Unterschied zwischen DNA und RNA-Polymerase

Hauptunterschied - DNA vs. RNA Polymerase

DNA ist das genetische Material fast aller lebenden Organismen. DNA-Polymerase und RNA-Polymerase sind zwei Enzyme, die an DNA arbeiten. DNA-Polymerase ist das bei der DNA-Replikation verwendete Enzym, während RNA-Polymerase das bei der Transkription verwendete Enzym ist. Beide Enzyme sind in der Lage, Phosphodiesterbindungen zwischen Nukleotiden zu bilden. Die Polymerisationsrichtung erfolgt in 5 'bis 3'. DNA-Polymerase erfordert einen Primer zur Initiierung der Polymerisation, während RNA-Polymerasen keinen Primer benötigen. Das Hauptunterschied zwischen DNA und RNA-Polymerase ist das DNA-Polymerase produziert während der Polymerisation ein doppelsträngiges DNA-Molekül, während RNA-Polymerase während der Transkription ein einzelsträngiges RNA-Molekül produziert.

Wichtige Bereiche

1. Was ist DNA-Polymerase?
      - Definition, DNA-Replikation, Prozess
2. Was ist RNA-Polymerase?
      - Definition, Transkription, Prozess
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen DNA und RNA-Polymerase?
      - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen DNA- und RNA-Polymerase?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: DNA, DNA-Polymerase, DNA-Replikation, RNA, RNA-Polymerase, Transkription

Was ist DNA-Polymerase?

DNA-Polymerase ist das Enzym, das in einem als DNA-Replikation bezeichneten Prozess neue DNA-Moleküle aus den DNA-Nukleotiden synthetisiert. Die DNA-Replikation erfolgt in der S-Phase der Interphase vor der Kernteilung. Es ist eine Art Template-gerichteter DNA-Synthese, da die neuen Nucleotide mit den vorhandenen Nucleotiden des Templatstrangs komplementär zu Basen gepaart sind. Die DNA-Replikation ist auch ein halbkonservativer Prozess, bei dem beide Stränge der doppelsträngigen DNA gleichzeitig als Templat für die DNA-Replikation verwendet werden, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Im Allgemeinen fügt die DNA-Polymerase Nukleotide in 5'-Richtung hinzu. Helicase ist ein anderer Enzymtyp, der an der DNA-Replikation beteiligt ist und die doppelsträngige DNA aufwickelt. Die Initiierung der DNA-Replikation erfordert einen Primer. Ein Primer ist ein kurzer Strang (18-22 Basen) von DNA oder RNA, der ein 3'-OH-Ende für die DNA-Replikation bereitstellt. Ausgehend vom 3'-OH-Ende des Primers fügt die DNA-Polymerase dem wachsenden Strang komplementäre Nukleotide der Matrize hinzu. Der Prozess der DNA-Replikation ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: DNA-Replikation

Prokaryoten enthalten DNA-Polymerase I bis V. Pol I und Pol III sind die zwei Arten von DNA-Polymerasen, die für die 80% ige DNA-Replikation verantwortlich sind. Eukaryoten enthalten Polymerasen α, β, λ, γ, σ, μ, δ, ε, η, ι, κ, ζ, θ und Rev1. Retroviren wie RNA-Viren verwenden reverse Transkriptase, um DNA aus einer RNA-Vorlage zu synthetisieren.

Was ist RNA-Polymerase?

RNA-Polymerase ist das Enzym, das für die Synthese von RNA-Molekülen aus DNA in einem als Transkription bezeichneten Prozess verantwortlich ist. Es fügt RNA-Nukleotide in 5'-Richtung hinzu, um das einzelsträngige RNA-Molekül herzustellen. Diese RNA kann entweder Messenger-RNA (mRNA), Transfer-RNA (tRNA) oder ribosomale RNA (rRNA) sein. Alle drei RNA-Typen sind an der Proteinsynthese beteiligt. Die Bindung der RNA-Polymerase erfordert die Identifizierung des Promotors des Gens, der transkribiert wird. Nach der Bindung des Enzyms fügt die RNA-Polymerase dem Antisense-DNA-Strang komplementäre RNA-Nukleotide hinzu. Der Vorgang der Transkription ist in dargestellt Figur 2.

Abbildung 2: Transkription

 Prokaryoten enthalten einen einzigen RNA-Polymerase-Typ. Eukaryonten enthalten jedoch fünf RNA-Polymerasen: RNA-Polymerase I bis V. RNA-Polymerase I ist für die 50% ige Transkription verantwortlich. Es polymerisiert auch rRNA. Die RNA-Polymerase II ist an der Transkription von mRNA beteiligt. tRNA, einige rRNA und wenige kleinere RNA werden von RNA-Polymerase III transkribiert. RNA-Polymerase IV und V werden ausschließlich in Pflanzen gefunden und sind an der Bildung von siRNA und Heterochromatin beteiligt.

