DNA Struktur (VL3) Flashcards
1
Q
Phagen-DNA Experiment zur Identifizierung von DNA als genetisches Material
A
Hershey-Chase-Experiment
- Infiziert man Bakterien mit Bakteriophagen, deren Hüllproteine mit 35S und deren DNA mit 32P markiert ist, so findet man, dass im Wesentlichen 32P-markiertes Material in die Bakterienzellen gelangt, während die 35S-Markierung an den Bakterienzellwänden zurückbleibt.
- Da Stoffwechsel und Vermehrung der Bakteriophagen in der Zelle erfolgen, muss die DNA die maßgebliche chemische Komponente der Bakteriophagen sein, nicht aber das Protein.
2
Q
Das Griffith Experiment zur Identifizierung des Erbträgers
A
- Sie behandelten infektiöse hitzeinaktivierte Bakterienstämme mit verschiedenen Enzymen, um auf diese Weise zu testen, durch welche chemischen Verbindungen die Transformation ausgelöst wird.
- Das entscheidende Ergebnis dieser Versuche war der Befund, dass proteolytische Enzyme und Ribonuklease keinen Effekt auf die Transformationsfähigkeit ausübten, wohl aber Desoxyribonuklease
3
Q
DNA Modell
A
- die DNA ist eine rechtsläufige Helix
- die beiden DNA-Stränge sind antiparallel angeordnet, das Zucker-Phosphat-Rückgrat liegt außen, die Basen innen
- die Basen der beiden Stränge sind gepaart
- A und T bzw. G und C sind zueinander komplementär
- nach Außen hat das Molekül eine stark hydrophile, negative Ladung
- im Innern hat es einen hydrophoben Kern (die Basen)
- zwei Rinnen/Furchen unterschiedlicher Weite wechseln sich ab
- der DNA Strang kann nur am 3’ Ende wachsen, da sich nur an ihm die freie Hydroxylgruppe (OH) befindet, die sich mit einer weiteren Phosphatgruppe eines neuen Nukleotids verbinden kann
4
Q
DNA Aufbau
Struktur eines Basenpaars
Purin und Pyrimidin Definitionen
A
- Struktur der DNA: 4 Nukleotide (2 mit Purin- und 2 mit Pyrimidin-Basen)
- Nucleosid: Zucker mit Base ohne Phosphat
- Nucleotid: Ganze Einheit mit Phosphat (Adenosin, Guanosin, Cytidin, Thymidin)
- Pyrimidin: ist ein sechsgliedriges heterocyclisches aromatisches Amin mit zwei Stickstoffatomen
- Purin: ist ein heterobicyclisches aromatisches Amin mit vier Stickstoffatomen
5
Q
Schreibweise von DNA
A
- Ein DNA-Einzelstrang ist polar aufgebaut und besitzt ein 5´-Phosphat und ein
3´OH-Ende - man beginnt links mit dem 5´- Ende:
5´- AGGTGCAATC -3´
3´- TCCACGTTAG -5´
6
Q
Welche Kräfte halten die Helix
zusammen?
A
- Zwischen den übereinander gestapelten Basenpaaren bestehen van der Waals Bindungen und hydrophobe Wechselwirkungen, die neben den Wasserstoff-Brücken zur Stabilität der DNA beitragen
7
Q
DNA ist in Grenzen flexibel (Freiheitsgrade von Basen)
A
- Die chemischen Bindungen im 5-Ring der Deoxyribose und die Bindungen zw. Deoxyribose und Phosphatresten sind beweglich
- Die glycosidischen Bindungen (Aufhängung der Basen am Zucker) zu den Purin- (G und A) und Pyrimidinringen (C und T) sind ebenfalls beweglich
- Die Flexibilität bedingt unterschiedliche Möglichkeiten, wie Nukleotide und Nukleotidpaare relativ zur Helixachse angeordnet sein können
- Der Propellertwist ermöglicht eine stärkere hydrophobe Wechselwirkung der nur teilweise überlappenden Bereiche
8
Q
Welche Helixtypen und welche Konformationen des Zuckers gibt es?
A
Helixtypen
- Die Konformation des Zuckers bedingt die Struktur der Helix
- C3- Endo und C2- Endo-Konformationen führen zu jeweils unterschiedlichen Abstand des Phosphats zum Zucker
- RNA ist immer C3-Endo
- A und B-Formen der DNA :
A-Form: sehr enge Furchen (schwer lesbar), C3-Endo
B-Form: hat offenere Furchen, C2-Endo
9
Q
Strukturmerkmale der A, und B-Formen der DNA
A
A: Basenpaare pro Helixwindung: 11
Winkel zwischen Helixachse und Basenpaaren: ca. 70°
Konformation des Zuckers: C3´- endo
B: Basenpaare pro Helixwindung: 10,5
Winkel zwischen Helixachse und Basenpaaren: ca. 90°
Konformation des Zuckers: C2´- endo
10
Q
Wie schmilzt DNA? Schmelzkurve und Tm kenen
A
Denaturierung von DNA Molekülen
- DNA schmilzt durch Erhitzen oder unter alkalischen Bedingungen
- Mit zunehmender Temperatur erhöht sich die Zahl der Einzelstrangabschnitte
- Die relative Absorption bei der Wellenlänge 260 nm erhöht sich so lange, bis alle DNA einzelsträngig vorliegt
- Tm: Schmelztemparatur bei der die Hälfte der DNA denaturiert vorliegt
- Schmelzverhalten der DNA ist eine Folge des Anteils an G-C Basen zu A-T Basen
–> je mehr G-C desto höher ist der Schmelzpunkt
11
Q
Was ist Supercoiling?
A
Supercoiling:
- Viele DNA Moleküle sind zirkulär (zb. Plasmide) und diese können Superhelixstrukturen (Supercoils) ausbilden
- Superhelikalität entsteht durch die Einführung von Spannung in Moleküle (helikale Windungen)
12
Q
Was ist die Linking number?
A
Linking Number der DNA
- Eine topologische Eigenschaft, die den Grad an Supercoiling bestimmt
- Gibt die Zahl der eingefügten bzw. herausgenommenen Windungen an
- Ändert sich bei der Ausbildung eines Supercoils nicht
- Lk= Twists + Wr
- für entspannte DNA gilt: Lk= Lk0= Anzahl der Helixwindungen (Twists) (mit Lk0=Basenpaare/10,5)
- wenn Lk < Lk0: DNA besitzt neg. Superhelikalität (unterspiralisiert)
- wenn Lk > Lk0: DNA besitzt pos. Superhelikalität (überspiralisiert)
- Der Ausgleich der Verdrillung kann durch Ausbildung einer toroidalen Struktur erfolgen (Aufwicklung von DNA auf etwas)
Der Twist (Tw) gibt die Verdrillung des Moleküls an (DNA Helixwindungen)
- wird durch Ausbildung einer Supercoil-Struktur ausgeglichen
Der Writhe (Wr) gibt an wie oft sich die Supercoil-Struktur überkreuzt= superhelikale Windungen
13
Q
Wann tritt Supercoiling in vivo auf?
A
- bei der Trankription und der DNA Replikation
- Supercoils erleichtern die Strangtrennung: Zellen erhalten aktiv eine Unterwindung der DNA
- erlauben eine dichtere Packung der DNA
- in vivo ist in DNA-Ringen die Zahl der helikalen Windungen fast immer niedriger als in entspannten DNA Molekülen (Unterwindung der DNA)
