In diesem Video soll es um den Aufbau von DNA bzw. desoxyribonukleinsäure gehen. Und DNA ist das Erdmaterial aller lebenden Organismen. Es gibt keinen Organismus, der keine DNA besitzt. Wo ist die DNA eigentlich?
DNA finden wir in jeder unserer 100 Billionen Zellen unseres Körpers. Und innerhalb der Zelle finden wir sie zumeist im Zellkern verpackt. Es gibt allerdings auch Zellen, die sich in der Zelle verpacken. auch mitochondriale DNA, also Tiere besitzen auch DNA in ihren Mitochondrien und Pflanzen zudem auch in den Chloroplasten. Wenn wir jetzt noch ein bisschen weiter reinzoomen, sehen wir erstmal nur die 46 Chromosomen des Menschen, in denen die Erbinformation verpackt liegt, in Form eines DNA Doppelstrangs und dieser DNA Doppelstrang, der ist durch Histone aufgewickelt.
Im Wesentlichen besteht DNA aus drei Grundbausteinen. Zum einen ist das der Zucker Desoxyribose. Desoxy heißt ohne Sauerstoff und das kommt daher, dass am zweiten C-Atom der Sauerstoff fehlt. Ihr seht, dass die C-Atome, das sind Kohlenstoffatome, durchnummeriert sind, von C1 bis C5. Und das wird später noch wichtig.
Außerdem besteht DNA aus einer Phosphatgruppe und der dritte Bestandteil ist eine stickstoffhaltige Base von oben dargestellt. sind Pyrimidinbasen. Urazil lassen wir weg, spielt nur bei der RNA eine Rolle.
Und unten dargestellt sind die sogenannten Purinbasen Adenin und Guanin. Vergleicht man die miteinander, Adenin und Guanin bestehen aus zwei Ringen, die Pyrimidinbasen Cytosin und Thymin aus nur einem Ring. Jetzt geht es um die Frage, wie man diese Puzzleteile korrekt zusammenfügt und dabei gelten folgende Regeln.
Die Basen, die liegen innen und aufgrund ihrer spezifischen räumlichen Struktur fahren sich immer nur Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin. Man nennt das auch komplementäre Basenpaarung. Vielleicht hilft die Eselsbrücke, dass die Buchstaben G und C rund sind. Das C zum Beispiel steckt in dem G eigentlich drin und A und T sind eckig.
Außerdem Zucker- und Phosphatgruppe liegen außen und bilden das sogenannte Zucker-Phosphatrückgrat der DNA. Und in Bezug auf die Desoxyribose ist folgendes wichtig. Die Base, die ist immer am ersten coolen Stoffatom befestigt. Und die Phosphatgruppe ist am fünften Kohlenstoffatom befestigt und verbindet sich mit dem dritten Kohlenstoffatom des nächsten Zuckermoleküls.
Mithilfe dieser Information können wir nun selbst den Aufbau der DNA konstruieren. Also Adenin paart sich mit Thymin, Guanin mit Cytosin. Das erste Kohlenstoffatom der Desoxyribose verbindet sich mit der Base. Das fünfte Kohlenstoffatom verbindet sich mit der Phosphatgruppe, welches sich mit der Phosphatgruppe verbindet.
wiederum mit dem dritten Kohlenstoffatom der nächsten Desoxyribose verbindet. Auf der rechten Seite können wir die Desoxyribose nicht genauso positionieren, denn das erste Kohlenstoffatom, was sich ja mit der Base verbindet, würde sich demnach rechts befinden. Man kann das Problem einfach lösen, indem man den Zucker um 180°C dreht.
Dann gibt es noch Wasserstoff-Brückenbindungen zwischen Guanin und Zytosin 3 und zwischen adenin und thymine 2 die prägen sich aus und sorgen für die Stabilität innerhalb der DNA. Der Doppelstrang besitzt zudem verschiedene Enden, entweder ein Fünfstrichende oder ein Dreistrichende. An einem Ende des Zuckerphosphatrückgrats befindet sich eine freie Phosphatgruppe, oben links zum Beispiel oder unten rechts.
Dieses Ende bezeichnet man als Fünfstrichende und am jeweils anderen Ende, also unten links bzw. oben rechts, befindet sich am dritten C-Atom eine freie OH-Gruppe und dieses Ende bezeichnet man als Dreistrichende. Die die Leser...
Verlaufsrichtungen der DNA erfolgt immer von 5' zu 3' Ende und damit sind sie entgegengesetzt. Einmal links nach unten verlaufen und rechts nach oben verlaufen. Die Verlaufsrichtung wird auch als antiparallel bezeichnet.
In der Biologie, das wisst ihr sicherlich, ist man immer darauf bedacht, den Menschen mit Fachwörtern zu erschlagen. Und in diesem Zusammenhang spielen auch verschiedene Fachwörter eine wichtige Rolle. Und zum einen ist das die Doppelhelix. Helix ist griechisch und heißt sich Winden. Tatsächlich windet sich die DNA wie eine Schraube um ihre eigene Achse und es ist eine rechtsgängige Helix.
Dann gibt es noch die Unterscheidung der Begriffe Nukleosid. Ein Nukleosid besteht nur aus Base und Zucker. Und einem Nukleotid.
Ein Nukleotid besteht aus Base, Zucker und Phosphatpuppe. Der DNA-Strang besteht aus ganz vielen aneinandergereihten Nukleotiden und deswegen nennt man ihn auch Polynukleotidstrang. Manche Informationen über die DNA sind nicht in Schulbüchern entscheidend, vielleicht trotzdem für den ein oder anderen interessant. Guckt man sich die DNA-Doppelhelix an, so fällt auf, dass beim Umeinanderwinden der beiden Einzelspränge unterschiedlich große Abstände entstehen.
Es gibt einmal die kleinen Furchen mit einem Abstand von 1,2 Nanometer und Es gibt die großen Furchen mit einem Abstand von ca. 1,5 m. Abstand von 2,2 Nanometer.
Darstellungen in Schulbüchern, in denen das Rückgrat der DNA also ganz gleichförmig spiralisiert ist, sind also falsch. Das hat natürlich eine Funktion, von diesem Furchen aus ist die DNA nämlich für Proteine zugänglich. Die weitere Funktion ist, weitere Wasserstoff-Brückenbindung zu den Basen aufbauen können. Und der Zugang zu den Basenpaaren in der großen und kleinen Furche ist entscheidend für Wechselwirkung zwischen dem Protein und der DNA. Und das spielt eine wichtige Rolle bei der Replikation, also bei der Verdopplung.
Denn diese läuft ja mit Hilfe verschiedener Proteine ab. Und zu guter Letzt, ein gewisser Erwin Chagiff hat herausgefunden, dass die Menge von Adenin gleich der Menge von Thymin entsprach. Und die Menge von Guanin gleich der Menge von Zytosin. Dadurch wurde sowohl klar, dass sich nur Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin paaren, aber auch, dass Pyrimidin-Base immer mit Purin-Base gepaart ist.
Und das war wichtig, weil man jetzt wusste, dass die innenliegenden Basen immer dieselbe Länge haben und die Doppelgelix somit einen konstanten Durchmesser hat. Der Durchmesser der DNA wäre nicht konstant, wenn sich Cytosin und Thymin paaren würden und Adenin und Kuh annehmen.