DNA Replication & Transcription
In principle: DNA-Replikation ist semi-konservativ
H – Bindungen „entpacken“, Stränge abwickeln,
komplementäre Nukleotide zu vorhandenen Strängen hinzugefügt
Nach der Replikation hat jede Doppelhelix einen „alten“ & einen „neuen“ Strang
DNA ist nicht der „genetische Code“ für Proteine
Informationen in der DNA müssen zuerst in RNA transkribiert werden
Messenger-RNA-Transkript ist zu Template-Strang der DNA
& daher co-linear mit Sense-Strang der DNA
DNA & RNA-Synthesen treten nur in der 5′ 
3′-Richtung auf
DNA-Synthese in Prokaryoten:
Nukleotide werden gleichzeitig zu beiden Strängen hinzugefügt, aber
DNA wächst NUR in der 5′ 3′ Richtung
( online MGA2 Animation)
Unterscheiden:
Replikation: Duplikation eines doppelsträngigen DNA (dsDNA)-Moleküls
eine exakte ‚Kopie‘ des vorhandenen Moleküls (vgl. xerox-Kopie)
Synthese: biochemische Erzeugung eines neuen einzelsträngigen DNA (ssDNA)-Moleküls
eine Base-komplementäre ‚Kopie‘ eines bestehenden Strangs (vgl. silly putty copy)
tritt nur in der 5′ 3′ Richtung
auf. #5
DNA-Synthese in Prokaryoten
Bildung einer Replikationsgabel am Replikationsursprung
liefert zwei einzelsträngige DNA-Template (ssDNA)
mehrere Replikationsgabeln (Replikone)
Synthese von RNA-Primer
Zugabe von dNTPs durch DNA-Polymerase (DNAPol III) nur am 3′-Ende
kontinuierliche Synthese am führenden Strang
diskontinuierliche Synthese am nacheilenden Strang
Okazaki-Fragmente
Korrekturlesen durch 3′5′ Exonukleaseaktivität
führend & Verzögerte Strangsynthese gleichzeitig
Ein einzelner, dimerer DNAPol III repliziert beide Stränge
Exzision des RNA-Primers durch DNAPol I
Ligation (Verbindung) von Fragmentenden an Lücken durch DNA-Ligase
DNA-Synthese in Eukaryoten
Eukaryotische Genome sind viel größer 
Die eukaryotische DNA-Synthese ist effizient:
Mehr DNAPol-Moleküle, langsamere Syntheserate, mehr Replikone auf mehreren Chromosomen
Transkription: synthese von Boten-RNA (mRNA) (online MGA2))
Was ist ein „Gen“
RNA transkribiert von DNA durch RNA-Polymerase (RNAPol I)
(1) Erkennung der Transkriptionseinheit: ~ ‚Gen‘
Promotoren – kurze DNA-Sequenzen, die die Transkription regulieren
typischerweise ‚upstream‘ = ‚leftward‘ von 5′ Ende des Sense-Strangs
(2) Initiation & Elongation
mRNA synthetisiert 5′3′ von DNA-Template-Strang
mRNA-Sequenz daher homolog zum DNA-Sense-Strang
Kolinear: mRNA und DNA-Sense-Strang „line up“
(in Prokaryoten, aber nicht Eukaryoten: siehe unten)
Prozess ähnlich der DNA-Replikation, außer
Es ist kein Primer erforderlich
Die Transkription kann von jedem Strang erfolgen
Die meiste DNA wird nicht in RNA transkribiert
(3) Termination
Regulation der Transkription
Bei Prokaryoten & Translation kann gleichzeitig auftreten
Bei Eukaryoten erfolgt die Transkription im Zellkern
Translation erfolgt im Zytoplasma (siehe nächster Abschnitt): RNA muss die Kernmembran überqueren
Transkription & Translation sind physikalisch getrennt
primäres RNA-Transkript wird umfassend verarbeitet
heterogene Kern-RNA (hnRNA) mRNA
Die posttranskriptionelle Verarbeitung eukaryotischer RNA ist komplex
Promotoren & Enhancer bestimmen die Initiierung & Kontrollrate
‚cap‘ (7-Methylguanosin, 7 mg) am 5′-Ende hinzugefügt
‚Tail‘ von Poly-A (5′-~~~ AAAAAAAAAA-3′) am 3′-Ende hinzugefügt
‚Spleißen‘ von hnRNA: Eukaryotische Gene werden „gespalten“
Intron-DNA-Sequenzäquivalente aus hnRNA entfernt : „intervenierend“
In mRNA dargestellte Exon-DNA-Sequenzäquivalente: „exprimiert“ in Protein
1 ~ 12 Exons / ‚Gen‘
>90% des Transkripts können „gespleißt“ werden
Spleißmechanismus verwendet Donor- und Akzeptorstellen
Eukaryotische Gene & mRNA sind nicht kolinear!
DNA / RNA-Hybridisierung erzeugt Heteroduplexe
DNA-Introns ‚loop out‘
DNA-Exons paaren sich mit mRNA
Eukaryotische Exons können weit voneinander getrennt sein
Alternatives Spleißen desselben Transkripts erzeugt unterschiedliche Produkte
Verschiedene Exonregionen werden kombiniert, da verschiedene mRNAs
Alternative Exonkombinationen unterscheiden sich funktionell
Hausaufgaben #6: Problemlösung mit DNA & RNA
Laufende Hausaufgaben Problem:
Was ist ein ‚Gen‘? Wie verändern die Entdeckungen von (1) Introns und Exons und (2) alternativem Spleißen in eukaryotischen Genomen das Konzept?