DNA und RNA - Vertiefungsteil 1

Die Richtung der DNA-Synthese wird bestimmt durch die Struktur des Zuckers (Desoxiribose). Die 5-C-Atome werden von 1 bis 5 durch nummeriert. Am 3. und am 5. Kohlenstoffatom werden kovalente Bindungen ausgebildet. Zwei Nukleotide verbinden sich im Einzelstrang zwischen dem 3´-C-Atom des Zuckers und dem Phosphat-Anteil, welcher am 5´-C-Atom des Zuckers kovalent gebunden ist.

Die Richtung der Synthese erfolgt dann in 5´-3´-Richtung.

Durch die kovalenten Bindungen haben die Stränge eine Richtung. Bei den drei wichtigen Prozessen, bei welchen DNA abgelesen und neue Nukleotid-Stränge (Replikation, Transkription) bzw. Aminosäure-Ketten synthetisiert werden, wird die DNA bzw. die mRNA immer in der gleichen Richtung (3´-5´-Richtung) abgelesen. Die Synthese erfolgt daher in entgegengesetzter Richtung (Anti-Parallelität) – also in 5´-3´-Richtung.

Die Synthese-Richtung der DNA erfolgt in 5'-3'-Richtung, weil DNA-Polymerasen nur Nukleotide an das 3'-Ende eines wachsenden DNA-Strangs anfügen können. Dies liegt an der Struktur der Nukleotide und der chemischen Reaktion, die während der DNA-Synthese stattfindet. Die DNA-Polymerase kann nur das freie 3'-OH-Ende eines bereits vorhandenen DNA-Strangs erkennen und dort ein neues Nukleotid hinzufügen, wodurch der wachsende Strang in Richtung zum 5'-Ende der Vorlage synthetisiert wird.

Purinbasen bestehen aus zwei Ringen.

Pyrimidinbasen bestehen aus nur einem Ring.

Die Gesamtlänge der beiden Basen ist immer gleich, da immer eine Purin- mit einer Pyrimidinbase bindet. Das führt zu einer hohen Stabilität innerhalb der DNA-Helix. Demzufolge ist die 3D-Struktur der DNA-Helix an allen Stellen gleich, unabhängig davon, welche Basen-Sequenz die DNA-Helix besitzt.

Eukaryotische DNA wird im Zellkern durch besondere Proteine verpackt. Dabei werden 8 Histonproteine als Kern genutzt, um welche sich die DNA herumwickelt. Ein zusätzliches Histon-Protein hält diese gesamte Struktur zusammen. Dieses Histon-Protein ist zusätzlich mit der Linker-DNA verknüpft. Dies bringt eine zusätzliche Stabilität. Durch die Windung der DNA um den Histon-Komplex verkürzt sich die Länge der DNA auf ein siebtel von 68 nm auf rund 10 nm.

Purinbasen und Pyrimidinbasen unterscheiden sich in Bezug auf die Anzahl der Stickstoffatom-Ringe in ihrer Struktur und den Basen-Paarungspartner, mit dem sie in der DNA paaren. Die relativen Mengen an Purin- und Pyrimidinbasen in der DNA können je nach Spezies variieren. Eine Gemeinsamkeit ist, dass beide Arten von Basen als Träger der genetischen Information in der DNA dienen.

Purin- und Pyrimidinbasen sind die Bausteine der DNA-Helix. Purinbasen bestehen aus zwei Ringen, während Pyrimidinbasen aus einem Ring bestehen. Die beiden Basenarten bilden immer ein Paar und sorgen so für eine hohe Stabilität der DNA-Helix. Da die Länge der beiden Basen immer gleich ist, ist die 3D-Struktur der DNA-Helix an allen Stellen ähnlich, unabhängig von der spezifischen Basen-Sequenz.

Die drei wichtigen Bestandteile des Nukleosoms sind: - Histon-Proteine: Diese Proteine bilden eine Art Spule, die die DNA umwickelt und ihr eine kompakte Form verleiht. DNA-Moleküle: Die DNA-Moleküle sind die Träger der genetischen Information und werden von den Histon-Proteinen umwickelt. Nukleosomische Linker-DNA: Diese DNA-Abschnitte verbinden die einzelnen Nukleosomen und ermöglichen den Zugang zur DNA für Prozesse wie Transkription und Replikation. Zusammen bilden diese drei Bestandteile das Nukleosom, das die DNA-Moleküle in einer kompakten Struktur organisiert und den Zugang zur DNA ermöglicht