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Desoxyribonukleinsäure von Sascha Duttke
1) Was ist DNA ?
Die DNA ist ein sehr langes, fadenförmiges Makromolekül aus zahlreichen Desoxyribonucleotiden, die jeweils
aus einer Base, einem Zucker und einer Phosphatgruppe bestehen. Die Basen der DNA tragen die
genetische Information, während die Zucker- und Phosphatgruppen eine strukturelle Aufgabe erfüllen. DNA
befindet sich in jedem Zellkern und ist für die Weitergabe und Speicherung all unserer genetischen
Informationen verantwortlich.
DNA ist unser Erbgut unser “persönlicher Code” .
3)Funktionen der Stoffe
Allgemein läßt sich sagen, das Phosphatgruppe und
Zucker nur eine Strukturelle Aufgabe erfüllen,
Von den Basen dagegen wird angenommen, das sie die
Erbinformation tragen.
Phosphorsäure: H3PO4
Desoxyribose:: eine Pentose mit desoxidierter
Nebengruppe ( Ch2 statt O2 )
Basen: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin,
Cytosin und Thymin sind Derivate des Phyrimidin
Adenin und Guanin sind Derivate des Purins
Die Sequenz der Basen speichert die Information. Pro
Nucleotid können 4 Basen, d.h. es gibt. 4 hoch x (x=
Anzahl der Nucleotiden ) Möglichkeiten der Codierung
wobei ein Individuum mindestens 1milionen Nucleotiden
besitzt. So ist eine individuelle DNA gewährleistet. Die
Reihenfolge der Basen auf einem Polynucleotidstrang ist
in keiner Weise beschränkt.
Bausteine der DNS
2)Strukturmodell der DNA
Die Struktur der DNA wurde 1953 von James Watson und
Francis Crick erschlossen die sich als grundsätzlich richtig
erwies und folgende Eigenschaften aufwies :
- Zwei helikale Polynucleidstränge die in antiparalleler
Richtung verlaufen
Ein Polynucleidstrang (=DNA) besteht aus Basen (Adenin,
Cytosin, Guanin und Thymin), einem Zucker
(Desoxyribose) und einem Phosphat(Säure)rest.
Der Phosphatsäurerest verknüpft das 3te C-Atom eines
Zuckers mit dem 5ten des folgenden Zuckers
(3-5 bzw. 5-3 “Richtung”). Diese Ketten bilden ZuckerPhosphatstrang.
Zwischen den Zuckern (durch P verknüpft) liegen die
Basen die die 2 Zucker-Phosphatstrang verknüpfen.
Adenin (A) tritt nur zusammen mit Thymin (T) auf und
auch genau so oft, das selbe gilt für Guanin (G) und
Cytosin (C). A und T binden einander mit 2H2 Brücken, G
und C mit nur 2 (--> Bild d Basen)
Das eine Nucleotid ist zum anderen komplementär d.h.
entsprechend.
Der Durchmesser der Helix beträgt 2nm, benachbarte
Basen sind 0,34nm von einander entfernt und um 36°
gegeneinander verdreht. Somit wiederholt sich die Struktur
alle 3,4nm (360°).
4)Replikation
Erbsubstanz muss die Fähigkeit der identischen Reproduktion aufweisen damit die Vererbung überhaupt
möglich ist. Während der Zellteilung (Mitose) werden die Chromatiden und somit auch die DNA verdoppelt.
Diesen Vorgang nennt man
Replikation(=Nachbildung).
Über die Art der Replikation gab es bis 1958 zwei
Theorien.
Die Theorie der Konservativen Replikation welche
besagt das die “elterliche DNA” nur als Kopiervorlage
der “Tochter DNA” gilt
und die semikonservativ Replikation, die bis heute
bewiesene wurde.
Durch ein Enzym namens Helicase wird die “Eltern
DNA” in 2 Matrizen (Kopiervorlagen) gespaltet
(Replikationsgabel).
Eine Primase bildet nun das “Startmolekühl” uns
kathalysiert die DNA-Replikation. An das
synthethisierte Startmolekühl heftet nun DNA Polymerase freie Nucleotide (unter
Energieverbrauch) und füllt auch Lücken im DNA
Strang auf.
DNA -Ploymerase verknüpft jedoch nur in 5-3
Richtung da jedoch nur eine Matrize (Nucleidstrang)
von 5-3 verläuft und der andere von 3-5 ist bei dem
2ten Replikationsrichtung die Replikation nicht
kontinuierlich. Etwa alle 1000 Nucleotiden bricht der
Replikationsvorgang (s.o.) ab und beginnt, wiederum
mit Hilfe einer Primase, von Neuem. Die so während
eines Replikationsvorganges produzierten DNA Stücke nennt man nach ihrem Entdecker OKAZAKIStücke. Diese Stücke werden nachdem die zwischen
ihnen manchmal entstehenden Lücken durch DNA Chemischer Aufbau
Polymerase aufgefüllt wurden, durch Ligase
der DNS
verfestigt.
Ähnlich wird die DNA auch repariert. Die Struktur der
DNA ist sehr stabil und kann deswegen über
mehrere Generationen weitergegeben werden. dennoch wird die DNA z.B. durch UV Strahlen oder
Chemikalien beschädigt. Allein ein Lungenzug hat über 30 000 Reperaturvorgänge zur Folge. Solange nur 1
Nucleotidenstrang beschädigt ist, können diese Beschädigungen jedoch durch
Enzyme wie z.B. Nuclease welches das Beschädigte Stück aus der DNA
rausschneidet behoben werden. Wie bei der Replikation wird das
herrauschgeschnittene Stück dann durch ein komplementäres ersetzt.
Bleibende Schäden entstehen nur bei beidseitiger Beschädigung des
Nucleotidstranges.