DNA – das genetische Material
Die Struktur der DNA ist eine Doppelhelix, die durch die Zusammenlagerung von Nukleotidketten über Wasserstoffbrücken entsteht. Dabei spielt die komplementäre Basenfolge eine wichtige Rolle. Alle Lebewesen nutzen DNA als genetisches Material.
Beschreibe die allgemeine Struktur der DNA.
Die Struktur der DNA ist eine Doppelhelix, die durch die Zusammenlagerung von Nukleotidketten über Wasserstoffbrücken entsteht. Zusatzinfo: Dabei spielt die komplementäre Basenfolge eine wichtige Rolle. Alle Lebewesen nutzen DNA als genetisches Material.
Wie heißen die Grundstrukturen der DNA? Woraus besteht eine dieser Grundstrukturen?
Die Grundstrukturen sowohl von DNA als auch RNA sind die Nukleotide. Sie bestehen aus Phosphatgruppe, Pentose-Zucker (Desoxyribose) und einer Base. Die Basen sind bei DNA Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin.
Zeichne ein DNA-Nukleotid.
oder noch genauer:
Beschreibe die Bindungsarten innerhalb der Nukleotide (Grundstrukturen der DNA). Beschreibe, an welcher Stelle die Nukleotide miteinander verbunden sind um die Doppelhelix zu bilden.
Die Bindungen zwischen Phosphat und Zucker, sowie zwischen Zucker und Base sind kovalente Bindungen.
Die Nukleotide sind zwischen Zucker und Phosphat miteinander über kovalente Bindungen verknüpft und bilden das Rückgrat eines Nukleotidstranges.
Nenne die Basen der DNA.
Bei DNA gibt es 4 verschiedene auf Stickstoff (N) basierenden Basen. Diese heißen Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C).
Was bedeutet: Die DNA-Stränge liegen antiparallel zueinander?
"Antiparallel" bezieht sich auf die Ausrichtung der beiden Stränge in der Doppelhelix-Struktur der DNA. Es bedeutet, dass die beiden Stränge entgegengesetzt verlaufen. Konkret bedeutet dies, dass das 5'-Ende eines Strangs dem 3'-Ende des anderen Strangs gegenüberliegt und umgekehrt.
RNA ist auch eine Nukleinsäure. Was sind die wichtigsten Gemeinsamkeiten und Unterschiede der RNA zur DNA?
Gemeinsamkeiten: Die Grundbausteine sind bei beiden Nukleotide. RNA- und DNA-Nukleotide besitzen beide die Basen Adenin, Guanin und Cytosin. Anstelle von Thymin wird bei RNA Uracil genutzt. Der Pentose-Zucker heißt bei RNA - Ribose und bei DNA Desoxyribose. RNA bildet in der Regel einen Einzelstrang - die DNA ist eine Doppelhelix.
Erläutere die Struktur der DNA-Doppelhelix.
Die DNA-Doppelhelix besteht aus zwei DNA-Nukleotid-Strängen, die antiparallel zueinander verlaufen und sich in Form einer Doppelhelix umeinander winden. Dabei paart sich Adenin immer mit Thymin und Guanin immer mit Cytosin – dies nennt man komplementäre Basenpaarung. Die Bindungen zwischen den Basen sind Wasserstoffbrückenbindungen. Die Bindungen zwischen den Nukleotiden und innerhalb der einzelnen Nukleotide sind kovalente Bindungen.
Durch die Paarung einer Purin-Base mit einer Pyrimidinbase ist der Abstand der Nukleotide zueinander immer gleich, das ermöglicht eine hohe Stabilität der DNA-Doppelhelix. Die Wasserstoffbrückenbindungen sind durch Temperaturerhöhung leicht voneinander zu trennen (Denaturierung). Dieser Prozess ist reversibel, d.h. wenn die Temperatur sinkt, bilden sich die H-Brücken wieder erneut aus.
Erläutere die komplementäre Basenpaarung anhand der DNA.
Die komplementäre Basenpaarung ist ein Schlüsselkonzept in der Struktur und Funktion der DNA. Die besondere Struktur der Basen sichert, dass in der Regel spezifische Basen miteinander binden. Dabei bindet immer Adenin (A) mit Thymin (T) und Guanin (G) mit Cytosin (C). Diese spezifische Paarung an Basen nennt man komplementäre Basenpaarung.
Die komplementäre Basenpaarung ist entscheidend für die Replikation der DNA, bei der die DNA in Zellen verdoppelt wird, sowie für die Transkription, bei der eine mRNA-Kopie eines Gens hergestellt wird.
Erläutere die besondere Art der Bindung zwischen den komplementären Basen.
Die Bindungen zwischen den Basen der DNA- Doppelhelix sind Wasserstoffbrückenbindungen. Diese sind z.B. durch Hitze leichter zu trennen, als die kovalenten Bindungen zwischen Phosphat-Zucker-Base. Dieser Prozess ist reversibel, d.h. wenn die Temperatur sinkt, bilden sich die H-Brücken wieder erneut aus.
