Nucleoside, Nucleotide und Nucleinsäuren

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

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

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

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

Nucleotide bilden die Stränge!

Nucleotide und Nucleoside

Nucleoside und Nucleotide

Chargaff-Regel (A% = T% and G% = C%). Purine Pyrimidine A + G C + T(U) A G C T(U) Eukaryonten Mensch 31,0 19,1 18,4 31,5 1,00 Maus 29,1 21,1 29,0 Fruchtfliege 27,3 22,5 27,6 0,99 Hefe 31,3 18,7 17,1 32,9 Prokaryonten Escherichia coli 24,6 25,5 25,6 24,3 Bacillus subtilis 28,4 21,0 21,6 0,98 Viren Herpes simplex 13,8 37,7 35,6 12,8 Bakteriophage λ 26,0 23,8 25,8 Influenza-Virus 22,1 23,7 24,7 29,1 (U) 0,85

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.

Makomolekularer Aufbau der DNA als Doppelhelix Kleine Furche Große Furche

1 Windung ~ 10 bp

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

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 11.6 10.0 12 (6 Dimere) Helikale Windung je Basenpaar (twist) 31° 36° 60° (pro Dimer) Ganghöhe (Anstieg pro Windung) 3,4 nm 4,4 nm Anstieg pro Base 0,29 nm 0,34 nm 0,74 nm (pro Dimer) Neigungswinkel der Basenpaare zur Achse 20° 6° 7° Große Furche eng und tief breit und tief flach Kleine Furche breit und flach Zuckerkonformation C3'-endo C2'-endo Pyrimidin: C2'-endo Purine: C3'-endo Glykosidische Bindung anti Pyrimidin: anti Purin: syn

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

Tm Denaturierung 1.4 1. 2 1.0 Pneumococcus (38%) G+C E. coli (52%) Chemische Eigenschaften der DNA Denaturierung Pneumococcus (38%) G+C 1.4 1. 2 1.0 E. coli (52%) S. marcescens (58%) Relative absorbance (260 nm) Tm M. phlei (66%) 70 80 90 100 Temperature (C) Tm = Schmelztemperatur