Wie kommt eine DNA in Eukaryoten zustande?

Da die Weitergabe der Erbinformation einer Zelle ein sehr interessantes, aber auch komplexes und für manch einen ein recht schwieriges Thema darstellt, erhalten Sie vorab eine kurze Erklärung der wichtigen Begriffe.

DNA und Eukaryoten einfach erklärt

Alle mehrzelligen Lebewesen besitzen in Form der DNA ein hocheffektives Speichermedium, von dessen Informationsdichte und Zuverlässigkeit Computerhersteller nur träumen können. Codiert durch die Anordnung der Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin, ist nicht nur der Bauplan jedes einzelnen Bestandteils der Zelle, der Organe und des gesamten Individuums gespeichert, sondern es sind auch sämtliche biochemische Abläufe, bis hin zur eigenen Duplizierung, geregelt.

• Die DNA (Desoxyribonukleinsäure), als Träger der Erbinformation, kennen Sie sicher noch aus Ihrer Schulzeit. Diese ist aus zwei antiparallel verlaufenden, komplementären Nucleotidketten aufgebaut. Der DNA-Doppelstrang ist spiralförmig gewunden und wird deshalb auch als Doppelhelix bezeichnet. Doch was bringt die DNA zustande? Die Desoxyribonukleinsäure speichert Erbinformationen und gibt diese fehlerfrei an ihre Tochterzellen weiter.
• Ihr besonderes Interesse gilt den Eukaryoten? Was verbirgt sich eigentlich hinter diesem Begriff? Prinzipiell werden alle Lebewesen, die über einen Zellkern und eine Zellmembran verfügen, als Eukaryoten bezeichnet. Die meisten davon sind Mehrzeller - wie Pflanzen, Pilze und Tiere. Es kommt aber auch vor, dass einige Pflanzen und Pilze eine Zellwand aufweisen.
• Im Unterschied zu den Eukaryoten sind Prokaryoten, zu denen auch Bakterien zählen, wesentlich kleiner und besitzen keinen echten Zellkern.


Schritte der DNA-Replikation im Detail betrachtet

Sie ist der genetische Träger des Erbmaterials. Die DNA oder auch DNS bestimmt, ob man grüne, …

• Ferner sollten Sie wissen, dass die eukaryotische Zelle, aufgrund einer Vielzahl von Proteinen und Zellorganellen, viel komplexer strukturiert ist als eine prokaryotische Zelle.

Wie kommt die Desoxyribonukleinsäure zustande?

Die Replikation (Vervielfältigung) der DNA verläuft bei Eukaryoten kurz vor der Zellteilung (Mitose) ab. Bestimmt wissen Sie, dass bei der Teilung einer Zelle das Erbgut zuvor exakt verdoppelt werden muss, um die vollständige Erbinformation weitergeben zu können. Wie kommt das Wunder der Natur nun zustande?

• Im ersten Schritt wird die Doppelhelix durch das Enzym Helicase aufgespalten - es entstehen zwei Replikationsstränge, vergleichbar dem Negativ der Analogfotografie, die nun an den Innenseiten verdoppelt werden. Dafür synthetisiert die Primase kurze RNA-Fragmente, die sogenannten Primer.
• Die Duplizierung der DNA erfolgt mit verschiedenen Mechanismen, wobei die DNA-Polymerase an den Primer des jeweiligen Stranges andockt und die Erbinformation in eine spezifisch vorgegebene Richtung synthetisiert.
• Das Ablesen erfolgt im Leitstrang gleichmäßig - auf dem Folgestrang wird hingegen nur Stück für Stück repliziert. Hier synthetisiert die DNA-Polymerase nur so weit, wie die Replikation vorangekommen ist, wodurch sogenannte Okazaki-Fragmente entstehen. Für die weitere Replikation werden stetig neue Primer (RNA-Fragmente) benötigt.
• Im weiteren Verlauf werden die überschüssigen RNA-Fragmente aufgelöst und durch die DNA-Polymerase wieder aufgefüllt. Zum Schluss kommt das DNA-Enzym Ligase ins Spiel, welches die „Lücken“ wieder schließt. Eine neue DNA ist entstanden - bestehend aus einer elterlichen und einer neu gebildeten Strangkopie.