Warum ist die DNA-Replikation bei Prokaryoten schneller als bei Eukaryoten?
Die Frag oben war eine Stundenfrage bei uns im Bio-LK. Ich muss diese nun als HA beantworten habe aber keine Ahnung, was die korrekte Antwort mit Fachbegriffen ist. Kann mir vielleicht einer so schnell wie möglich helfen?
Ich hatte schon so Vermutungen wie, die Prokaryoten sind mit weniger DNA Substanz aufgebaut, aber da wäre die Frage, warum sie schneller ist, obwohl die Replikation nur einen Ursprung im Gegensatz zu Eukaryoten hat. Ich hab auch bei meiner Recherche irgendwas von, Eukaryoten sind umfangreicher verpackt, gelesen, das hat mir aber nicht viel weitergeholfen.
Wäre echt lieb, wenn mir jemand eine ausführliche Antwort geben könnte. Bitte keine Vermutungen, außer sie sind sehr gut begründet, dann helfen diese auch seeeeehr gut weiter.
Danke im Voraus.
2 Antworten
Eukaryonten: In der Interphase – die Phase zwischen einer Zellteilung – muss Erbgut einer Zelle verdoppelt werden, damit es nach der Teilung in beiden Zellen identisch vorliegt. Das Enzym Helicase spaltet die DNA-Doppelhelix an einer bestimmten Basensequenz (oft ein Bereich mit vielen Adenin-Thymin-Bindungen). Eine Primase katalysiert ein beiden Einzelsträngen einen kurzes RNA-Fragment, den Primer. Die DNA- Polymerase, die für die jeweilige Synthese des komplementären Einzelstrangs verantwortlich ist, braucht diesen Primer, um mit der jener Synthese zu beginnen. Der 3′-5′ Strang der entwindeten Doppelhelix wird kontiniuerlich in 5′-3′ Richtung synthetisiert. Die dafür bentötigten Nucleosidtriphosphate befinden sich im Zellkern, dem Ort an dem die Replikation bei Eukaryonten stattfindet. Der 5′-3′ Strang der zu duplizierenden DNA wird diskontinuierlich synthetisiert: Die Synthese bricht etwa alle 1000 Nukleotide ab, da die DNA-Polymerase nur soweit synthetisieren kann wie die Replikationsgabel fortgeschritten ist. Die dadurch entstehenden DNA-Fragemente heißen Okazaki-Fragmente. Für jeden Wiederbeginn der Synthese eines neuen Fragments wird ein neuer Primer benötigt. Im Verlauf der Replikation werden diese Primer durch die DNA-Polymerase aufgefüllt und mittels des Enzyms DNA-Ligase zu einem linearen Strang miteinander verbunden. Die entstandene Tochter-DNA besteht aus einem elterlichen und einem neuen Strang. Bei der Replikation eines eukaryontischen Genoms gibt es viele einzelne Replikationsursprünge (ORIs). Die Replikation des menschlichen Genoms dauert etwa 9 Stunden.
Prokaryonten: Die Replikation prokaryontischer DNA verläuft im Wesentlichen wie die eines Eukaryonten. Wichtig ist, dass die DNA von Prokaryonten nicht linear, sondern ringförmig vorliegt. Somit gibt es nur einen Replikationsursprung. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Replikation im Cytoplasma stattfindet, da Prokaryonten keinen Zellkern haben.Quelle: https://dernotizblog.wordpress.com/2010/04/22/dna-replikation-bei-eukaryonten-und-prokaryonten/
danke aber das hat leider nicht so ganz meine frage beantwortet, das wusste ich alles bereits
hmm, die Darlegung der geschwindigkeitslimitierenden Faktoren scheint, trotz zahlreicher Infos, noch unvollständig. Man hat einerseits ein wesentlich größeres Genom, ein Bakteriengenom umfasst vielleicht 4-5 Mio. bp z.B. bei E. coli und beim Menschen sind es 3 Milliarden bp das ist ungefähr 600 mal so groß. Natürlich hat man im Gegenzug dafür zahlreiche Replikationsursprünge (ori's), um der Masse Herr zu werden.
Aber das, was bei Eukaryoten zusätzlich bremst, ist der Verpackungsgrad der DNA und zwar ihre Wicklung um Histone zu Nucleosomen https://beyondthedish.files.wordpress.com/2014/09/dna-solenoids.jpg diese komplexe Struktur findet sich bei Eukaryoten, aber nicht bei Prokaryoten. Und was komplex verpackt ist, muss zur Replikation auch entpackt (und wieder verpackt) werden, ich denke, dass, neben allen anderen Faktoren, selbst der Geschwindigkeitsunterschiede der beteiligten Polymerasen, hier einer der Gründe liegt, dass Eukaryoten nicht ganz so fix sind. Gruß
ah, du hast den Punkt ja selbst vorgeschlagen, Bingo! ich hatte nur die Antwort gelesen. Also das wäre mein Favorit.