die dna replikation erfolgt bi direktional
Download
Skip this Video
Download Presentation
Die DNA-Replikation erfolgt bi-direktional

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 32

Die DNA-Replikation erfolgt bi-direktional - PowerPoint PPT Presentation


  • 318 Views
  • Uploaded on

Die DNA-Replikation erfolgt bi-direktional. Replikationsgabel. DNA-Polymerasen starten die Replikation am Replikations-Startpunkt = “ Origin “. Startkomplex. - Primase - DNA-Polymerase. Replikation. Wie funktioniert der einzige “Origin of Replication“ in E. coli?. OriC. DnaA

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Die DNA-Replikation erfolgt bi-direktional' - anjolie-beard


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
die dna replikation erfolgt bi direktional
Die DNA-Replikation erfolgt bi-direktional

Replikationsgabel

DNA-Polymerasen starten die Replikation am Replikations-Startpunkt = “Origin“

wie funktioniert der einzige origin of replication in e coli
Startkomplex

- Primase

- DNA-Polymerase

Replikation

Wie funktioniert der einzige “Origin of Replication“ in E. coli?

OriC

DnaA

(ATPase)

30°C

DnaB = Helikase

DnaC

ATP

Erkennung

Offener

Komplex

leichtes „Schmelzen“ der DNA

„Prä-Priming“

Komplex

slide3
Brechen der H-Brücken

( Helicase)

entlang der Basenpaare

Der Mechanismus der DNA-Replikation

ori

slide4
5‘

allgemein gilt: Desoxynukleosid-5‘-Triphosphate sind die aktivierten Vorstufen bei der DNA-Synthese:

dATP, dCTP, dGTP, dTTP

(dNMP) n + dNTP (dNTP) n+1+ PPi

DNA-Polymerase

Neu-eintretendes

Desoxy-Nukleosid-Triphosphat

3‘

Nukleophiler Angriff

der 3‘-OH Gruppe

am a-Phosphoatom

5‘

0

+

0

0

O

3‘

Die Biochemie der DNA-Kettenverlängerung

Wie werden die Desoxy-Nukleotid-Bausteine in die DNA eingebaut?

o 5‘ > 3‘ Verknüpfung

(Phospho-Diester-Brücken)

o 5‘-Ende mit Phosphat-Gruppe

o 3‘-Ende mit freier OH-Gruppe

slide5
Die Biochemie der DNA-Kettenverlängerung

Wie werden die Desoxy-Nukleotid-Bausteine in die DNA eingebaut?

slide6
5‘

DNA-Polymerase

3‘

Bewegung

der Replikationsgabel

5‘

3‘

DNA-Polymerase

Die Biochemie der DNA-Replikation

(dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1+ PPi

DNA-Polymerase

grundsätzlich gilt, daß DNA-Polymerasen nur synthetisieren können

5‘>3‘

d. h . DNA-Polymerasen besitzen eine 5‘>3‘ Polymerase-Aktivität

3‘

5‘

slide7
Das Problem der “lagging strand“ DNA-Replikation

DNA-Polymerasen besitzen eine 5‘>3‘ Polymerase-Aktivität

DNA-Polymerase

kontinuierlicher

Strang

(“leading strand“)

3‘

Bewegung

der

Replikationsgabel

3‘

3‘

5‘

5‘

5‘

3‘

dis-kontinuierlicher

Strang

(“lagging strand“)

5‘

slide9
DNA-Polymerasen benötigen einen kurzen “RNA-Primer“ zum Start der Replikation

DNA-Polymerasen verwenden den einzelsträngigne DNA-Strang als Matritze,

aber der Einzelstrang muß einen Primer gebunden haben (doppelsträngiger Abschnitt),

damit die DNA-Polymerase den 2. Strang auffüllen kann

Primer

DNA-Polymerase

slide10
DNA-Polymerase

3‘

5‘

Primer

3‘

5‘

DNA-Polymerasen benötigen einen kurzen “RNA-Primer“ zum Start der Replikation

3‘

leading

strand

3‘

5‘

lagging

strand

5‘

slide12
Die Ligase-Reaktion

DNA-Ligase

+ ATP

+ PPi

slide13
ATP

PPi

Enzym-AMP

Die einzelnen Schritte der Ligase-Reaktion

e-Aminogruppe eines Lysins

AMP

vergleich der drei dna polymerasen von e coli
Vergleich der drei DNA-Polymerasen von E. coli

DNA-Reparatur

DNA-Reparatur

DNA-Replikation

Anzahl der Untereinheiten

Synthese-Rate (Nukleotide/sec)

Prozessivität

(eingefügte Nukleotide vor dem Abdissoziieren)

3‘>5‘ Exonuclease (Korrekturlesen)

ja

ja

ja

5‘>3‘ Exonuclease

ja

nein

nein

Molekulargewicht

103 kDa

88 kDa

900 kDa

untereinheiten und struktur der dna polymerase iii von e coli
DNA-Polymerase III

vermutlich Schleifenbildung

b-Untereinheit für die

Bindung an die DNA

a-Untereinheit mit

DNA-Polymerase-

Aktivität (5‘>3‘)

e-Untereinheit

3‘>5‘ Exonuclease

Untereinheiten und Struktur der DNA-Polymerase III von E. coli

Die DNA-Polymerase III (Holoenzym) bildet einen Dimer und kann dadurch

gleichzeitig sowohl am Leitstrang wie am Folgestrang synthetisieren.

