DNA Aufbau und Replikation - Arbeitsblatt für Biologie (Klasse 11)

a) Nenne die drei Bestandteile eines Nukleotids der DNA.
b) Erkläre den Begriff der antiparallelen Anordnung der DNA-Einzelstränge.

Beschreibe die Basenpaarungsregeln nach Chargaff.

a) Welches Enzym ist für das Entwinden der DNA-Doppelhelix verantwortlich?
b) Welche Funktion hat die DNA-Polymerase während der Replikation?
c) Warum ist ein Primer für die DNA-Polymerase notwendig?

Erläutere den Unterschied zwischen dem Leitstrang und dem Folgestrang bei der Replikation.

a) Was sind Okazaki-Fragmente?
b) Welches Enzym verbindet diese Fragmente miteinander?

Warum bezeichnet man die DNA-Replikation als semikonservativ?

a) Welche Rolle spielt die Primase?
b) Was geschieht mit den Primern nach Abschluss der Synthese?

Beschreibe die Bedeutung der Wasserstoffbrückenbindungen für die Stabilität und Funktion der DNA.

a) Was passiert bei einem Replikationsfehler?
b) Welches Enzym korrigiert diese Fehler während der Synthese?

a) Ein Nukleotid besteht aus einer Phosphatgruppe, dem Zucker Desoxyribose und einer der vier Basen (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin).

b) Die Einzelstränge verlaufen in entgegengesetzte Richtungen: Der eine Strang verläuft von 5' nach 3', der komplementäre Strang von 3' nach 5'.

Adenin (A) paart immer mit Thymin (T) über zwei Wasserstoffbrückenbindungen. Guanin (G) paart immer mit Cytosin (C) über drei Wasserstoffbrückenbindungen.

a) Die Helikase trennt die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basenpaaren.

b) Die DNA-Polymerase verknüpft freie Nukleotide komplementär zum Matrizenstrang unter Bildung einer Phosphodiesterbindung.

c) Die DNA-Polymerase kann eine neue Kette nicht selbstständig beginnen, sondern benötigt eine freie 3'-OH-Gruppe, an die sie Nukleotide anhängen kann.

Der Leitstrang wird kontinuierlich in Richtung der Replikationsgabel synthetisiert. Der Folgestrang wird diskontinuierlich in entgegengesetzter Richtung in kurzen Abschnitten, den Okazaki-Fragmenten, synthetisiert.

a) Okazaki-Fragmente sind kurze DNA-Abschnitte, die am Folgestrang entstehen.

b) Die DNA-Ligase verbindet die Fragmente durch kovalente Bindungen.

Der Begriff semikonservativ bedeutet, dass nach der Replikation jeder neue Doppelstrang aus einem ursprünglichen (konservierten) Mutterstrang und einem neu synthetisierten Tochterstrang besteht.

a) Die Primase synthetisiert einen kurzen RNA-Primer, der als Startpunkt für die DNA-Polymerase dient.

b) Die RNA-Primer werden durch eine DNA-Polymerase entfernt und durch DNA-Nukleotide ersetzt.

Wasserstoffbrückenbindungen halten die beiden Einzelstränge zusammen. Sie sind schwach genug, um durch Enzyme wie die Helikase leicht getrennt zu werden, was für die Replikation essentiell ist, aber stabil genug, um die genetische Information zu schützen.

a) Bei Fehlern wird eine falsche Base eingebaut, was zu Mutationen führen kann.

b) Die DNA-Polymerase besitzt eine Korrekturlesefunktion (Proofreading), mit der sie falsche Basen erkennt, herausschneidet und durch die korrekte Base ersetzt.