11_BL_20231030 (Part2)_DNA-Polymerase III und RNA-Primer

DNA-Topoisomerasen, die die DNA-Doppelhelix schneiden, verdrehen und wieder verbinden, um Spannung abzubauen

Ein Seil, das um einen Baum gewickelt ist und versucht wird, auseinandergezogen zu werden

Die Alpinisten erfroren aufgrund der langen Zeit, die sie benötigten, um das Seil zu entwirren

Es besteht die Notwendigkeit, Mechanismen zu entwickeln, um Torsionsprobleme bei der DNA-Replikation zu bewältigen

Aufspulen des DNA-Duplex

Einzelsträngenbindungsproteine

DNA-Polymerase I und III

Erzeugung von Primereinheiten

DNA-Polymerase I

Verbindung von Okazaki-Fragmenten

Ursprungslokalisation

Kollision der Replikationsblasen

Er synthetisiert einen RNA-Primer, um die DNA-Replikation zu initiieren

DNA-Polymerase

DNA-Polymerase

Rechte Hand

5' -> 3'

Exonuklease

Verbindung der Okazaki-Fragmente

(Replikationsreaktion) Bildung von Phosphodiesterbindungen

Der volle Drehwinkel der DNA-Stränge um einander, etwa jedes 10,5 Basenpaare

Linking Number (LN)

Eine Veränderung ohne Schneiden oder Verbinden, sondern nur durch Verformungen

Entstehung von Twist und Bildung neuer Basenpaare

Kompensation des untenliegenden Twists und Entstehung von Supercoils

$23$

$0$, wenn die DNA in der Ebene liegt

Reifung

DNA-Stränge, die sich kreuzweise schneiden und um sich selbst rollen

Relaxierung der Verwirbelung

Primase und DNA-Polymerasen

Topoisomerasen und Gyrase

Synthetisiert eine kurze, komplementäre RNA-Molekül

Synthese eines komplementären Strangs

Relaxierte Bindungen

Entwirren und entspannen die DNA-Stränge

'von 5' nach 3'

Es gibt diskontinuierliche Fragmente für die Lagging Strand-Synthese

Er hört an der Replikationsgabel auf und muss neu gestartet werden

RNA-Primermolekül

Exonukleasenaktivität

Kopiert die DNA-Sequenz, die schon vorhanden ist

Nukleotid für Nukleotid

Schließt die entstandenen Lücken

Indem sie die letzte Nukleotid mit dem vorherigen verbindet

Verschiedene Enzyme und Proteine, die zusammenarbeiten

Die Öffnung des DNA-Moleküls an bestimmten Orten

Durch die Aktivität der Topoisomerasen, die die DNA entspannen, und der DNA-Helikasen, die die DNA entwinden.

Der tragische Tod eines deutschen Alpinisten, der beim Versuch, das Seil am Eiger Nordwand zu entwirren, erfroren ist.

Es entstehen Torsionen und Verknotungen, die die Replikation beeinträchtigen.

Der Versuch, ein Seil mit eingefrorenen Händen zu entwirren, um von der Eiger Nordwand abzusteigen.

Die Superkombination dient der Organisierung und Stabilisierung der DNA.

Der eine Strang verläuft von 5' nach 3', der andere von 3' nach 5'.

DNA-Polymerasen

Primase synthetisiert eine kurze, komplementäre RNA-Molekül, das als Ansatz für den Fortsetzungsprozess der DNA-Kopie dient.

DNA-Polymerase III.

Bildung von Replikationsblasen

Eine Vorstufe, die durch Primase synthetisiert wird

Superkombination

Lösen von Verwirbelungen

Relaxierung der Verwirbelung

Kopieprozesse der DNA

Schließen der entstandenen Lücken

Linking Number (LN), Twisting Number (TN), Wrapping Number (Wn)

25

Topoisomerase verändert die Topologie der DNA durch topologische Transformationen, ohne zu schneiden oder zu verbinden, sondern nur durch Verformungen.

Supercoils sind gezwirbelte Formen der DNA, bei denen sich die DNA-Stränge um sich selbst rollen und sich kreuzweise schneiden.

LN = TN, Wn = 0

Supercoils entstehen durch Geometrie-Transformationen, die zu einer Veränderung der Topologie führen.

