in der Richtung 3 'nach 5' auf. Beide DNA-Stränge dienen als Vorlage. Die abgewickelten DNA-Stränge bilden eine Replikationsgabel. DNA-Replikation an der Replikationsgabel ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: DNA-Replikation

Die Hauptfunktion der DNA-Polymerase bei der DNA-Replikation besteht darin, der wachsenden Kette komplementäre Nucleotide hinzuzufügen. Das Zuckerphosphat-Rückgrat wird durch die Bildung der Phosphodiester-Bindung zwischen der proximalen Phosphatgruppe und dem 3'-OH des Pentoseringes des eingehenden Nukleotids gebildet. Das Beendigung der DNA-Replikation tritt in den Telomerregionen des Chromosoms auf.

Warum wird die DNA-Replikation als halbkonservativ beschrieben?

Da es sich bei DNA um ein doppelsträngiges Molekül handelt, dienen beide Stränge als Matrizen bei der DNA-Replikation. Daher erfolgt die DNA-Replikation bidirektional an der Replikationsgabel. Ein Vorlagenstrang verläuft jedoch in der Richtung von 5 'nach 3', während der andere Vorlagenstrang in der Richtung von 3 'nach 5' verläuft. Der Strang mit 5 'bis 3'-Richtungsabhängigkeit wird als führender Strang bezeichnet, da eine kontinuierliche DNA-Replikation auf diesem Strang erfolgt. Der andere Strang mit 3 'bis 5' Richtwirkung wird als nacheilender Strang bezeichnet. Es wird als Okazaki-Fragmente synthetisiert. Die bidirektionale DNA-Replikation ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Bidirektionale DNA-Replikation

Da beide Stränge als Matrizen bei der DNA-Replikation dienen, besteht eine bestimmte doppelsträngige DNA aus einem alten und einem neu synthetisierten Strang. Der alte Strang dient als Vorlage für die Replikation und bildet den neuen Strang, der zum Templatstrang komplementär ist. Daher besteht jedes DNA-Molekül aus einem ursprünglichen DNA-Strang zusammen mit einem neu synthetisierten DNA-Strang. Da einer der beiden DNA-Stränge nicht verändert oder konserviert wird, wird die DNA-Replikation als semikonservativer Prozess betrachtet. Semiconservative DNA-Replikation ist in gezeigt Figur 3.

Abbildung 3: Semikonservative DNA-Replikation

Durch die semikonservative DNA-Replikation können DNA-Reparaturmechanismen an dem neu synthetisierten DNA-Strang arbeiten.

Fazit

Die DNA-Replikation ist ein semikonservativer Prozess, da einer der beiden Stränge der doppelsträngigen DNA ein ursprünglicher DNA-Strang ist, der als Vorlage für die Synthese des neuen Strangs diente. Da einer der beiden Stränge immer konserviert ist, wird die DNA-Replikation als halbkonservativer Prozess betrachtet.

Referenz:

1. "Halbkonservative DNA-Replikation: Meselson und Stahl". Nature News, Nature Publishing Group, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. „DNA-Replikation“ (Publci Domain) über Public Domain-Dateien
2. "DNA replication split" Von Ich, Madprime (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
3. "Semiconservative replication" Von Lizanne Koch - lgkoch - eigene Arbeit mit chemdraw (Public Domain) über Commons Wikimedia