BC Seminar Nukleinsäuren - Jean-Uhrmacher

Seminar Biochemie
Nukleotide - Nukleinsäuren - Nukleotidstoffwechsel DNA-Replikation
Dr. Christian Hübbers
Lernziele
Zusammensetzung der Nukleotide
(Basen, Zucker)
Purin-und Pyrimidinbiosynthese
(prinzipieller Unterschied)
Phosphodiesterbindungen
Basenabbau (Harnsäure)
DNA Struktur
Salvage Pathway
Chromosomen
Replikation
RNA (verschiedene Formen)
Nukleoside und
Nukleotide
Zucker: Ribonukleinsäuren β-D-Ribose
Desoxyribonukleinsäuren β-D-2-Desoxyribose
Purine und Pyrimidine
Aufgaben von Nucleosiden und Nukleotiden
•
•
Nucleoside
•
•
Wichtig für Synthese von Nukleotiden und Nukleinsäuren
Extrazelluläre Signale
Nukleotide
•
•
•
Universelle Energieträger
Aktive Vorstufe für DNA- und RNA-Synthese
Aktivierte Zwischenstufe
•
•
•
UDP-Glucose --> Glycogenbiosynthese
CDP-Cholin --> Phospholipidsynthese
Aminoacyl-Adenylat --> Proteinbiosynthese
Adeninnukleotide in
Coenzymen
•
Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD+)
•
Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD)
•
Coenzym A (CoA-SH)
Schreibweisen
Cyclische Nukleotide
•
Entstehung unter
Pyrophosphatabspaltung
(spezielle Cyclasen)
•
Zellstoffwechsel
•
Wachstum
•
Differenzierung
Lernziele
Zusammensetzung der Nukleotide
(Basen, Zucker)
Purin-und Pyrimidinbiosynthese
(prinzipieller Unterschied)
Phosphodiesterbindungen
Basenabbau (Harnsäure)
DNA Struktur
Salvage Pathway
Chromosomen
Replikation
RNA (verschiedene Formen)
Die Phosphodiesterbindung
Lernziele
Zusammensetzung der Nukleotide
(Basen, Zucker)
Purin-und Pyrimidinbiosynthese
(prinzipieller Unterschied)
Phosphodiesterbindungen
Basenabbau (Harnsäure)
DNA Struktur
Salvage Pathway
Chromosomen
Replikation
RNA (verschiedene Formen)
Struktur der B-DNA
•
Helical
•
Gemeinsame Achse
•
Antiparallele Doppelstränge
•
Rechtsgängig
•
Etwa 10 Basenpaare / Windung
•
Basen zeigen ins Innere
•
Zucker-Phosphat-Gerüst liegt außen
•
H-Brücken (G-C 3, A-T 2)
DNA-Topologie
•
Palindrome / Inverted Repeats
•
•
•
Erkennungssequenzen für Restriktionsenzyme
Rezeptorbindung (Steroidhormonfamilie)
Superhelikale Strukturen
•
•
Entwindung über Topoisomerasen
Prokaryoten: Gyrasen (Topoisomerase II) führen negative Superhelices
ein --> Wichtig für Replikation u. Transkription --> Gyrasehemmer
Lernziele
Zusammensetzung der Nukleotide
(Basen, Zucker)
Purin-und Pyrimidinbiosynthese
(prinzipieller Unterschied)
Phosphodiesterbindungen
Basenabbau (Harnsäure)
DNA Struktur
Salvage Pathway
Chromosomen
Replikation
RNA (verschiedene Formen)
Struktur des
Chromatins
• Prokaryoten
• Ringförmig, stark gefaltet, im Cytoplasma
• Eukaryoten
• DNA im Zellkern, zusätzlich
mitochondriale DNA
• 800x Kondensation durch Nucleosomen,
Selenoid, Schleifenbildung
Histone
•
•
•
Perlschnur aus Nukleosomen und
