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Nucleoside, Nucleotide und Nucleinsäuren. Wie sieht das Erbmaterial aus? 1953: Watson und Crick - Doppelhelixstruktur der DNA 1962 Nobelpreis für Medizin.

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1 Nucleoside, Nucleotide und Nucleinsäuren

2 Wie sieht das Erbmaterial aus? 1953: Watson und Crick - Doppelhelixstruktur der DNA 1962 Nobelpreis für Medizin

3 Die Zucker der Nukleinsäuren (DNA, RNA) Die Pentose-Einheit: - D-Ribose oder 2-Desoxy-D-Ribose - β-Furanose-Form

4 Die Basen der Nukleinsäuren (DNA, RNA) Purin-Basen Adenin (DNA) Guanin (DNA) Pyrimidin-Basen Thymin (DNA) Cytosin (DNA) Uracil (RNA)

5 Basenpaarung in DNA Jeweils eine Purin- mit einer Pyrimidin-Base: C-G: 3 Wasserstoffbrücken, A-T: 2 Wasserstoffbrücken Führt zu Bildung des Doppelstranges!

6 Nucleotide bilden die Stränge!

7 Nucleotide und Nucleoside

8 Nucleoside und Nucleotide

9 PurinePyrimidineA + G C + T(U) AGCT(U) Eukaryonten Mensch31,019,118,431,51,00 Maus29,121,1 29,01,00 Fruchtfliege27,322,5 27,60,99 Hefe31,318,717,132,91,00 Prokaryonten Escherichia coli24,625,525,624,31,00 Bacillus subtilis28,421,021,629,00,98 Viren Herpes simplex13,837,735,612,80,99 Bakteriophage λ26,023,824,325,80,99 Influenza-Virus22,123,724,729,1 (U)0,85 (A% = T% and G% = C%). Chargaff-Regel

10 Sekundärstruktur der DNA Als Sekundärstruktur bezeichnet man bei Nukleinsäuren die räumliche Ausrichtung. Während die Primärstruktur (die Sequenz) die Informationen speichert, bestimmt die Sekundärstruktur über Größe, Haltbarkeit und auch Zugriff auf die gespeicherten Informationen. Die einfachste räumliche Struktur ist der Doppelstrang. Hier liegen sich zwei Nuk-leinsäureketten in entgegengesetzter Orientierung gegenüber. Sie sind über Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Nukleinbasen miteinander verbun-den. Dabei paaren sich jeweils eine Pyrimidinbase mit einer Purinbase, wobei die Art des jeweiligen Paares die Stabilität des Doppelstranges bestimmt. Zwischen Guanin und Cytosin bilden sich drei Wasserstoffbrückenbindungen aus, während Adenin und Thymin nur durch zwei Wasserstoffbrücken verbunden sind.

11 Makomolekularer Aufbau der DNA als Doppelhelix Kleine Furche Große Furche

12 1 Windung ~ 10 bp

13 Weitere Stabilisierung durch Wechselwirkungen zwischen den Basenstapeln innerhalb des gleichen Stranges Basen befinden sich im Inneren der Helix, Zucker/Phosphatreste aussen rechtsgängige Helix aus antiparallelen Strängen Basenpaare senkrecht zur Helix-Achse große Furchekleine Furche Struktur und Stabilität der DNA

14 Wie sieht das Erbmaterial aus? Unterschiedliche DNA Strukturmerkmal A-DNA B-DNA Z-DNA helikaler Drehsinn Rechts Links Durchmesser~2,6 nm~2,0 nm~1,8 nm Basenpaare pro helikale Windung (6 Dimere) Helikale Windung je Basenpaar (twist)31°36°60° (pro Dimer) Ganghöhe (Anstieg pro Windung)3,4 nm 4,4 nm Anstieg pro Base0,29 nm0,34 nm0,74 nm (pro Dimer) Neigungswinkel der Basenpaare zur Achse20°6°7° Große Furcheeng und tiefbreit und tief flach Kleine Furchebreit und flach eng und tief ZuckerkonformationC3'-endoC2'-endoPyrimidin: C2'-endo Purine: C3'-endo Glykosidische Bindunganti Pyrimidin: anti Purin: syn

15 Unterschiede DNA vs. RNA DNA: 2-Desoxy- D -Ribose Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin Doppelhelix RNA: D -Ribose Adenin, Guanin, Uracil und Cytosin meist einzelsträngig

16 Relative absorbance (260 nm) Denaturierung T m = Schmelztemperatur Pneumococcus (38%) G+C E. coli (52%) S. marcescens (58%) M. phlei (66%) Temperature (C) TmTm Chemische Eigenschaften der DNA


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