Nucleinsäuren - Bausteine der DNA

Nucleinsäuren sind die Baustoffe der DNA und der RNA. In der DNA sind die Erbinformationen niedergelegt, welche an die jeweiligen Tochterzellen weitergegeben werden. Sie stellt die größte Molekülmasse der Verbindungen innerhalb einer Zelle dar. Die einzelnen Bauelemente der DNA bezeichnet man als Nucleotide. Diese bestehen aus einem Zuckermolekül (Desoxyribose beziehungsweise Ribose), welches am dritten und am fünften Kohlenstoffatom mit Phosphorsäure verestert ist. Dieses „Zucker-Phosphat-Band“ kann man als das strukturelle Rückrat der DNA ansehen, da es zusammen mit weiteren Nucleotiden eine langkettige und unverzweigte Verbindung eingeht. Am ersten Kohlenstoffatom des Zuckers hängt bei der DNA eine von vier Basen: Cytosin oder Thymin (Derivate des Pyrimidins), Guanin oder Adenin (Derivate des Purins).

Abb.1: DNA-Doppelhelix                            Abb.2: Basen der DNA und RNA

 Beim RNA- Molekül ist die Base Thymin gegen ein weiteres Derivat des Pyrimidins getauscht- dem Uracil.

Strukturelle Untersuchungen der DNA, wie beispielsweise die Röngenstrukturanalyse, haben ergeben, dass die DNA immer als Doppelstrang vorliegt der in sich zu einer a- Doppelhelix verdreht ist. Dabei werden die Einzelstränge durch Wasserstoffbrückenbindungen (keine realen Bindungen, nur anziehende Wechselwirkung), die sich zwischen den Basen ausbilden, zusammengehalten. Die beiden Naturwissenschaftler Watson und Crick (bild Buch seite 388) stellten später fest, dass die Basen immer in einer bestimmten Paarung vorkommen. Demnach bilden sich zwischen Adenin und Thymin zwei Wasserstoffbrückenbindungen aus und im Falle des Basenpaares Guanin und Cytosin drei Wasserstoffbrückenbindungen. Die beiden aneinandergelagerten Stränge sind somit nicht identisch. Trotzdem bestimmt die Basenabfolge des einen Stranges, aufgrund der spezifischen Basenpaarungen, den Aufbau des Anderen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Komplimentären Strängen.

Replikation. Replikation ist die Bezeichnung für die Neubildung eines DNA- Doppelstrang. Dabei werden die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den beiden Strängen durch ein Enzym (der Helicase) gelöst. Gleichzeitig erfolgt eine Neusynthese der komplimentären Stränge an den sogenannten Elternsträngen. Die Elternstränge dienen dabei als Matrix und „steuern“ somit die korrekte Anlagerung der Nucleotide, die dann mit Hilfe eines Enzyms zum DNA- Strang verbunden werden. Bei Beendigung der Replikation liegen zwei DNA- Doppelstränge vor, die jeweils aus einem Elternstrang und einem neusynthetisierten Tochterstrang bestehen.

 

 

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