Linker
•
Histonoctamer (H3,H4)2 + 2x (H2A,H2B)
•
146-147 Basenpaare in 1,8
Windungen
•
H1 als Linker mit 50-60
Basenpaaren
Selenoid
•
30-nm-Faser mit 6 Windungen
der Nucleosomen
•
Ebenfalls H1-stabilisiert
Schleifenbildung, Stabilisierung durch
Nicht-Histon-Proteine
Chromosomen
•
•
•
•
•
•
Centromer
Kurzer Arm (p-Arm)
Langer Arm (q-Arm)
Telomere
G- und R-Banden
22 Chromosomen (haploid), der
Größe nach sortiert, zusätzlich X
und Y
Lernziele
Zusammensetzung der Nukleotide
(Basen, Zucker)
Purin-und Pyrimidinbiosynthese
(prinzipieller Unterschied)
Phosphodiesterbindungen
Basenabbau (Harnsäure)
DNA Struktur
Salvage Pathway
Chromosomen
Replikation
RNA (verschiedene Formen)
RNA-Formen
Lernziele
Zusammensetzung der Nukleotide
(Basen, Zucker)
Purin-und Pyrimidinbiosynthese
(prinzipieller Unterschied)
Phosphodiesterbindungen
Basenabbau (Harnsäure)
DNA Struktur
Salvage Pathway
Chromosomen
Replikation
RNA (verschiedene Formen)
Purin de novo Synthese
Keine getrennte Synthese Purin und Ribose
sondern von Ribonucleotid aus!
Ziel: Inosinmonophosphat
PRPP : Phosphoribosylpyrophosphat
Regulation
Purinsynthese
Synthese von AMP und
GMP aus IMP
Pyrimidin de novo
Synthese
Aspartat und Carbamylphosphat als
Ausgangsstoffe
Späte Anlagerung des Ribosephosphates!
Endprodukt UMP
Synthese von CTP und
TMP
Lernziele
Zusammensetzung der Nukleotide
(Basen, Zucker)
Purin-und Pyrimidinbiosynthese
(prinzipieller Unterschied)
Phosphodiesterbindungen
Basenabbau (Harnsäure)
DNA Struktur
Salvage Pathway
Chromosomen
Replikation
RNA (verschiedene Formen)
Purinabbau
Pyrimidinabbau
Pyrimidin --> CO2, NH3
Lernziele
Zusammensetzung der Nukleotide
(Basen, Zucker)
Purin-und Pyrimidinbiosynthese
(prinzipieller Unterschied)
Phosphodiesterbindungen
Basenabbau (Harnsäure)
DNA Struktur
Salvage Pathway
Chromosomen
Replikation
RNA (verschiedene Formen)
Salvage pathway
• Wiederverwertung
der Purinbasen
Adenin, Hypoxanthin
und Guanin in
Mononucleotide
Lernziele
Zusammensetzung der Nukleotide
(Basen, Zucker)
Purin-und Pyrimidinbiosynthese
(prinzipieller Unterschied)
Phosphodiesterbindungen
Basenabbau (Harnsäure)
DNA Struktur
Salvage Pathway
Chromosomen
Replikation
RNA (verschiedene Formen)
Semikonservative
Replikation
•1944 Avery: DNA
ist Träger der Erbmerkmale
•1950 Chargaff: Wichtige Eigenschaften (speziespezifisch)
und A/T, G/C-Bindung
•1953 Watson und Crick: DNA-Struktur
•1958 Meselson und Stahl: Semikonservative Replikation
Faktoren für DNAReplikation
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DNA als Matrize
Desoxyribonukleotide
DNA-Polymerase
Topoisomerasen
Helicasen
Ribonukleotide für Primer
Einzelstrangbindungsproteine
Phosphodiesterbindung
DNA-Polymerasen
Okazaki-Fragmente
Eukaryotisches
Replisom
Telomere
Die Telomerase