Über dieses Experiment
Öffne eine DNA-Replikationsgabel und wähle Nukleotide für zwei verschiedene Syntheseabläufe aus. Die Synthese am Leitstrang folgt kontinuierlich der freigelegten Matrize, während die Synthese am Folgestrang innerhalb kurzer freigelegter Fragmente rückwärts verläuft. In dieser vereinfachten Übung werden falsche Auswahlen zurückgewiesen; die Ligase verbindet die fertigen Fragmente zu einem durchgehenden Tochterstrang.
Lernziele
- Wende die komplementäre Basenpaarung auf beide elterlichen Matrizen an.
- Behalte bei beiden neuen Strängen die chemische Richtung von 5′ nach 3′ bei.
- Erkläre die semikonservative Replikation und warum die Fragmente des Folgestrangs verbunden werden müssen.
Anleitung
- 1Öffne ein Basenpaar und füge das richtige Nukleotid am Leitstrang hinzu.
- 2Lege drei Basen frei, wechsle zur Folgestrang-Matrize und untersuche die umgekehrte Reihenfolge innerhalb ihres Fragments.
- 3Versuche es mit einer falschen Base und vervollständige dann beide Produkte manuell oder starte die deterministische Demonstration.
- 4Verbinde die Fragmente durch Ligation und überprüfe, ob jede Tochter-Doppelhelix einen elterlichen Strang enthält.
Das Modell
Annahmen
- Der dargestellte Elternstrang verläuft bei zunehmendem Index von 5′ nach 3′; sein komplementärer Strang verläuft von 3′ nach 5′. Die Synthese des Leitstrangs schreitet bei zunehmendem Index voran, während die Synthese des Folgestrangs den Index innerhalb jedes Fragments umkehrt.
- Drei-Basen-Fragmente machen die Übung gut nachvollziehbar und sind viel kürzer als biologische Okazaki-Fragmente. Primer und deren Ersatz werden vorausgesetzt; die Ligation schließt die Einzelstrangbrüche, sobald alle Basen vorhanden sind.
- Das Modell betrachtet eine einzelne Replikationsgabel und weist jede nicht passende Auswahl zurück. Initiation, ATP-Verbrauch, topologische Belastung, Reparaturwege und organismspezifische Polymerasekinetik werden nicht berücksichtigt.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Wie können beide neuen Stränge in 5′-zu-3′-Richtung wachsen und dabei antiparallele Matrizen verwenden?
- Q2Welche Teile jedes endgültigen Doppelstrangs waren bereits vor dem Kopieren vorhanden?
Häufig gestellte Fragen
Warum kann der Folgestrang nicht beginnen, nachdem nur eine Base geöffnet wurde?
Sein nächstes kurzes Lehrfragment beginnt am weit entfernten freiliegenden Ende. Zuerst muss das gesamte Fragment verfügbar sein.
Wird ein falsches Nukleotid in dieser Übung zu einer Mutation?
Nein. Jede Fehlpaarung wird verworfen. Im separaten Mutationsexperiment werden Veränderungen untersucht, die in einer Sequenz erhalten bleiben.