Replikation und Transkription - Unterschiede und Gemeinsamkeiten

Hallo und herzlich willkommen zu meinem heutigen Video. Es soll um den Unterschied zwischen Replikation und Transkription gehen. Transkription als Teil der Proteinbiosynthese, Replikation bei der Zellteilung.

Warum mache ich dieses Video? Mir fällt es immer wieder auf in mündlichen Prüfungen, wenn ich z.B. frage, wo die Transkription startet, dass mir das Ori angeboten wird. Oder dass mir bei der Transkription eine Helikase angeboten wird.

Oder dass plötzlich RNA Polymerasen bei der Replikation auftauchen. Auch, wann habe ich denn Alpha, Beta, Gamma, wann habe ich 1, 2, 3 bei den Polymerasen, wird immer wieder durcheinander geworfen.

Ihr bekommt heute in diesem Video einen kleinen Überblick über die wichtigsten Fakten, was passiert eigentlich, wo passiert's, wann passiert's, wie heißen die Startpunkte und wie werden eigentlich diese Stränge benannt. Dann geht's los.

Die Replikation dient der Verdopplung des Erbguts zur Weitergabe des Bauplans für Proteine und RNA. Proteinbiosynthese: DNA als Vorlage für Proteine (Abschreiben und Übersetzen). Prinzipiell eigentlich völlig verständlich, wenn man sagt, okay, zwei unterschiedliche Vorgänge.

Aber es kommt immer wieder zu Problemen bei den Begriffen. Wenn ich frage, wo startet denn die Transkription, kommt sowas wie ja, im Ori. Ja, oder welche Proteine sind denn beteiligt? Da kommen bei der Transkription manchmal Proteine, die zur Replikation gehören und so weiter und so fort.

Deswegen bekommt ihr heute in diesem Video einen kleinen Überblick über die wichtigsten Unterschiede. Wir starten auch direkt hier. Wir trennen das Ganze einmal in die Replikation und die Proteinbiosynthese. Die Proteinbiosynthese besteht aus mehreren Schritten, nämlich erstens der Transkription, im zweiten Schritt wird gespleißt, im dritten Schritt erfolgt die Translation und im vierten Schritt die Faltung und gegebenenfalls haben wir noch eine Modifikation, wobei Faltung und Modifikation auch gleichzeitig ablaufen können. Da wollen wir uns jetzt über die zeitliche Abfolge mal keine Gedanken machen.

So, schauen wir uns erstmal an, wann das Ganze stattfindet. Die Replikation findet einmal pro Zellzyklus statt.

Und zwar in der S-Phase, in der sogenannten Synthesephase. Und ganz wichtig, die komplette ganze DNA wird verdoppelt.

So, das mal zum einen.

Jetzt ist es ganz wichtig, wir trennen die DNA dabei auf. Wir machen also aus diesem einen DNA Doppelstrang, den wir hier haben, machen wir zwei neue. Die Auftrennung bzw. die Verdopplung erfolgt semikonservativ, auch ein wichtiges Wort, das ihr euch unbedingt merken solltet. Bedeutet, jeder Elternstrang bekommt einen Tochterstrang. Das seht ihr hier auch in der Farbe, ich habe zwei blaue gezeichnet und jeder blaue bekommt hier einen roten.

So, also, wir trennen die DNA auf und die bleibt auch aufgetrennt. Wir verändern die DNA also nicht. Bei der Replikation bekommen wir eine komplett neue DNA. Bei der Transkription öffnen wir kurz, schließen wieder, verändern die DNA nicht. Wir schreiben nur einen kleinen Teil ab.

Die Transkription erfolgt jedes Mal, wenn das Protein, für welches dieses Gen kodiert, gebraucht wird. Das heißt, und das Ganze erfolgt unabhängig vom Zellzyklus. Das erfolgt auch, wenn die Zelle sich in der G0-Phase befindet, also ausdifferenziert ist und sich gar nicht mehr weiter teilt. Wir brauchen immer weiter Proteine und deswegen erfolgt es immer auch unabhängig vom Zellzyklus und nur ein kleiner Teil der DNA wird benötigt. Die DNA bleibt unverändert.

Gut.

So

viel

mal

dazu.

Das heißt, also aus der DNA machen wir bei der Replikation DNA und DNA. Wir brauchen die ganze und bei der Transkription eben nur einen kleinen Teil.

Schauen wir jetzt erstmal noch mal da drauf, wo das Ganze denn startet.

Da gibt's auch mal wieder Probleme. Der Startpunkt ist bei der Replikation das Ori, Origin of Replication.

Der Start bei der Proteinbiosynthese ist am Promotor.

Und dieser Promotor enthält die sogenannte TATA-Box.

Wo ist jetzt der Unterschied an diesen Startpunkten?

Der Ori, Origin of Replication, ist eine Sequenz auf der DNA und davon haben wir ganz ganz viele über die DNA verteilt.

Ihr müsst euch ja überlegen, die DNA ist bis zu 2 m lang. Wenn jetzt eine DNA Polymerase diesen kompletten Strang verdoppeln müsste, die wäre ja Ewigkeiten beschäftigt.

Und das Ganze wäre auch sehr fehleranfällig.

Das heißt, wir haben ganz ganz viele Oris über die 2 m verteilt und an jedem Ori kann eine DNA Polymerase starten.

Für den Start braucht diese DNA Polymerase einen Primer. Das macht ein Enzym, die Primase heißt, aber wie gesagt, um die Enzyme geht's jetzt erstmal nicht.

