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Biologie · Molekulare Genetik
Bau der DNA vom Nukleotid über Phosphodiesterbindung, Basenpaarung und Chargaff-Regel bis zur antiparallelen Doppelhelix, dazu die Verpackung mit Histonen im Überblick.
DNA besteht aus zwei gegenläufigen Nukleotidsträngen. Die Basen A–T (2 Wasserstoffbrücken) und G–C (3) halten sie zusammen und tragen die Information.
Ein Nukleotid hat drei Teile: einen Phosphatrest, den Zucker Desoxyribose und eine von vier Nukleobasen (Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin). Zucker und Phosphat bauen nur das Rückgrat, die Reihenfolge der Basen ist die Information.
Base plus Zucker ohne Phosphat heißt Nukleosid. „Desoxy“ heißt: Am C2'-Atom fehlt die OH-Gruppe, die die Ribose der RNA noch trägt.
| Merkmal | DNA | RNA |
|---|---|---|
| Zucker | Desoxyribose | Ribose |
| Base | Thymin | Uracil statt Thymin |
| Strang | doppelt | meist einzeln |
Nukleotide hängen über Phosphodiesterbindungen aneinander: Das Phosphat am 5'-C eines Zuckers bindet an die OH-Gruppe am 3'-C des nächsten. Zucker und Phosphate bilden das Rückgrat, die Basen zeigen nach innen. So hat jeder Strang ein 5'-Ende (Phosphat) und ein 3'-Ende (freies OH).
Ein neuer Strang wächst immer von 5' nach 3', denn nur am 3'-OH kann das nächste Nukleotid andocken.
| Gruppe | Basen | Ringe |
|---|---|---|
| Purine | Adenin, Guanin | zwei |
| Pyrimidine | Cytosin, Thymin (RNA: Uracil) | einer |
Eselsbrücke: „CUT the PY“, also Cytosin, Uracil, Thymin sind Pyrimidine. Gepaart wird immer ein Purin mit einem Pyrimidin: A–T über zwei, G–C über drei Wasserstoffbrücken. Drei Brücken halten stärker als zwei: Ein GC-reicher Abschnitt braucht deshalb mehr Hitze zum Aufschmelzen, ein AT-reicher schmilzt früher.
Zwei Doppelringe sind zu breit, der Abstand zwischen den Strängen passt nicht mehr. Deshalb paart immer ein Doppelring mit einem Einzelring.
Nach der Chargaff-Regel gilt in Doppelstrang-DNA: A = T, G = C, und A + G = T + C = 50 %. Beispiel: Adenin macht 18 % aus. Gesucht ist Cytosin. Ist stattdessen Thymin gegeben, rechnest du genauso, denn T = A.
Die beiden Einzelstränge der DNA verlaufen antiparallel: Läuft der eine von 5' nach 3', läuft der Gegenstrang von 3' nach 5'. Nur so liegen sich die Basen passend gegenüber und können Wasserstoffbrücken bilden. Die Helix ist rechtsgängig und hat eine große und eine kleine Furche.
Beschriftbare Abbildung
Deine AufgabeBeschrifte Rückgrat, Basen und die 5'- und 3'-Enden der beiden Stränge und erkläre, warum ein GC-reicher Abschnitt thermisch stabiler ist als ein AT-reicher.
Tippe auf eine Beschriftung in der Abbildung, um ihre Erklärung zu lesen.
In der großen Furche liegen die Basen offen. Dort lesen Proteine wie Transkriptionsfaktoren die Sequenz, ohne die Helix aufzudrehen. Neben den Wasserstoffbrücken halten Stapelwechselwirkungen zwischen den übereinanderliegenden, flachen Basen die Helix zusammen.
Im Kern ist die DNA um basische Histone gewickelt (Nukleosom) und unterschiedlich dicht gepackt (Hetero- und Euchromatin).
→ Ausführlich in: Aufbau des Genoms bei Eukaryoten
Vor jeder Teilung wird die DNA semikonservativ verdoppelt: Jede Tochter-Doppelhelix enthält einen alten und einen neuen Strang. Schäden beseitigen Reparatursysteme. → Ausführlich in: Replikation und Reparatur
