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Grundlagen undAnwendungsfelder der Genetik
Bio
3
, Nucleinsäure
n
Man unterscheidet zwischen:
1. DNA
(Desoxyribonucleinacid)
2.
DNARNA (Ribonucleinacid)
ist Träger der Erbinformationen
Bei Eukaryoten kommt sie in Zellkern,
Mitochondrien & Chloroplasten vor
Prokaryoten besitzen DNA frei im Cytoplasma
Manche Prokaryoten enthalten zudem kleine
Ringe aus DNA (Plasmide)
RNA findet sich im Kernplasma, in Ribosomen &
Cytoplasma
Sie ist u.a. wichtig für die Proteinbiosynthese
Bausteine der
DNA
1. Phosphorsäure-Moleküle
2. Zucker-Moleküle (Desoxyribose)
3. stickstoffhaltige, organische Basen:
Adenin (A) & Guanin (G)
Cytosin (C) & Thymin (T)
Adenin & Guanin -> Purinbasen, enthalten die
Grundstruktur der Purine (Doppelringsystem mit 4
Stickstoff-Atomen)
Cytosin & Thymin -> Pyrimidinbasen (1
Sechserring mit 2 Stickstoff-Atomen)
Verknüpfung der
Bausteine
Verbindung Zucker & Base -> Nucleosid
Verknüpfung der 3 DNA Grundbausteine Base,
Zucker & Phosphorsäure -> Nucleotid
Geht man vom Kohlenstoffgerüst des Zuckers
aus, so erfolgt die Verknüpfung mit der Base
über das C-1-Atom
Die Phosphorsäure wird über das C-5-Atom des
Zuckers gebunden
Durch Verknüpfung vieler Nucleotide entsteht
ein Polynucleotidstrang
Ein C-5-Atom des Nucleotids wird über die
Phosphorsäure mit dem C-3-Atom des nächsten
Nucleotids verbunden (vom 5‘-Ende zum 3‘-
Ende)
, Räumliche Struktur der
DNA
Merkmale des DNA-Modells nach Watson & Crick:
1. Zucker-Phosphat-Bänder außen, Basen innen
(Strickleitermodell)
2. komplementäre Basenpaarung durch
Wasserstoffbrückenbindungen: Adenin paart mit
Thymin (2 H-Brücken), Cytosin paart mit Guanin (3
H-Brücken)
3. 2 gegenläufige, antiparallele
Polynucleotidstränge (1 Strang mit 5‘ -> 3‘
Richtung; der andere Strang mit 3‘ -> 5‘ Richtung)
4. strickleiterartige Verdrehung der beiden
Polynucleotidstränge -> Doppelhelix
5. 10 Basenpaare pro Windung der Doppelhelix
6. die Abfolge der Basen (Basensequenz) bestimmt
die genetische Information
Bau und Raumstruktur der
RNA
Unterschiede zur DNA:
1. Zucker -> Ribose
2. anstelle Thymin -> Uracil (U)
Uracil zeigt eine komplementäre Basenpaarung mit Adenin (A)
In Zellen findet man 3 Typen von RNA:
1. mRNA (messenger-RNA)
mRNA liegt als einzelner, ungepaarter Polynucleotidstrang vor
Kann aus einigen bis über 10.000 Nucleotiden bestehen
Überbringt dem Proteinbiosyntheseapparat am Ribosom eine Abschrift des jeweiligen
Polynucleotidstranges
2. tRNA (transfer-RNA)
Besteht aus einem Einzelstrang mit 80-90 Nucleotiden
Ist durch Basenpaarungen innerhalb des Moleküls zu einer charakteristischen Kleeblatt-Struktur geformt
Überträgt Aminosäuren zu den Ribosomen der Zelle
3. rRNA (ribosomale-RNA)
Ist am Aufbau der Ribosomen & an ihrer enzymatischen Aktivität beteiligt
, Die Struktur der DNA
- DNA besteht aus zwei gleichartigen Phosphatsträngen, die in Form eines Doppelhelix spiralartig gewunden sind
- heißt Desoxyribonucleinsäure -> ist eine Nucleinsäure
- Nucleinsäuren bestehen aus Zuckermolekülen und vier Basen
- die Stränge der DNA bestehen aus Phosphatmoleküle
- die Basen sind nach innen gerichtet
- immer Paar artig über Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden wie „Puzzlesteine“
- Adenin-Thymin, Cytosin-Guanin
- Base & Desoxyribose (Zucker) = Nucleosid
- Base & Desoxyribose & Phosphat = Nucleotid
gi =
Phosphat 3 =3 C Atom
'
-
-
vom Zucker
- Miescher: Nucleinsäure
- Franklin: Röntgenstruktur
- Chargaff: Basenpaare bei verschiedenen Spezies
Wasserstoffbrückenbindung:
Chemische Bindung zwischen Molekülen mit Wasserstoff
Wasserstoffatome müssen an besondere elektronegative
Atome gebunden sein (Stickstoff)
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