Genetik
2.1 DNA-Träger der Erbinformation
- Nur DNAsen können verhindern
- DNA wird von DNAse zerstört
- DNA muss Träger der Erbinformation sein
DNA-Nucleotid besteht aus Phosphat, Zucker
(Desoxyribose), Base
Nukleotide werden durch Reaktion
zwischen Hydroxygruppe und
Phosphat des nächsten Nucleotids
verknüpft
DNA-Einzelstrang: Phosphat-Zucker-
Rückgrat und Basen
DNA-Doppelstrang besteht aus 2
komplementären Einzelsträngen, die
über Wasserstoffbrücken zwischen
den Basen zusammenhalten
Es paaren immer nur:
- Adenin und Thymin
(2 H-Brücken)
- Guanin und Cytosin
(3 H-Brücken)
• DNA-Einzelstränge sind zueinander komplementär und antiparallel
• Doppelstrang bildet schraubenförmige Struktur -> Doppelhelix
• Basensequenz gibt Reihenfolge der Nucleotide an, Länge eines DNA-Strangs in Basenpaaren (Bp)
,Replikation
1. Auftrennung des DNA-Doppelstrangs
-Entspiralisieren und trennen des DNA- Doppelstrang unter ATP-Verbrauch durch Enzyme wie Helicasen ->
Replikationsgabel entsteht
-Durch die Trennung des DNA- Doppelstrangs entstehen zwei DNA-Einzelstränge
2. Synthese der RNA-Primer
-An beiden Einzelsträngen erzeugt das Enzym Primase kurze komplementäre Nucleotidgruppen aus RNA = Primer,
die aus ca. 10 Nucleotiden bestehen
3. DNA-Nucleotide lagern sich komplementär an
-Neben die Primer lagern sich am freien 3'-Ende, komplementär zum gegenüberliegenden Strang, DNA-Nucleotide
an -> Nucleotide verbinden sich zunächst noch nicht
-Enzym DNA-Polymerase verbindet die noch lose angelagerten Nucleotide in 5'-> 3'
Richtung -> Nucleotide werden am freien 3' - Ende angefügt
4. DNA-Synthese
-Da die DNA-Polymerase nur in 5'-> 3' - Richtung Bindungen knüpfen kann, kann nur der Leitstrang kontinuierlich
synthetisiert werden.
-Der Folgestrang wird abschnittsweise synthetisiert (diskontinuierlich) -> besteht zunächst aus kleineren
komplementäre DNA-Fragmente, die noch nicht verbunden sind und noch den RNA-Primer tragen. Man nennt sie
Okazaki Fragmente
5. Abbau der RNA-Primer und auffüllen der „Lücken“ mit DNA
-Die RNA-Primer werden abgebaut und durch DNA ersetzt
-Enzym Ligase verbindet die Okazaki- Fragmente
-An den Chromosomenkappen (Telomeren) wird RNA nicht durch DNA ersetzt, daher verkürzt sich die DNA bei jeder
Teilung, so „altert“ die DNA -> gilt nicht für Stamm- und Krebszellen
, Beteiligte Enzyme:
o Helicase
-entspiralisiert und trennt unter ATP-Verbrauch den DNA-Doppelstrang
o Primase
-erzeugt an beiden Einzelsträngen kurze komplementäre Nucleotidgruppen aus RNA
o Ligase
-verbinde die Okzaki-Fragmente
o DNA-Polymerase
-kann nur am 3´-Ende ein neues Nukleotid anknüpfen (kann nur in 5´-> 3´ -Richtung des neuen DNA-
Einzelstrangs synthetisieren)
-braucht Doppelstrang als Ansatzpunkt
-nutzt DNTP (Desoxy-Nukleosid-Triphosphat)
DATP, DTTP, TCTP, TGTP)
Energie für Verbindung steckt im Triphosphat, Phosphate werden abgespalten und freiwerdende
Energie für die Verbindung der Nukleotide genutzt
RNA – Ribonucleinacid
- Nukleotidkette, Nukleotid enthält Ribose statt Desoxyribose
- Uracil statt Thymin in der RNA (Uracil ist komplementär zu Adenin)
- Meist einzelsträngig
- Doppelstrangbildung ist möglich sowohl RNA-RNA als auch DNA-RNA
- kurzlebiger als DNA
Modelle beurteilen:
1. Welche Struktur im Modell steht für welche Struktur im Realobjekt?
2. Welche Strukturen fehlen im Modell?
3. Wo liegen die Stärken und Schwächen des Modells?
Replikation - Verdopplung der DNA
➔ Verläuft nach dem semi-konservativen Replikationsmechanismus
➔ Unter Nachweis des semi-konservativen Replikationsmechanismus durch das
Meselson-Stahl-Experiment
-Leichte (14N) und schwere (15N) Stickstoffisotope (in DNA wird eingebaut, was
zur Verfügung steht)
-Zuerst nur schwere Stickstoffisotope -> schwere DANN
-Überführung in Medium mit leichten Stickstoffisotope -> nach 20min
mittelschwere DANN
-nach 40min mittelschwere und leichte DNA
2.1 DNA-Träger der Erbinformation
- Nur DNAsen können verhindern
- DNA wird von DNAse zerstört
- DNA muss Träger der Erbinformation sein
DNA-Nucleotid besteht aus Phosphat, Zucker
(Desoxyribose), Base
Nukleotide werden durch Reaktion
zwischen Hydroxygruppe und
Phosphat des nächsten Nucleotids
verknüpft
DNA-Einzelstrang: Phosphat-Zucker-
Rückgrat und Basen
DNA-Doppelstrang besteht aus 2
komplementären Einzelsträngen, die
über Wasserstoffbrücken zwischen
den Basen zusammenhalten
Es paaren immer nur:
- Adenin und Thymin
(2 H-Brücken)
- Guanin und Cytosin
(3 H-Brücken)
• DNA-Einzelstränge sind zueinander komplementär und antiparallel
• Doppelstrang bildet schraubenförmige Struktur -> Doppelhelix
• Basensequenz gibt Reihenfolge der Nucleotide an, Länge eines DNA-Strangs in Basenpaaren (Bp)
,Replikation
1. Auftrennung des DNA-Doppelstrangs
-Entspiralisieren und trennen des DNA- Doppelstrang unter ATP-Verbrauch durch Enzyme wie Helicasen ->
Replikationsgabel entsteht
-Durch die Trennung des DNA- Doppelstrangs entstehen zwei DNA-Einzelstränge
2. Synthese der RNA-Primer
-An beiden Einzelsträngen erzeugt das Enzym Primase kurze komplementäre Nucleotidgruppen aus RNA = Primer,
die aus ca. 10 Nucleotiden bestehen
3. DNA-Nucleotide lagern sich komplementär an
-Neben die Primer lagern sich am freien 3'-Ende, komplementär zum gegenüberliegenden Strang, DNA-Nucleotide
an -> Nucleotide verbinden sich zunächst noch nicht
-Enzym DNA-Polymerase verbindet die noch lose angelagerten Nucleotide in 5'-> 3'
Richtung -> Nucleotide werden am freien 3' - Ende angefügt
4. DNA-Synthese
-Da die DNA-Polymerase nur in 5'-> 3' - Richtung Bindungen knüpfen kann, kann nur der Leitstrang kontinuierlich
synthetisiert werden.
-Der Folgestrang wird abschnittsweise synthetisiert (diskontinuierlich) -> besteht zunächst aus kleineren
komplementäre DNA-Fragmente, die noch nicht verbunden sind und noch den RNA-Primer tragen. Man nennt sie
Okazaki Fragmente
5. Abbau der RNA-Primer und auffüllen der „Lücken“ mit DNA
-Die RNA-Primer werden abgebaut und durch DNA ersetzt
-Enzym Ligase verbindet die Okazaki- Fragmente
-An den Chromosomenkappen (Telomeren) wird RNA nicht durch DNA ersetzt, daher verkürzt sich die DNA bei jeder
Teilung, so „altert“ die DNA -> gilt nicht für Stamm- und Krebszellen
, Beteiligte Enzyme:
o Helicase
-entspiralisiert und trennt unter ATP-Verbrauch den DNA-Doppelstrang
o Primase
-erzeugt an beiden Einzelsträngen kurze komplementäre Nucleotidgruppen aus RNA
o Ligase
-verbinde die Okzaki-Fragmente
o DNA-Polymerase
-kann nur am 3´-Ende ein neues Nukleotid anknüpfen (kann nur in 5´-> 3´ -Richtung des neuen DNA-
Einzelstrangs synthetisieren)
-braucht Doppelstrang als Ansatzpunkt
-nutzt DNTP (Desoxy-Nukleosid-Triphosphat)
DATP, DTTP, TCTP, TGTP)
Energie für Verbindung steckt im Triphosphat, Phosphate werden abgespalten und freiwerdende
Energie für die Verbindung der Nukleotide genutzt
RNA – Ribonucleinacid
- Nukleotidkette, Nukleotid enthält Ribose statt Desoxyribose
- Uracil statt Thymin in der RNA (Uracil ist komplementär zu Adenin)
- Meist einzelsträngig
- Doppelstrangbildung ist möglich sowohl RNA-RNA als auch DNA-RNA
- kurzlebiger als DNA
Modelle beurteilen:
1. Welche Struktur im Modell steht für welche Struktur im Realobjekt?
2. Welche Strukturen fehlen im Modell?
3. Wo liegen die Stärken und Schwächen des Modells?
Replikation - Verdopplung der DNA
➔ Verläuft nach dem semi-konservativen Replikationsmechanismus
➔ Unter Nachweis des semi-konservativen Replikationsmechanismus durch das
Meselson-Stahl-Experiment
-Leichte (14N) und schwere (15N) Stickstoffisotope (in DNA wird eingebaut, was
zur Verfügung steht)
-Zuerst nur schwere Stickstoffisotope -> schwere DANN
-Überführung in Medium mit leichten Stickstoffisotope -> nach 20min
mittelschwere DANN
-nach 40min mittelschwere und leichte DNA