Die Synthesegeschwindigkeit beträgt: V = 1000 BP/sec

akzessorische proteine der dna polymerase
Kristallstruktur von

Klammer-Dimer Komplex

Klammer

Griff

DNA

DNA-Polymerase III

Der Griff-Klammer-Komplex (RFC-PCNA) kann armreifartig an der DNA

entlanggleiten. An den Griff-Klammer-Komplex bindet die DNA-Polymerase III,

die während der Replikation dadurch mit hoher Prozessivität an der DNA entlangwandern

kann, ohne dabei abzufallen

„Akzessorische Proteine“ der DNA-Polymerase
das e coli replisom mit seinen verschiedenen komponenten
Primosom

Primase

Pol III

Okazaki-

Stücke

(DNA-Polymerase)

Das E. coli Replisom mit seinen verschiedenen Komponenten

Damit die DNA-Replikation

in der Replikationsgabel

kontinuierlich voran-

schreiten kann, muß die

doppelsträngigeDNA in

der Gabel in die

Einzelstränge

getrennt werden.

>> Eine DNA-Helicase

windet unter ATP-Verbrauch

die DNA auf.

Bewegungsrichtung

der

Replikationsgabel

Helicase

Damit die entwundene DNA

kurzzeitig einzelsträngig bleibt,

bindet das SSB (“single-stranded

DNA-binding protein“) an die noch

nicht replizierte DNA. Damit wird

die Verknäuelung der ss-DNA

verhindert.

SSB

Später wird das SSB von

der vorrückenden

DNA-Polymerase

wieder von der Matritze

abgetrennt.

5‘

3‘

3‘

RNA-Primer

DNA-Polymerase I

+ Ligase

Leitstrang

Folgestrang

schleifenbildung am folgestrang bei der dna replikation
Bewegungsrichtung

der

Replikationsgabel

Primer

Okazaki-

Stück

„Schleifenbildung“ am Folgestrang bei der DNA-Replikation

Helicase

Primosom

Schleifenbildung

DNA-Polymerase III

Holoenzym-Dimer

Primer

DNA-Polymerase III

Holoenzym-Dimer

Leitstrang

Folgestrang

schleifenbildung bei der synthese von leit und folgestrang
Helicase

Primosom

Schleifenbildung

3‘

3‘

5‘

Primer

5‘

DNA-Polymerase III

Holoenzym-Dimer

5‘

3‘

Schleifenbildung bei der Synthese von Leit- und Folgestrang

Okazaki-

Stück

DNA-Polymerase III

Holonenzym-Dimer

slide21
DNA-Polymerase III

Holonenzym-Dimer

Die Schleifenbildungan der DNA-Folgestrangmatritze ermöglicht der dimeren

DNA-Polymerase III die Synthese beider Tochterstränge in der Replikationsgabel. Dadurch wird die physikalische Richtung am Folgestrang, nicht aber die biochemische Richtung(5´>3´) umgedreht

eine konzertierte aktion bei der synthese von leit und folgestrang1
Eine konzertierte Aktion bei der Synthese von Leit- und Folgestrang

Leitstrang

Griff

Bewegungsrichtung

der

Replikationsgabel

Klammer

DNA-Polymerase III

Helicase

Primase

Topoisomerase

Ligase

RNA-Primer

DNA-Polymerase I

SSB

Okazaki-

Stücke

RNA-Primer

Folgestrang

slide24
Eine Computer-Animation: gleichzeitige Synthese von DNA Leit- und Folgestrang durch das Holo-Enzym DNA-Polymerase III
slide25
Fragen aus der schriftlichen Physikumsprüfung
  • 53
  • Essentielle Grundlage des Lebens ist die Fähigkeit der identischen Reduplikation
  • des genetischen Materials und damit letztendlich der Vererbung einer funktionsfähigen
  • Zellstruktur.
  • Welche Aussage zur Replikation der DNA trifft zu?
      • (A) Beim Start der Replikation werden RNA-Primer synthetisiert.
      • (B) Die Neusynthese der DNA erfolgt an beiden Strängen einer
      • Replikationsgabel in kürzeren Stücken, so genannten Okazaki-Fragmenten.
      • (C) Für die Verknüpfung der DNA-Fragmente nach Entfernen der Primer
      • phosphoryliert die DNA-Ligase das 3’-OH-Ende eines Fragmentes.
      • (D) Helicasen schützen intermedär gebildete einzelsträngige DNA-Bereiche
      • vor Schädigungen und Strangbrüchen.
      • (E) Interkalatoren, die als Zytostatika in der Tumortherapie eingesetzt werden,
      • binden spezifisch die DNA-Polymerasen.
slide26
Die Entwindung des DNA-Matritzenstrangs während der DNA-Replikation führt zu Verdrillungen
slide27
Entwinden der DNA während der

Replikation durch die Helicase

dadurch Verdrillung der DNA

Replikation

Transienter Bruch des einen Strangs

erlaubt freie Rotation der DNA-Stränge

und Entdrillung der beiden Stränge

>>katalysiert durchDNA-Topoisomerase

slide31
Die Enden der menschlichen Chromosomen sind linear

>>> Probleme bei der Replikation

Telomerase

mit RNA Primer

ad