Molekulare Grundlagen der Vererbung

Präsentation zum Thema: "Molekulare Grundlagen der Vererbung"—  Präsentation transkript:

1 Molekulare Grundlagen der Vererbung
Replikation und Reparatur der DNA Von Carola Wiersbowsky

2 Gliederung Einleitung Semikonservative Replikation
Der Replikationsvorgang Reparatur der DNA Telomere

3 Wiederholung: Mitose und Meiose
Erbmaterial muss sich vervielfältigen um Zellteilung und Vermehrung zu gewährleisten Replikation der DNA in der Interphase von Mitose und Meiose

4 Aufbau der DNA Die Basen der DNA verhalten sich zueinander komplementär Nucleotidsequenz des einen Strangs bestimmt die Abfolge des anderen

5 Semikonservative Replikation
Der Ausgangsstrang muss sich trennen Nucleinsäuren der Einzelstränge werden nicht getrennt Elternstrang dient als Matrizenstrang an den Nucleotide angeknüpft werden

6 Das Meselson-Stahl-Experiment
E. coli Bakterien bauen schweren Stickstoff in ihre DNA ein Anschließend: Einbau leichteren Stickstoffs auf anderem Nährmedium Extraktion der DNA und Zentrifugation Mittelschwere und leichte DNA ist Beweis für semikonservative Replikation

7 Der Replikationsvorgang

8 Entwindung der DNA Topoisomerasen „entspiralisieren“ DNA-Doppelstrang
Schließen die gelösten Phosphodiester-Bindungen wieder

9 Replikationsblase und -gabel
Auseinandergehen der parentalen Einzelstränge kommt einer „Gabelung“ gleich Mehrere Replikationsblasen entstehen durch zeitgleiche Replikationsanfänge

10 Helicase Löst die Wasserstoff-Brückenbindungen zwischen den komplementären Nucleotiden Verläuft in 3´-5´-Richtung Greift an z.T. mehreren Punkten die Bindungen an

11 Die Replikation Polymerase folgt der Helicase in 3´-5´-Richtung auf dem Leitstrang Folgestrang benötigt Primer, von Primase aus RNA gebildet um an ein 3´-Ende anknüpfen zu können

12 Die Replikation Nucleosid-Triphosphate werden unter Abspaltung zweier Phosphatreste von DNA-Polymerase an den Matrizenstrang gebunden

13 Die Replikation am Folgestrang
Am Folgestrang wird nur ein kurzes DNA-Fragment (Okazaki-) synthetisiert Da sich die Polymerase nur in der Nähe der Replikationsgabel befindet, wird neuer Primer benötigt Nach seinem enzymatischen Abbau hinterläßt der Primer eine Lücke

14 Die Replikation am Folgestrang
Lücke zwischen Okazaki-Fragmenten wird von der DNA-Polymerase aufgefüllt Ligase bildet neue Phosphodiester-Bindungen und verknüpft somit die Fragmente mit den Nucleotiden

15 Die Replikation Nach der Neusynthese wird das Erbgut wieder „verpackt“
Histone werden z.T neugebildet Das Chromatin liegt wieder vor

16 Replkiationsblasen Hamster-DNA

17 Die Reparatur der DNA

18 Die Reparaturwege Fehlpaarungs-Reparatur Mismatch Reparatur
Excisionsreparatur

19 Die Fehlpaarungs-Reparatur
Falsch gepaarte Basen werden noch während d. Replikationsvorgangs von der DNA-Polymerase entfernt Man spricht vom „Korrekturlesemechanismus“ E. coli Bakterien-Polymerasen haben Untereinheiten für beide Strangrichtungen

20 Die Mismatch-Reparatur
Fehlgepaarte Nucleotide werden von bestimmten Enzymen (Exonucleasen) am gepaarte Doppelstrang erkannt DNA-Reparaturenzyme beim Menschen: ca. 130 verschiedene

21 Die Excisionsreparatur
Enzyme erkennen schadhafte Strukturen in der Basenpaarung Auschnitt des Defekts am Einzelstrang durch Nuclease Neusynthese durch Polymerase und Ligase

22

23 Telomere

24 Telomere Nucleotidsequenzen an den Enden linearer DNA
Enthalten keine Gene Sich wiederholende Basenabfolgen Telomerase verhindert das sich Verkürzen der Chromosomen bei der Replikation

25 Telomere Telomerase trägt RNA
Telomerase ermöglicht die komplettierende DNA-Synthese am 3´-Ende Reverse Transkriptase heißt: DNA kann an eigener RNA-Matrize gebildet werden

26 Danke

27 Quellen Campbell, N. et al. (2006): Biologie. Pearson Studium. München
Knippers, R. et al. (1990): Molekulare Genetik. Georg Thiemes Verlag. Stuttgart Hoff, P. et al. (1999): Genetik. Schroedel Verlag. Hannover