Durch das Messelson-Stahl-Experiment wurde die semikonservative Replikation als Replikationsvorgang nachgewiesen. Dieser Vorgang dient der Verdopplung der DNA im Zuge der Mitose oder Meiose. Bei der Replikation werden immer alle Genabschnitte verdoppelt. Durch Replikationsfehler kann es zu Mutationen kommen.

Damit die semikonservative Replikation ablaufen kann, sind verschiedene Enzyme notwendig:

1. DNA-Polymerase: heftet in 5' → 3'-Richtung Nukleotide an den Primer und ersetzt die Primer durch DNA-Nukleotide
2. Topoisomerase: löst die Torsionsspannungen
3. SSB (Einzelstrang-bindendes Protein): verhindern das erneute Bilden von Wasserstoffbrückenbindungen
4. Helikase: löst Wasserstoffbrückenbindungen und trennt damit die Doppelstränge voneinander
5. Primase: bildet Primer
6. DNA-Ligase: verknüpft Okazaki-Fragmente
7. RNase: baut RNA-Nukleotide ab
8. Nukleosidtriphosphate (ATP, GTP, CTP, TTP): dienen als Energielieferanten

1. Die Replikation beginnt an einer spezifischen Stelle mit der Aufspaltung der Wasserstoffbrückenbindungen durch die Helikase und somit der Trennung des Doppelstrangs in zwei Einzelstränge. Dabei wird die DNA von der Helikase entspiralisiert und verliert ihre Doppelhelixstruktur.
2. Die SSB-Proteine binden an die Einzelstränge und verhindern das Wiederbinden der Basen. Die beiden Einzelstränge werden zu einer Replikationsblase mit einer Replikationsgabel geöffnet.
3. In der Replikationsgabel katalysieren die Primasen sogenannte Primer. Diese sind fertige RNA-Bausteine, welche ohne weitere Hilfe eines Enzyms an ein Stück des Einzelstranges binden können. Sie stellen somit die Bindungsstelle für die DNA-Polymerase dar. Diese bindet an einen Primer und knüpft Stück für Stück in 5' → 3'- Richtung komplementäre Nukleotide an den Einzelstrang an und verbindet diese.
4. Da die DNA-Polymerase nur in 5' → 3'-Richtung arbeiten kann, können nur am 3' → 5'-Strang in der Replikationsblase kontinuierlich Nukleotide angeknüpft werden.
5. An dem anderen diskontinuierlichen Strang (5' → 3'-Strang) findet die Replikation von der Replikationsblase weg statt. Daher bricht diese nach ca. 1000 Nukleotiden ab und muss neu starten. Es entstehen sogenannte Okazaki-Fragmente, die von der DNA-Ligase miteinander verknüpft werden.
6. Abschließend werden die RNA-Primer von der RNase abgebaut und von der DNA-Polymerase durch DNA-Nukleotide ersetzt. Für die gesamte Replikation werden Nukleosidtriphosphate (Nukleotide) benötigt, da diese die für die Replikation nötige Energie liefern. Unter Abspaltung von Biphosphat wird genug Energie frei, um das entstandene Nukleosidmonophosphat einzubauen und zu verknüpfen.

In Aufgabe 1 soll der Vorgang der Replikation und dabei die Funktion der Enzyme beschrieben werden (ca. 12 BE). In Aufgaben 2 und 3 wird dann zusätzlich ein Text über die Wirkung eines Medikaments, einer Krankheit oder eines anderen Einflusses angeführt. Dieses soll meist zusammengefasst und anschließend dessen Wirkung auf die Replikation erläutert werden.