Beim Unwinding wird der DNA-Strang geschnitten, neue Basenpaare werden gebildet, und es entsteht Twist.

Primase synthetisiert RNA-Primer, die als Ausgangspunkt für die DNA-Synthese dienen.

LN: 23, TN: 23, Wn: −2

Topologische Transformationen sind Veränderungen der DNA-Topologie, die ohne Schneiden oder Verbinden, sondern nur durch Verformungen, erfolgen.

DNA-Ligase schließt die Lücken zwischen den Okazaki-Fragmenten und sorgt für die vollständige Replikation der DNA.

Okazaki zeigte, dass die Replikation des Lagging-Strangs diskontinuierlich erfolgt und in Form von Fragmenten (Okazaki-Fragmenten) synthetisiert wird.

Die DNA-Helikase spult das DNA-Duplex auf und generiert lokale einzelsträngige DNA.

Einzelsträngenbindungsproteine

DNA-Polymerase III

DNA-Polymerase I

DNA-Polymerase I

DNA-Ligase verbindet die Okazaki-Fragmente zu einem kontinuierlichen DNA-Molekül.

Führender Strang und Verzögerter Strang

Ursprungslokalisation

Zwei Kopien von DNA-Polymerase

Die Kollision der beiden Replikationsblasen

Lückenabschluss

Die Bildung von Replikationsblasen

Primas

Korrektur von Fehlern und Entfernung von RNA-Primer

5' -> 3'; aufgrund der Struktur der Nukleotide und der Tatsache, dass sie nur Triphosphate an der 5'-Ende besitzen

Schließt die entstandenen Lücken

Korrektur von Fehlern

Vorlage-Strang (DNA) und Primer

Entstehung von Replikationsblasen

Synthetisiert einen RNA-Primer

Erfordert eine Folge von Okazaki-Fragmenten

Synthese eines RNA-Primer durch Primas

Synthetisiert einen RNA-Primer

Schließt die entstandenen Lücken

Es gibt diskontinuierliche Fragmente für die Lagging Strand-Synthese.

DNA-Ligase

Verschiedene Enzyme und Proteine, die zusammenarbeiten, um das DNA-Molekül aufzuspalten, um es zu kopieren und anschließend wieder zusammenzufügen, sind erforderlich.

DNA-Polymerase 1 bindet an und kopiert die DNA-Sequenz, die schon vorhanden ist.

Er hält bei der Replikationsgabel auf und muss neu gestartet werden.

Die Lücke zu schließen, indem sie die letzte Nukleotid mit dem vorherigen verbindet.

Das RNA-Primermolekül wird von einem Nukleotid nach dem anderen abgetrennt.

Die Synthese eines neuen Teils der Lagging Strand-DNA zu beginnen.

Die DNA zu entwirren.

Die RNA-Primermoleküle von der DNA-Strang zurückhacken.

Die Öffnung des DNA-Moleküls an bestimmten Orten, den Ursprüngen der Replikation.

Die Bildung von Replikationsblasen.

Synthese eines RNA-Primers = Primas Entfernung von RNA-Primer = DNA-Polymerase Korrektur von Fehlern = DNA-Ligase Replikation in nur einer Richtung = Helikase

Bindung an die DNA-Vorlage und aktive Site = Fingern und Thumb Korrektur von Fehlern = Exonuklease-Aktivität Entfernung von RNA-Primer = 3'-5'-Exonuklease-Aktivität Synthese in 5' -> 3' Richtung = Polymerase-Aktivität

Esterbindungen zwischen Phosphat und Ribose-Zucker = Chemie der Replikationsreaktion Hydrolyse von deoxynukleotid-Triphosphaten = Chemie der Replikationsreaktion Bildung von Okazaki-Fragmenten = Replikation in nur einer Richtung Umwandlung von ATP in DNA = Synthese eines Nukleotids

Helikase = Entwindung der DNA-Doppelhelix Topoisomerase = Entspannung der DNA-Supercoils Primase = Synthese von RNA-Primern DNA-Polymerase = Synthese von neuer DNA

Bildung von Torsion und Knoten = Verwendung von Topoisomerasen Begrenzte Länge der Seile beim Bergsteigen = Tragödien vermeiden Gefrorene Hände beim Bergsteigen = Schwierigkeiten beim Öffnen des Seils Verlängerung der Seile zum Abseilen = Notlösungen bei unzureichender Länge

