DNA - Struktur und Funktionen
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DNA-Struktur und Funktionen
Die DNA, oder Desoxyribonukleinsäure, ist das Molekül, das die genetischen Anweisungen enthält, die zur Entwicklung und Funktion aller lebenden Organismen notwendig sind. Die Struktur der DNA ist faszinierend und gleichzeitig entscheidend für die Aufrechterhaltung der genetischen Stabilität und das korrekte Funktionieren der Zelle.
Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der DNA
Die DNA ist aus Bausteinen aufgebaut, die als Nukleotide bekannt sind. Jedes Nukleotid besteht aus einer Phosphatgruppe, einem Zucker (Desoxyribose) und einer von vier Stickstoffbasen: Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) oder Cytosin (C).
Es ist essentiell zu wissen, dass die Desoxyribose, der Zucker in der DNA, sich von Ribose (in RNA) durch das Fehlen einer Hydroxygruppe (-OH) am 2’-Kohlenstoff unterscheidet.
Die Doppelhelixstruktur
Die DNA ist am bekanntesten für ihre Doppelhelixstruktur, die von James Watson und Francis Crick 1953 beschrieben wurde. Diese Struktur ermöglicht es der DNA, ihre genetischen Informationen effizient zu speichern und bei Bedarf zugänglich zu machen.
Basenpaarung und Wasserstoffbrückenbindungen
In der Doppelhelixstruktur paaren die Basen zwischen den zwei DNA-Strängen durch spezifische Wasserstoffbrückenbindungen. Adenin paart sich immer mit Thymin durch zwei Wasserstoffbrücken, während Guanin sich immer mit Cytosin durch drei Wasserstoffbrücken verbindet.
Das IMPP fragt besonders gerne nach der Anzahl von Wasserstoffbrücken in den Basenpaarungen, da dies grundlegend für die Stabilität der DNA-Helix ist.
Zucker-Phosphat-Rückgrat
Das Rückgrat der DNA-Helix besteht aus abwechselnd verknüpften Zucker- und Phosphatgruppen. Dies bildet eine Kette, die durch Phosphodiesterbindungen zusammengehalten wird, wobei die Phosphatgruppe mit dem 5’-Kohlenstoffatom des einen Zuckers und dem 3’-Kohlenstoffatom des nächsten Zuckers verbunden ist.
Interaktion zwischen DNA und Proteinen
Die Interaktion von DNA mit Proteinen ist fundamental für viele zelluläre Prozesse, einschließlich der Replikation, Transkription und DNA-Reparatur.
Histone und Chromatin
Ein spezielles Beispiel für Protein-DNA-Interaktionen sind die Histone. Histone sind basische Proteine, die mit DNA interagieren, um Chromatin zu bilden. Diese Wechselwirkung ist wesentlich für die Kondensation der DNA, was hilft, DNA in den kleinen Raum des Zellkerns zu packen.
DNA-Struktur und ihre Bedeutung für die Replikationsgenauigkeit
Die präzise Struktur der DNA und die spezifische Basenpaarung helfen dabei, die Genauigkeit der DNA-Replikation zu sichern. Fehler bei der Replikation können zu Mutationen führen, die möglicherweise Schäden oder Krankheiten verursachen.
Die Genauigkeit der Basenpaarung und die Rolle der Wasserstoffbrücken sind kritische Punkte, um die hohe Fidelity der DNA-Replikation zu verstehen.
Zusammenfassung
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Footnotes
Credits Chemischer Aufbau der DNA. Grafik: DNA_chemical_structure.svg: Madeleine Price Ball, User:Madprime derivative work: Matt (talk), Chemische Struktur der DNA, CC BY-SA 3.0↩︎
