Aufbau und Struktur der DNA

DNA als Träger der Erbinformationen

• DNA ist der Träger unserer Erbinformationen
• Vorhanden in jeder Zelle und ein Kennzeichen aller Lebewesen
• Bei Eukaryoten hauptsächlich im Zellkern verpackt, bei Prokaryoten frei im Zytoplasma

Visuelle Darstellung

• DNA als spiralförmiger Doppelstrang, vergleichbar mit einer Strickleiter
• Besteht aus Nukleotiden, die miteinander verknüpft sind

Chromosomen

• Im Zellkern enthalten, insgesamt 46 menschliche Chromosomen
• Chromosomen oft X-förmig, DNA ist wie ein Wollknäuel angeordnet
• DNA wird komprimiert verpackt durch Aufwicklung um Proteine

Molekulare Ebene der DNA

• Grundbaustein: Nukleotid
  • Nukleotid besteht aus: Zuckermolekül, Phosphatgruppe und Base
• Zuckermolekül: Desoxyribose (C5H10O4)
  • Unterscheidung zu Ribose durch fehlenden Sauerstoff am 2'-Kohlenstoffatom
• Phosphatgruppe
• Vier Basen: Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G), Cytosin (C)
  • Einteilung in Purine (A, G) und Pyrimidine (T, C)

Verknüpfung der Nukleotide

• Zucker verbindet sich mit C1-Atom mit einer Base (N-glykosidische Bindung)
• Entstandenes Nukleosid verbindet sich mit C5-Atom des Zuckers mit einer Phosphatgruppe (Esterbindung)
• Nukleotid = Zuckermolekül + Phosphatgruppe + Base

Polynukleotidstrang

• Viele aneinandergereihte Nukleotide bilden einen Strang (Polynukleotid)
• DNA-Strang wächst nur am 3'-Ende (freie Hydroxylgruppe, die sich mit neuer Phosphatgruppe verbinden kann)

Doppelstrangstruktur

• DNA als Doppelstrang, vergleichbar mit Strickleiter
  • Holme: Zucker-Phosphat-Rückgrat
  • Sprossen: Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Basen
  • Basenpaarung: Adenin-Thymin, Guanin-Cytosin (komplementäre Basenpaarung)
• Antiparallele Anordnung der Stränge
  • Ein Strang 5' zu 3', der andere Strang 3' zu 5'

Räumliche Struktur

• DNA als schraubenförmige Doppelhelix

Zusammenfassung

• DNA als doppelsträngige, schraubenförmige Helix
  • Kleinste molekulare Einheit: Nukleotid
  • Nukleotid besteht aus Zuckermolekül, Phosphatgruppe und organischer Base
  • Doppelstrang verknüpft über Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen
• DNA in Eukaryoten als komprimierte Chromosomen im Zellkern verpackt