Replikationsblasen = Bereiche, in denen die DNA-Replikation stattfindet Lagging-Strang = Synthetisiert in Fragmenten wegen der Richtung der Replikation DNA-Polymerase I = Entfernt RNA-Primer und füllt Lücken Supercoils = Zusätzliche Windungen in der DNA-Doppelhelix

Versuch, Eiger North Face zu besteigen = Begrenzte Seillänge und schwierige Entflechtung Frozen Hands beim Bergsteigen = Schwierigkeiten beim Öffnen des Seils Tragödie durch lange Entflechtungszeit = Tod aufgrund von Unterkühlung Bildung von Knoten in einem Seil = Entstehung von Torsion und Verwicklungen

Helikase = Aufspulen des DNA-Duplex und Generierung von einzelsträngiger DNA Primase = Erzeugung von kleinen Primereinheiten, um die Verzögerte Kette zu initiieren DNA-Polymerase III = Synthetisierung des komplementären Strangs während der Replikation DNA-Ligase = Verbindung der Okazaki-Fragmente zu einem kontinuierlichen DNA-Molekül

Replikationsblasenbildung = Startpunkt der Replikation, bildet sich an Ursprungslokalisation Replikationsblasenkollision = Signal für Disassemblierung der Replikationsmaschinerie Reifung = Entfernung von RNA-Primer und Verbindung von DNA-Lücken Unwinding = Öffnung der DNA für den Kopierprozess in entgegengesetzten Richtungen

Einzelsträngenbindungsproteine = Schützen einzelsträngige DNA vor Schäden DNA-Polymerase I = Schneiden der Primereinheit und Schließen des Lückeabschlusses DNA-Polymerase III holoenzym = Binden an neue Primereinheit und Synthetisieren des komplementären Strangs DNA-Ligase = Verbindung der Okazaki-Fragmente zu einem kontinuierlichen DNA-Molekül

DNA-Helikase = Entwindung der DNA-Doppelhelix Primase = Synthese eines RNA-Primers für die DNA-Synthese Superkombination = Zusätzliche Verdrehung und Stabilisierung der DNA DNA-Ligase = Verknüpfung der Okazaki-Fragmente

5' nach 3' Richtung = Richtung, in die die RNA-Primer synthetisiert werden 3' nach 5' Richtung = Richtung, in die die DNA-Polymerase synthetisiert

Replikationsblasen = Öffnung und Kopie der DNA in kleinen Bereichen Relaxierung der Verwirbelung = Entspannung der Torsion in der DNA-Doppelhelix Superkombination = Zusätzliche Verdrehung und Stabilisierung der DNA Verwirbelungen = Bindungen in der DNA, die sich drehen können

Primase = Synthetisiert einen RNA-Primer, um die DNA-Replikation zu initiieren DNA-Polymerase 1 = Schneidet die Primereinheit auf und schließt den Lückenabschluss Helikase = Öffnet das DNA-Molekül an bestimmten Orten für die Replikation DNA-Ligase = Schließt die entstandenen Lücken bei der DNA-Replikation

Der Lagging Strand wird von DNA-Polymerase 3 kontinuierlich kopiert = Falsch Die Synthese eines neuen Teils der Lagging Strand-DNA beginnt mit einer RNA-Primermolekül = Richtig DNA-Polymerase 1 kopiert die DNA-Sequenz auf, die schon vorhanden ist = Falsch Die DNA-Ligase schließt die Lücke, indem sie die letzte Nukleotid mit dem vorherigen verbindet = Richtig

DNA-Polymerase 3 hat eine Exonukleasenaktivität, um RNA-Primermoleküle zu entfernen = Falsch DNA-Polymerase 1 kopiert die DNA-Sequenz auf, die schon vorhanden ist = Richtig DNA-Polymerase 3 synthetisiert den führenden Strang kontinuierlich = Richtig DNA-Polymerase 1 hat eine Polymerasenaktivität zur Synthese neuer DNA-Stränge = Falsch

