DNA

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DNA Eigenschaften

-Informationen verschlüsseln, enthält Info zur Bildung von Proteinen

-besitzt eine Leserichtung

-verdoppelt sich unverändert

-stabil

-liegt im Zellkern vor

Aufbau

-4 Grundbases: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin

-komplementäre Basenpaarung:

-Adenin und Thymin bilden 2 Wasserstoffbrücken

-Guanin und Cytosin bilden 3 Wasserstoffbrücken

-es entsteht eine Sprossenleiterstruktur

-DNA: 2 gleichartige Stränge, gegenläufig spiralig gewunden, bilden eine Doppelhelix

-Basen nach innen gerichtet

-außen: C5-Zucker (Desoxyribose) und Phosphat (nach außen gerichtet)

--> Zucker-Phosphat-Rückrat

-Verkettung von DNA-Nucleotiden (Zucker+Phosphat+Base)

-Desoxyribose bildet Brücken über Kohlenstoffatome 1,3,5

-Phosphat bindet an 3´C-Atom und 5´C-Atom

--> Verkettung

-Basen binden an 1´C-Atom

-3´Ende und 5´Ende des Stranges liegen sich gegenüber

-DNA-Nucleotidsequenz (Abfolge Basen) verschlüsselt Erbinformation

--> Basensequenz (Buchstabenfolge z.B. AAATTCGAA)

Verpackung

-DNA Prokaryoten (z.B. Bakterien) zu einem Ring geschlossen

-DNA Eukaryoten (z.B. Tiere) in Chromosomen unterteilt

-Eukaryoten:

Histone wirken wie Lockenwickler, DNA wird um sie herum gewickelt

-es entsteht ein Nucleosom

-Nucleosom wie Perlen auf einer Schnur

-werden erst zu dicken Chromatinfasern und dann zu Schleifen angeordnet --> Chromosom

-Histon-Komplexe sind färbbar und dann zu erkennen als Chromatin

-Heterochromatin stark verdichtet, intensiver färbbar --> genetisch inaktiv

-Euchromatin weniger verdichtet, weniger stark färbbar --> DNA aufgelockert, genetisch aktiv

-vor Zellteilung DNA verdoppelt

-DNA stärker aufgewickelt/verpackt --> kein Verlust beim Verteilen auf Tochter-Zelle

DNA-Replikation

-Meselson-Stahl-Experiment

-klärten Replikationsmechanismus auf

-denkbare Replikationsmechanismen:

konservative Replikation: Mutterstrang bleibt erhalten, Einzelstränge werden kopiert und setzten sich zu einem Doppelstrang zusammen

-semikonservative Replikation: Doppelstrang wird in Einzelstränge aufgetrennt und an jedem der Eltern-Stränge wird ein komplementärer Strang neu synthetisiert

-diperse Replikation: jeder Strang besteht aus Bruchstücken des Eltern-Stranges und des neu synthetisierten Stranges

-Experiment: Dichtegradienten-Zentrifugation

-Moleküle sammeln sich je nach Gewicht an unterschiedlichen Stellen im Zentrifugenröhrchen

-Bakterien erst auf Nährboden mit schwerem Stickstoff-Isotop 15N --> DNA Bakterien enthielt den schweren Stickstoff

-sammelten sich untem im Zentrifugenröhrchen, unter den Bakterien die auf dem normalen 14N gewachsen waren

-15N Bakterien auf 14N Boden

--> Bakterien DNA wurde leichter

-im Zentrifugenröhrchen befanden sich Bakterien nun zwischen 15N und 14N Markierung

--> gleiche Teile 15N und 14N in der DNA --> Doppelsträönge nicht erhalten

--> nicht konservativ, sonst DNA auf 15N und 14N aufgeteilt

-nach noch einer Teilung, Bakterien auf mittlerer Höhe und 14N Höhe

-Teilung: zwei verschieden schwere Markierungen/Banden, leiche 14N Bande, schwere 14N+15N Bande

--> Dispers nicht, sonst nur ein Strang aufgrund gleichmäßigen Einbaus 14N und 15N

--> semikonservative Replikation

Replikation

-Verdoppelung

jeder Strang Matrize (Vorlage) für einen neuen Komplementären Strang (entsteht durch komplementäre Basenpaarung)

-Beginn (Initiation)

-DNA-Helicase trifft auf doppelsträngigen Bereich DNA--> stemmt Doppelhelix auseinander --> Replikationsgabel

-passiert an mehrern Orten --> Replikationsblasen bilden sich, verschmelzen schließlich miteinander

-SSB-Proteine binden fest an DNA-Einzelstrang, decken jedoch nicht BAsen ab

-SSB-Proteine stabilisieren DNA-Einzelstränge

DNA Topoisomerase verhindert Verknäulen der DNA während der Replikation

-Die Verlängerung (Elongation)

-DNA Primasen synthetisiert kurzes RNA Stück, RNA Primer (dieses ist komplementär zu einem der DNA Matrizenstränge)

-RNA Primer = Startmolekül

-knüpft an erstes neues Nucleotid an

-Primer (eng. Zünder)

-besteht aus kurzer Kette RNA-Nucleotiden

-DNA Polymerase 1 und 2

-1 bentfernt Ribonucleotide und ersetzt diese durch Desoxyribonucleotide

-2 verlängert Strang, knüpft in 5´--> 3´Richtung Nucleotide an

-Nucleotide werden an der 3´OH Gruppe angeknüpft

-ein Strang verfolgt Helicase in Richtung Replikationsgabel :Leitstrang/kontinuierlicher Strang

-Folgestrang/ diskontinuierlicher Strang entsteht von der Replikationsgabel weg

-Polymerase setzt immer hinter der Helicase neu an, bis sie auf Ende eines bereits synthetisierten Strang stößt

-es entstehen kurze DNA Fragmente:Okazaki-Fragmente

-DNA-Ligase verknüpft diese zu einem zusammenhängenden Strang

-Korrektur:

DNA-Polymerase überprüft DNA Sequenz und korrigiert diese bei Bedarf

Postreplikationsreperatur:nach Replikation tauschen Enzyme "falsche" Nucleotide aus

fehlerhafter Bereich DNA wird herrausgeschnitten, DNA Polymerase ersetzt Sequenz, Ligase verknüpft erneut