Replikation von DNA
Wie eine Zelle ihre DNA vor jeder Teilung exakt verdoppelt, von der Chemie der Strangverknüpfung bis zum Abschluss an den Chromosomenenden.
Bevor sich eine Zelle teilt, muss sie ihr gesamtes Erbgut einmal vollständig und möglichst fehlerfrei kopieren. Das geschieht in der S-Phase des Zellzyklus. Die Grundidee ist einfach: Jeder Strang der Doppelhelix dient als Matrize, an der durch komplementäre Basenpaarung ein neuer Strang entsteht. Am Ende besteht jede der beiden Tochter-DNAs aus einem alten und einem neuen Strang. Die Replikation verläuft also semikonservativ.
Die Lerneinheiten folgen dem Ablauf. Zuerst geht es um die Chemie, mit der die Polymerase Nukleotide verknüpft, und um die Regeln, an die sie dabei gebunden ist. Aus diesen Regeln ergibt sich fast alles Weitere: warum die Doppelhelix erst geöffnet und stabil gehalten werden muss, warum ein Primer nötig ist und weshalb die beiden Stränge auf unterschiedliche Weise entstehen. Den Schluss bilden das Verschließen verbleibender Lücken und die besondere Situation an den Chromosomenenden.
Für die Pharmazie liefert dieser Ablauf zahlreiche Angriffspunkte. Gyrasehemmer wie Ciprofloxacin greifen in die Entwindung bakterieller DNA ein, Nukleosidanaloga wie Aciclovir stören die virale Strangsynthese. Abzugrenzen ist die Replikation von Transkription und Translation. Mit ihnen kopiert die Zelle ihre Gene nicht, sondern setzt sie in RNA und Protein um.
Wie die DNA semikonservativ verdoppelt wird, welche Nucleotide die DNA-Polymerase …
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