Der Primer, das ganz wichtig, ist ein RNA Primer, also der besteht aus RNA Nukleotiden und der hat ein freies 3'-OH Ende, an das die DNA Polymerase andocken kann.

Ohne dieses freie 3'-OH Ende kann die DNA Polymerase also nicht starten.

Bei der Transkription haben wir Promotor und TATA-Box.

Und an diesen Promotor und diese TATA-Box können sich jetzt Transkriptionsfaktoren anlagern.

Ganz ganz wichtig hier, die Transkriptionsfaktoren werden mir so oft bei der Replikation angeboten,

dass ich hier noch mal drauf hinweise.

Transkriptionsfaktoren gehören zur Transkription.

Sagt der Name schon, trotzdem es sind einfach so viele Begriffe, da kommt man oft durcheinander.

Wir haben ganz viele Transkriptionsfaktoren, die bilden einen sogenannten Initiationskomplex auf dem Promotor.

Und hier dran kann jetzt die RNA Polymerase andocken.

Die RNA Polymerase kann also nur arbeiten, wenn sie einen vollständigen Initiationskomplex am Promotor vorfindet.

Es gibt auch noch zusätzliche Enhancer und Silencer, auch das würde jetzt zu sehr ins Detail gehen,

aber behaltet im Hinterkopf, Enhancer und Silencer gehören auch zur Transkription.

Schauen wir uns die Stränge an.

Auch die haben unterschiedliche Namen bei der Replikation und der Transkription.

Starten wir bei der Replikation.

Der Strang, der als Vorlage dient, ist der sogenannte Elternstrang.

Und der Strang, der entsteht, ist der sogenannte Tochterstrang.

Gut.

Das war's zu dem, was aus der Replikation entsteht.

Bei der Transkription brauchen wir uns das nicht anschauen, da entsteht RNA und die DNA bleibt unverändert.

Jetzt nehmen wir mal die DNA, die als Vorlage dient und sagen, das ist unser 3'-Ende, das ist unser komplementäres 5'-Ende.

Die Lese- bzw. Syntheserichtung ist in beiden Fällen von 3' nach 5'.

Ich sag jetzt einfach mal, die Polymerase läuft von 3' nach 5' auf dem DNA Strang.

Die Syntheserichtung ist dann natürlich dementsprechend 5' nach 3'.

Also genau im Gegensatz.

Und das gilt sowohl für die Replikation als auch für die Transkription.

Das seht ihr hier unten, die mRNA, die entsteht, hat hier ein 5'-Ende und hier ein 3'-Ende.

Und die DNA, die entsteht, wenn wir uns mal den Strang 1 anschauen, 3' 5' und dementsprechend ist der Tochterstrang komplementär 5' 3'.

So, das heißt, also Syntheserichtung von 5' nach 3', Ableserichtung von 3' nach 5'.

Soweit.

Jetzt gibt es bei der DNA Replikation den Strang von 3' nach 5', also der eine, ich schreibe das jetzt mal hier auf die Seite, das ist der Leitstrang.

Der kann so abgelesen werden.

Der zweite Strang ist der Folgestrang.

Da gibt es etwas, das gehört auch zur Replikation, das könnt ihr euch direkt mit dazu merken. Bei der Replikation haben wir sogenannte Okazaki-Fragmente.

Die werden auch sehr gerne in die Transkription gesteckt.

Deswegen schreibe ich die hier noch mal mit auf.

So, das sind die drei Punkte, die ihr euch zur Replikation merkt.

Wie heißen die Stränge bei der Transkription?

Wir haben die mRNA, die entsteht, von 5' nach 3' entsteht die.

Das heißt, dieser Strang hier, der Strang 1 wird abgelesen.

Der Strang, der abgelesen wird, ist der kodogene Strang.

Die mRNA ist also komplementär zum kodogenen Strang.

Damit ist der Strang 2 der kodierende Strang,

weil der die Sequenz enthält, die im Endeffekt auf der mRNA ist.

Schauen wir uns das Ganze mal an. Wir sagen mal, wir haben hier ATCG,

dann wäre ja unser komplementärer Strang TAGC.

Was kommt jetzt auf die mRNA, wenn wir den Strang 1 ablesen?

A, dann U, weil wir auf der RNA sind, C und G.

Und wenn ihr das Ganze jetzt vergleicht, seht ihr, dass wir hier ATCG haben und hier AUCG.

Die sind also gleich, also diese Sequenz ist gleich, deswegen nennen wir das kodierend.

Jetzt gibt's bei der Transkription auch noch zwei weitere Bezeichnungen, nämlich einmal den Sense und einmal den Antisense Strang.

Der kodierende ist der Sense-Strang und der kodogene dementsprechend der Antisense-Strang.

Verwirrend, aber macht man halt so.

So, jetzt habt ihr hier auf dieser Seite alles, was ihr braucht, um die Replikation erstmal von der Transkription abzutrennen.

Es hatte als kleiner Überblick gestartet, ist jetzt doch ein großer Überblick geworden. Wenn ihr natürlich die genauen Abläufe wissen wollt, wie, wie entsteht denn jetzt so ein Okazaki-Fragment, wo entsteht es genau und wie arbeitet denn jetzt eigentlich diese Ligase im Detail, dann müsst ihr natürlich noch mal ein Buch aufschlagen oder in eure Vorlesung gucken, aber als ersten Überblick zwischen Replikation und Transkription unterscheiden zu können, hoffe ich, hat euch dieses Video geholfen.