DNA-Struktur und Verpackung

Überblick

Die Vorlesung behandelt den Aufbau und die Verpackung der DNA in Zellen, ihre chemische Struktur sowie die Basenpaarung der Nukleotide.

Aufbau der Erbinformation

• Proteine werden in Körperzellen nach Bauplänen der Erbinformation aufgebaut.
• Die Erbinformation liegt bei Eukaryoten im Zellkern als Chromosomen vor.
• Chromosomen bestehen in X-Form aus zwei identischen Chromatiden; das zweite Chromatid ist die Sicherungskopie.
• Jedes Chromatid enthält einen einzelnen DNA-Faden.

Struktur und Verpackung der DNA

• DNA steht für Desoxyribonukleinsäure (DNS).
• Würde man alle DNA-Fäden aus einem Zellkern aneinanderlegen, wären sie über 2 Meter lang, aber nur 2 Nanometer dick.
• DNA wird mithilfe von Proteinen, den Histonen, kompakt verpackt.
• Histone dienen als Wickelkerne für den DNA-Faden.

Chemischer Aufbau der DNA

• Ein DNA-Faden besteht aus zwei Strängen, die wie eine Strickleiter durch Querverstrebungen verbunden sind (Doppelhelix).
• Die „Seile“ der Strickleiter bestehen aus Ketten von Zucker (Desoxyribose) und Phosphat.
• Zucker- und Phosphatgruppen wechseln sich im Rückgrat der DNA ab.
• Der Zucker ist an den Kohlenstoffatomen von 1' bis 5' nummeriert.

Orientierung und Verlängerung der DNA

• DNA-Stränge besitzen ein 3'- und ein 5'-Ende.
• Die Verlängerung der DNA erfolgt nur am 3'-Ende, also wächst sie von 5' nach 3'.

Basen und Basenpaarung

• Die „Sprossen“ der Strickleiter bestehen aus Nukleinbasen: Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G), Zytosin (C).
• Jeweils zwei Basen bilden ein Basenpaar: Adenin paart mit Thymin, Guanin mit Zytosin.
• Adenin und Thymin sind über zwei, Guanin und Zytosin über drei Wasserstoffbrücken verbunden.
• Die Paarungen sind komplementär, aus einem Strang kann der andere ergänzt werden.
• Die menschliche DNA besteht aus insgesamt 3,2 Milliarden Basenpaaren.

Schlüsselbegriffe & Definitionen

• Chromosom — Struktureinheit der Erbinformation im Zellkern, bestehend aus zwei Chromatiden
• Chromatid — Identischer Teil eines Chromosoms, enthält einen DNA-Faden
• DNA/DNS — Träger der Erbinformation, Doppelhelix-Struktur (engl. Deoxyribonucleic Acid)
• Histone — Proteine, die DNA verpacken und stabilisieren
• Doppelhelix — Schraubenförmige Doppelstrangstruktur der DNA
• Nukleinbasen — Bausteine der DNA: Adenin, Thymin, Guanin, Zytosin
• Komplementäre Basen — Spezifische Paarung der Basen: A-T, G-C

Aufgaben / Nächste Schritte

• Lerne die vier Nukleinbasen und deren Paarungsregeln auswendig.
• Wiederhole die Struktur und Verpackung der DNA in Zellen.