Die Verdoppelung der DNA?
Folgende Aufgaben muss ich in Biologie bearbeiten:
- An den Replikationsstartpunkten findet man sehr viel mehr A — T- als G — C- Basenpaare. Stellen sie eine Hypothese auf, worin der Vorteil dieser Tatsache liegen könnte.
- Erklären sie, warum jeder der beiden neuen Doppelstränge im Lauf der Replikation Okazaki-Fragmente enthält.
Ich wäre sehr dankbar darüber, wenn mir jemand bei diesen Aufgaben weiterhelfen könnte! :)
1 Antwort
Damit die Replikation beginnen kann, müssen ja die beiden DNA-Stränge der Doppelhelix voneinander getrennt werden, erst einmal nur auf einer Länge von ca. 50 Basen. Wären die beiden Stränge nicht getrennt, könnten ja nicht die jeweils neuen Stränge komplementär zu den ursprünglichen Strängen angebaut werden, da ja dann jede Base ihr Gegenüber schon hat - dann kann gegenüber keine neue Base eingebaut werden !
Die nach ihrem japanischen Entdecker Okazaki benannten Fragmente entstehen erst mal nur auf dem "lagging strand", also dem "hinterherhinkenden Strang", und das liegt daran, dass ja die beiden Stränge der DNA antiparallel sind, das heißt, sie verlaufen entgegengesetzt ! Der erste Strang verläuft von 5' nach 3' (die 5 und die 3 sind die Nummern der C-Atome der Desoxy-Ribose-Zucker des DNA-Rückgrats), während der zweite Strang, wenn man die Orientierung beibehält. Zeichne Dir - ohne Zeichnungen ist das alles kaum zu verstehen !! - auf ein Blatt Papier zunächst zwei lange parallele Linien von links nach rechts auf - auf dem oberen zeichnest Du Pfeile mit Pfeil-Richtung nach rechts, auf dem unteren Pfeile mit Pfeilrichtung nach links !), von 3' nach 5' verläuft. Da ja die Neu-Synthese durch die DNA-Polymerase immer von 5' nach 3' durchgeführt wird, gibt es nur bei derjenigen DNA-Neusynthese, die gegenüber dem 3'-5'-Strang durchgeführt wird, keine Probleme : man muss nur einen einzigen RNA-Primer an den Anfang bauen und kann dann theoretisch unendlich weit neu-synthetisieren. Wenn dagegen gegenüber des anderen Strangs, also gegenüber des 5'-3'-Strangs, ein neuer DNA-Strang synthetisiert werden soll, muss man erst eine ganze Strecke die beiden ursprünglichen DNA-Stränge trennen und dann ganz am Schluss der Strecke einen RNA-primer in Gegenrichtung aufbauen, und dann gleichfalls in Gegenrichtung den neuen DNA-Strang synthetisieren, eben bis gegenüber des Anfangs des ursprünglichen Strangs. Dann müssen die beiden Stränge eine weitere Strecke lang getrennt werden und das selbe wie gerade eben wiederholt werden. Dadurch entstehen die Okazaki-Fragmente, denn diese vielen "Strecken" sind zuerst mal nicht miteinander verbunden - werden das aber später durch die DNA-Ligase. Versuche Dir das an einer weiteren Zeichnung klar zu machen, in der Du die beiden ursprünglichen DNA-Stränge eine gewisse Strecke lang weit auseinander zeichnest !
So, jetzt zur eigentlichen Frage: warum entstehen dann Okazaki-Fragmente auf beiden DNA-Strängen - nach dem gerade geschriebenen müssten sie ja nur gegenüber einem der beiden ursprünglichen Stränge entstehen. Dazu muss man wissen, dass die DNA selbst der kürzesten Chromosomen enorm lang ist - viele Millionen Basenpaare lang ! Deshalb würde es viel zu lange dauern, die DNA zu verdoppeln, wenn damit nicht an sehr vielen Stellen gleichzeitig begonnen würde. Und wenn an sehr vielen Stellen gleichzeitig mit der DNA-Neusynthese begonnen wird, müssen sich an sehr vielen Stellen der DNA die beiden Stränge trennen, und dann wird natürlich von der "getrennten Stelle" aus gleichzeitig in BEIDE Richtungen Neu-Synthetisiert ! Und so entstehen zum Beispiel links von der "getrennten Stelle" Okazaki-Fragmente gegenüber des ersten DNA-Strangs, aber rechts von der "getrennten Stelle" entstehen Okazaki-Fragmente gegenüber des zweiten Strangs ! Male eine neue Zeichnung, in der die beiden von links nach rechts gezeichneten parallelen Stränge nicht am Anfang voneinder getrennt sind, sondern irgendwo in der Mitte ! An den entgegengesetzt orientierten Pfeilen, die Du eingezeichnet hast, erkennst Du dann, dass links von der "getrennten Stelle" ein anderer Strang zum problematischen "lagging strand" wird als rechts von der "getrennten Stelle" !
Deine feder (weenacourage!!) 🐒🐈🐅🐎🐴🦓🐕 🐒🐈🐅🐎🐴🦓🐕 😉😉😉😉❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️
Ohhh, ganz vergessen, zur Ersten Frage: A-T-Basenpaare sind nur durch zwei Wasserstoffbrücken miteinander gebunden, G-C-Basenpaare dagegen durch drei Wasserstoffbrücken. G-C-Basenpaare haften deshalb sehr viel stärker aneinander, als A-T-Basenpaare - und deshalb eignen sich Letztere sehr viel besser als "getrennte Stelle", denn dann muss viel weniger Energie für die Trennung der beiden Stränge aufgebracht werden !