Erläutere die Diversität und Speicher-Kapazität der DNA.
Die Diversität der möglichen DNA-Basensequenzen und die unbegrenzte Kapazität der DNA zur Speicherung von Informationen sind faszinierende Konzepte in der Biologie. Die DNA, als grundlegende Einheit der Vererbung und genetischen Information, ist in der Lage, eine Vielzahl von Daten in jeder beliebigen Länge und in jeder möglichen Abfolge von Basen zu speichern.
weitere Möglichkeiten zusätzlicher Informationen:
Diese enorme Flexibilität ermöglicht der DNA, eine unglaubliche Menge an Daten zu speichern, und das äußerst wirtschaftlich. Es ist beeindruckend zu bedenken, dass ein einzelner DNA-Strang die gesamte genetische Information eines Organismus beinhalten kann, die ihn in seiner Entwicklung und Lebensweise prägt.
Die Fähigkeit der DNA, Informationen zu speichern, zu übertragen und verändert zu werden, ist eine der faszinierendsten und wichtigsten Eigenschaften die Leben so wie wir es kennen ermöglicht.
Wichtige Keywords sind: ???
Nukleinsäuren – DNA – RNA; Nukleotide: Phosphat-Pentosezucker-Stickstoffbase; Kovalente Bindung (z.B. Phosphat --- Zucker); Wasserstoffbrückenbindung (zw. Basen); Rückgrat der Nukleotidkette; Einzelstrang – Doppelstrang; Stickstoffbasen: Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin, Uracil; komplementäre Basenpaarung; Ribose – Desoxyribose = Pentose-Zucker; Genetischer Code = universell und degeneriert
Zeigen Sie mit Hilfe einer zwei-dimensionalen Zeichnung, wie mindestens vier DNA-Nukleotide in einem Doppelstrang miteinander verbunden sind. Geben Sie die Art der Bindungen an und beschriften Sie diese.
Nennen Sie die 4 Stickstoff-Basen der DNA und die eine Stickstoff-Base, welche es nur bei RNA gibt.
DNA:Guanin, Cytosin, Adenin, Thymin
RNA: Uracil (anstelle von Thymin)
Nennen Sie die beiden Strukturen, aus welchen das Rückgrat der DNA und RNA besteht.
Phosphatrest und Pentose-Zucker (Desoxyribose - DNA; Ribose - RNA)
Was ist der Unterschied zwischen Ribose und Desoxyribose?
Unterschied: Ribose hat eine OH-Gruppe mehr (am C2-Atom)
Vervollständigen Sie die Tabelle, um Unterschiede im Bau von RNA und DNA zu zeigen.
Erläutern Sie den Begriff „komplementäre Basenpaarung “.
H-Brücken sind nur zwischen Guanin und Cytosin möglich, sowie zwischen Thymin und Adenin. (bzw. Uracil und Adenin bei RNA). Wenn z.B. im Doppelstrang A auf der einen Seite liegt, dann also immer T auf der anderen Seite.
Was ist ein Unterschied zwischen DNA und RNA?
Welche der folgenden Basen kommt nicht in der RNA vor?
Welche Art von Bindung hält die Basen in der DNA zusammen?
Welche Art von Bindung hält die Nukleotide in einer RNA-Kette zusammen?
Welche Art von RNA liefert die Information für die Proteinbiosynthese?
Welche Art von RNA ist notwendig für die Translation während der Proteinbiosynthese?
Welche der folgenden Basen kommt nicht in der DNA vor?
Wie viele Basen-Nukleotide sind notwendig, um eine Aminosäure zu kodieren?
Welche Art von Zucker kommt in der RNA vor?
Wie viele Basentripletts (Codons) können durch die Kombination der vier RNA-Basen gebildet werden?
Wie viele Aminosäuren werden durch den genetischen Code codiert?
Wie wird das Basenpaar Adenin-Thymin in der DNA verbunden?
Welche Art von Zucker kommt in der DNA vor?
Was ist der Unterschied zwischen Genom und Gen?
Wie wird das Basenpaar Guanin-Cytosin in der DNA verbunden?
Hier wird die Verbindung von Adenin mit Thymin gezeigt!
Wie unterscheidet sich die Struktur der DNA von der RNA?
Basen
Zucker
Struktur (Anzahl der Stränge)
RNA
__________________(Adenin, Guanin, Cytosin)
__________________
DNA
__________________Adenin, Guanin, Cytosin
Vervollständige die Tabelle, um Unterschiede im Bau von RNA und DNA zu zeigen.
Uracil (Adenin, Guanin, Cytosin)
Ribose
Einfachstrang (ein Strang)
Thymin, Adenin, Guanin, Cytosin
Desoxyribose
Doppelhelix (2 Stränge)
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