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Es heißt zwar, dass Information König sei, aber
Informationen müssen nicht nur übertragen,
sondern auch repliziert werden.
Das ist auch wichtig für Zellen,
in Bezug auf ihrer Nukleinsäure-Informationen.
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In dieser Vorlesung werde ich die DNA-Replikation
und die Reparatur der DNA behandeln.
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Die DNA-Replikation ist also ein Prozess, der für die
Übertragung der genetischen Information entscheidend ist.
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Die 1953 entdeckte Struktur der DNA
gab bereits Hinweise darauf, wie sie repliziert werden kann.
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Zunächst einmal ist das DNA-Molekül komplementär aufgebaut.
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Die Basen auf einem Strang sind komplementär
zu den Basen des anderen Strangs.
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Es gibt ein Phosphodiester-Grundgerüst, das die
einzelnen Basen eines Stranges verknüpft, wie wir sehen können.
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Die Basen ragen in die
die Mitte der Doppelhelix.
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Die Basenpaarung in der Mitte wird durch Wasserstoffbrückenbindungen
stabilisiert, wie wir noch sehen werden.
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Wie wir sehen werden, gibt es einige signifikante
Unterschiede zwischen den Replikationsprozessen,
die in prokaryotischen und eukaryotischen Zellen ablaufen,
wegen der unterschiedlichen Struktur
der genetischen Information in den beiden.
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Der Gesamtprozess der DNA-Replikation selbst, ist aber,
wenn man den Mechanismus betrachtet, nicht signifikant anders.
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Wenn wir nun die DNA-Replikation betrachten,
beginnt es ganz am Anfang der DNA-Replikation
an einer bestimmten Sequenz.
Wir haben in einer anderen Vorlesung gehört,
dass die RNA-Transkription an einem Promotor beginnt.
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Bei der DNA-Replikation beginnt der Replikationsprozess
an einer Sequenz, die als ori oder origin of replication bezeichnet wird.
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Proteine binden an den ori, um den Replikationsprozess zu unterstützen,
wie wir es auch bei der Transkription gesehen haben,
nur dass es hier um die Replikation der DNA geht.
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Sie öffnen die Doppelhelix, um den Zugang für die Replikationsproteine
zu schaffen, damit sie eindringen und beginnen können.
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Die Replikation erfordert einen "Leser" der Vorlage
und einen Katalysator zur Herstellung von Phosphodiesterbindungen.
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Im Grunde genommen spreche ich hier
ivon einer DNA-Polymerase.
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Sie liest einen Strang ab, schnappt sich die komplementäre Base und
baut sie dann in den Strang ein, den sie gerade synthetisiert.
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Nun gibt es mehrere, an der DNA-Replikation beteiligte
Proteine, die ich zunächst nur aufzählen möchte.
Wir werden später sehen, was sie im Einzelnen tun.
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Erstens gibt es die DNA-Polymerase,
die, wie gesagt, die Synthesereaktion
der Phosphodiesterbindungen katalysiert, um alles zu verknüpfen.
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Es gibt die Primase, ein Protein,
das den Start der DNA-Synthese unterstützt.
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Es gibt das einzelstrangbindendes Protein SSB,
das, wie der Name schon sagt, an Einzelstränge bindet.
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Enzyme, sogenannte Helikasen, helfen dem Prozess,
wie wir sehen werden, mit unglaublicher Geschwindigkeit fortzuschreiten.
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Ein Enzym namens Topoisomerase hilft bei Staus,
die während des Replikationsprozesses auftreten können.
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Diese Staus können buchstäblich zu Knoten
in der DNA führen, wenn sie nicht beseitigt werden.
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Ein Enzym zur Entfernung der Primer ist notwendig, weil der Primer
am Ort, an dem der Replikationsprozess gestartet wird, liegt
und, wie wir sehen werden, der Primer nicht aus DNA gebildet wird.
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Am Ende des Prozesses brauchen wir etwas, das sich
DNA-Ligase nennt; Denn so werden die einzelnen Teilstücke der DNA
während der Replikation miteinander verbunden.