Studiere die Struktur der Pentose bei der DNA. (Desoxiribose)
Erläutern Sie den Zusammenhang zwischen der Richtung der DNA-Synthese und der Struktur eines der Bestandteile des DNA-Nukleotids.
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.
Erkläre die Bedeutung der Richtung der Stränge für DNA-Replikation, Transkription und Translation. Beziehe dich dabei auf die Antiparalellität der Stränge der DNA.
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.
Begründe die Tatsache, dass die Synthese-Richtung der DNA nur in 5´-3´-Richtung erfolgen kann.
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.
Studiere die Abbildung:
Unterscheide zwischen Purinen und Pyrimidinen bei der DNA.
Purinbasen bestehen aus zwei Ringen.
Pyrimidinbasen bestehen aus nur einem Ring.
Welchen Einfluss hat die Kombination von Purin mit Pyrimidin auf die DNA-Struktur?
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.
Erläutere die Struktur des Nukleosoms.
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.
Vergleichen Sie Purin- und Pyrimidinbasen tabellarisch. Nutzen Sie die Vorlage:
Kriterium
Purinbasen
Pyrimidinbasen
Stickstoffatom-Ring-Struktur
Basen-Paarungspartner
Menge in der DNA
Funktion
Purinbasen und Pyrimidinbasen unterscheiden sich in Bezug auf die _____________ der Stickstoffatom-Ringe in ihrer Struktur und den Basen-Paarungspartner, mit dem sie in der DNA paaren. Die relativen _____________ an Purin- und Pyrimidinbasen in der DNA können je nach Spezies variieren. Eine Gemeinsamkeit ist, dass beide Arten von Basen als _____________ der _____________ Information in der _____________ dienen.
2
1
variiert je nach Spezies
Träger der genetischen Information
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.
Notieren Sie die wichtigsten Keywords aus dem folgenden Text:
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.
Schwiergste Teilaufgabe:Nennen Sie die Bestandteile des Nukleosoms und beschreiben Sie kurz, was jeder Bestandteil tut. Es gibt mindestens drei wichtige Bestandteile, die Sie beschreiben sollten.
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
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