Synthese des RNA-Primers für die Initiation der Replikation = Primase Entfernung der RNA-Primermoleküle vom DNA-Strang = DNA-Polymerase 1 Öffnung des DNA-Moleküls an bestimmten Orten für die Replikation = Helikase Schließung der entstandenen Lücken bei der DNA-Replikation = DNA-Ligase

Linking Number (LN) = Anzahl voller Helix-Drehungen Twisting Number (TN) = Anzahl Drehungen voneinander in der Ebene Wrapping Number (Wn) = Anzahl Superhelix-Drehungen Supercoil = Gezwirbelte Form aus der Ebene

Unwinding = DNA-Strang schneiden, neue Basenpaare bilden, Entstehung von Twist Reifung = Kompensation des untenliegenden Twists, Supercoils entstehen Supercoils entstehen durch Geometrie-Transformationen = Supercoils: DNA-Stränge umrollen sich um sich selbst und schneiden sich kreuzweise Topologische Transformationen = Veränderung ohne Schneiden oder Verbinden, sondern nur durch Verformungen

Coil = Normaler Zustand Twist = Voller Drehwinkel der DNA-Stränge um einander, ca. jedes 10,5 Basenpaare Supercoil = DNA in gezwirbelter Form aus der Ebene Linking Number (LN) = Anzahl voller Helix-Drehungen

Topoisomerase = Verändern die Topologie der DNA DNA-Ligase = Schließt entstandene Lücken bei der DNA-Replikation Helikasen = Entwindung der DNA-Doppelhelix bei der Replikation Primase = Bildet RNA-Primer während der Replikation

LN: Anzahl volller Helix-Drehungen, LN für kreisförmige DNA = 25 = Linking Number (LN) TN: Anzahl Drehungen voneinander in der Ebene, LN = TN, wenn DNA in der Ebene liegt = Twisting Number (TN) Wn: Anzahl Superhelix-Drehungen, Wn = 0, wenn DNA in der Ebene liegt = Wrapping Number (Wn) Wenn DNA in die Ebene gelegt wird, ist sie instabil und sucht nach Entlastung = Supercoils

Unwinding = Erzeugt Twist durch Schneiden und Neubildung von Basenpaaren Reifung = Kompensiert den unterliegenden Twist und erzeugt Supercoils Topologische Transformationen = Veränderung ohne Schneiden oder Verbinden, nur durch Verformungen Supercoils entstehen durch Geometrie-Transformationen = DNA-Stränge umrollen sich um sich selbst und schneiden sich kreuzweise

Coil = Normaler Zustand der DNA-Doppelhelix Twist = Volle Drehwinkel der DNA-Stränge um einander Supercoil = Gezwirbelte Form der DNA aus der Ebene Mathematische Eigenschaft: Linking Number (LN) = Anzahl voller Helix-Drehungen

Topoisomerase = Verändern die Topologie der DNA DNA-Ligase = Schließen entstandene Lücken bei der Replikation Helikasen = Entwindung der DNA-Doppelhelix während der Replikation Primase = Bildet RNA-Primer für die Replikation

Linking Number (LN) = Anzahl voller Helix-Drehungen in der DNA Twisting Number (TN) = Anzahl Drehungen voneinander in der Ebene der DNA Wrapping Number (Wn) = Anzahl Superhelix-Drehungen in der DNA Supercoil = Gezwirbelte Form aus der Ebene für die DNA

Unwinding = Schneiden des DNA-Strangs und Neubildung von Basenpaaren, Erzeugung von Twist Reifung = Kompensation des unterliegenden Twists und Erzeugung von Supercoils Topologische Transformationen = Veränderung ohne Schneiden oder Verbinden, nur durch Verformungen Supercoils entstehen durch Geometrie-Transformationen = DNA-Stränge rollen sich um sich selbst und schneiden sich kreuzweise

LN: Anzahl volller Helix-Drehungen, LN für kreisförmige DNA = 25 = Linking Number (LN) TN: Anzahl Drehungen voneinander in der Ebene, LN = TN, wenn DNA in der Ebene liegt = Twisting Number (TN) Wn: Anzahl Superhelix-Drehungen, Wn = 0, wenn DNA in der Ebene liegt = Wrapping Number (Wn) Wenn DNA in die Ebene gelegt wird, ist sie instabil und sucht nach Entlastung = Supercoils