Ähnlichkeiten zwischen DNA und RNA-Polymerase

• Sowohl DNA als auch RNA-Polymerase sind zwei Enzyme, die auf DNA wirken.
• Sowohl DNA- als auch RNA-Polymerase können Phosphodiesterbindungen zwischen Nukleotiden bilden.
• Sowohl DNA- als auch RNA-Polymerase fügen Nukleotide in 5'-Richtung hinzu.
• Die Energie für die Polymerisation stammt von der Hydrolyse der Phosphoanhydrid-Bindung zwischen alfa und beta des ankommenden Nucleotids.
• Nukleotide werden für den wachsenden Strang auf der Basis der Watson-Crick-Basenpaarung an den Template-Strang ausgewählt.

Unterschied zwischen DNA und RNA-Polymerase

Definition

DNA-Polymerase: DNA-Polymerase ist das Enzym, das in einem als DNA-Replikation bezeichneten Prozess neue DNA-Moleküle aus DNA-Nukleotiden synthetisiert.

RNA-Polymerase: RNA-Polymerase ist das Enzym, das für die Synthese von RNA-Molekülen aus DNA in einem als Transkription bezeichneten Prozess verantwortlich ist.

Benutzen

DNA-Polymerase: DNA-Polymerase wird bei der DNA-Replikation verwendet.

RNA-Polymerase: RNA-Polymerase wird bei der Transkription verwendet.

Produkt

DNA-Polymerase: DNA-Polymerase synthetisiert ein doppelsträngiges DNA-Molekül.

RNA-Polymerase: RNA-Polymerase synthetisiert ein einzelsträngiges RNA-Molekül.

Nukleotide

DNA-Polymerase: DNA-Polymerase verwendet DNA-Nukleotide, um einen neuen Strang zu synthetisieren.

RNA-Polymerase: RNA-Polymerase verwendet RNA-Nukleotide, um einen neuen Strang zu synthetisieren.

Aktivität im Zellzyklus

DNA-Polymerase: Die DNA-Polymerase ist während der S-Phase der Interphase aktiv.

RNA-Polymerase: RNA-Polymerase ist während des G aktiv₁ und G₂ Phasen der Wachstumsphase.

Enzymbindung 

DNA-Polymerase: Die Bindung der DNA-Polymerase an einen Strang erfordert eine Replikationsgabel, die durch DNA-Gyrase hergestellt wird.

RNA-Polymerase: Die Bindung von RNA-Polymerase an einen Strang erfordert, dass sein Holoenzym den Promotor des Gens erkennt.

Grundierung

DNA-Polymerase: DNA-Polymerase erfordert einen Primer zur Initiierung der Replikation.

RNA-Polymerase: RNA-Polymerase erfordert keinen Primer für die Initiierung der Transkription.

Exonuclease-Aktivität

DNA-Polymerase: DNA-Polymerase besitzt Exonuklease-Aktivität.

RNA-Polymerase: RNA-Polymerase fehlt die Exonuklease-Aktivität.

Verlängerung

DNA-Polymerase: DNA-Polymerase synthetisiert das gesamte Chromosom.

RNA-Polymerase: RNA-Polymerase stoppt die Synthese an der Transkriptionsterminationsstelle.

Geschwindigkeit

DNA-Polymerase: E coli DNA-Polymerase fügt 1000 Nucleotide pro Sekunde hinzu.

RNA-Polymerase: E coli RNA-Polymerase fügt 40-80 Nukleotide pro Sekunde hinzu.

Fehlerrate

DNA-Polymerase: DNA-Polymerase hat eine geringere Fehlerrate.

RNA-Polymerase: RNA-Polymerase weist im Vergleich zu DNA-Polymerase eine hohe Fehlerrate auf.

Typen

DNA-Polymerase: Pol I und Pol III sind die zwei Arten von DNA-Polymerasen, die für 80% der DNA-Replikation in der Zelle verantwortlich sind.

RNA-Polymerase: Eukaryonten enthalten RNA-Polymerase I bis V. Prokaryonten enthalten nur einen Typ von RNA-Polymerasen.

Fazit

DNA- und RNA-Polymerase sind die beiden Enzyme, die für die Synthese von DNA- und RNA-Molekülen aus dem genetischen Material im Inneren des Zellkerns verantwortlich sind. DNA-Polymerase wird bei der DNA-Replikation verwendet, während RNA-Polymerase an der Transkription beteiligt ist. Der Hauptunterschied zwischen DNA- und RNA-Polymerase ist ihre Funktion und Anforderungen.

Referenz:

1. "DNA-Polymerase". DNA-Polymerase - Biologie-Online-Wörterbuch, hier erhältlich.
2. Mandal, Ananya. „Was ist DNA-Polymerase?“ News-Medical.net, 23. April 2014, erhältlich hier.
3. „RNA-Polymerase - Definition, Funktionen und Typen“. Biologisches Wörterbuch, 29. April 2017, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "0323 DNA Replication" Von OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
2. "DNA-Transkription" Von mir selbst überarbeitet und vektorisiert - Nationales Institut für Humangenomforschung (Public Domain) über Commons Wikimedia