VL 3: DNA als Erbträger / Genetisches Mterial: DNA Struktur Flashcards
1
Q
Das Griffith-Experiment 1928
A
- pneumokokken lebende S-Stamm tödlich für Mäuse
- R-Stamm ungefährlich
- Vermischung toten S-Stamm und R-Stamm führt und Injektion führt zu Tod
- Erbinfo der Toten wurde weitergegeben
*
2
Q
O.T. Avery (1944): DNA ist das transformierende Prinzip
A
- S-Stamm wurde fraktioniert
- isolieren der einzelnen Bausteine
- einzeln isoliert dem R Stamm gegeben
*
3
Q
Wie würde man heute DNA als transformierendes Prinzip bestimmen
A
- Enzym zerstörendes Enzym
- DNAse
- als Kontrolle Protease
4
Q
M. Chase and A. Hershey: das genetische Material ist DNA
A
- Phagen wurden mit radioaktiven Phospor- oder Schwefel-Isotopen markiert
- Inkubation
- Radioaktivität verfolgen
5
Q
Zeigen, dass DNA Erbsubstanz trägt?
A
- immer nur dort wo DNA vorhanden ist, findet Vererbung statt
- sonst nicht entscheidend
- Mutagenesen
- Strahlung erzeugt Mutagenesen
- Strahlung wird von DNA eher empfangen
6
Q
Struktur von DNA
A
Basen
- Purin
- Adenin
- Guanin
- Pyramidin
- Cytosin
- Thymin
7
Q
Nomenklatur
A
8
Q
Pauling
A
- dreikettiges Molekül
- Phosphate innen als Kern
- Basen außen
- sterisch unmöglich
*
9
Q
J.Watson und F. Crick (1953) Die Struktur von DNA
A
Voraussetzungen für das Modell
- Röntgenstrukturanalysen von M. Wilkins und R. Franklin zeigten, dass DNA Fasern eine regelmäßige Struktur aufweisen, die einen Aufbau aus 2 Strängen vermuten lässt
- Der Enteil von Guanin entspricht dem von Cytosin und der Anteil a´von Adenin entspricht dem von Thymin
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Q
Vreeinfachtes 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 beeiden Stränge sind gepaart
- nach außen hat Molekül eine stark hydrophile, negative Ladung
- im Inneren hat es einen hydrophoben Kern (die Basen)
11
Q
Die Basenpaarungsregel
A
- A paart mit T
- 2 Brücken
- G paart mit C
- 3 Brücken
- komplementär zueinander
12
Q
Richtung der DNA
A
- 1 DNA-EinzelStrang ist polar aufgebaut und besitzt ein 5’-Phosphat und ein 3’OH-Ende
- Die Gegenstränge sind antiparallel
13
Q
Schreibweise
A
14
Q
Kräfte, die die Helix zusammenhalten
A
- Zwischen den übereinander gestapelten BP bestehen v.d.W.-Bindungen und hydrophobe WW
- Wasserstofbrückenbindungen
15
Q
Welche der Interaktionen ist entscheidend für den Zusammenhalt?
A
- Hydrophoben und v.d.W-WW
- Stapelkraft
*
16
Q
Furchen
A
- zwei Rinnen/Furchen unterschiedlicher Weite wechseln sich ab
- major groove: 12 Angröm
- minor groove: 22 Angström
17
Q
Geometrie einer BP-Leiter
A
18
Q
DNA ist flexibel
A
- chem. Bindungen im Fünferring der Desoxyribose und die…
- Bindungen zwischen Desoxyribose und Phisphatresten sind beweglich
- die glykosidischen Bindungen zu den Purin- und Pyrimidinringen sind ebenfalls beweglich
- Flexibilität bedingt unterschiedliche Möglichkeiten, wie Nukleotide und Nukleotidpaare relativ zur Helixachse angeordnet sein können
19
Q
Bewegung der DNA
A
20
Q
Propellertwist
A
- ermöglicht stärkere hydrophobe Wechselwirkung
- nur teilweise überlappenden Bereiche
- größere Überlappfläche aufgrund der Propelloertwists
21
Q
Die Konformation des Zuckers bedingt die Struktur der Helix
A
- DNA präferiert C2’-Ende (B-Konformation)
22
Q
B, A und Z-Formen der DNA
A
- B-Form
- größere Furchen
- BP stehen senkrech zur Zentralachse
- A-Form
- entsteht in vitro bei Abnahme des Wassergehaltes
- RNA-Helix
- Basen schwer zu lesen
- BP relativ zu Zentralachse um 70° gekippt
- Die Z-Form
- entsteht in Lösungen mit hohem Salzgehalt und GC-Gehalt
- Zick-Zack-Form der Phosphate, linksläufig
- Die Torsion spielt auch eine Rolle
23
Q
Srukturmerkmale von DNA
A
24
Q
Die Denaturierung von DNA-Molekülen
A
durch Erhitzen oder unter alkalischen Bedingungen
25
DNA Schmelzkurve
* mit zunehmender T erhöht sich Zahl der Einzelstrangabschnitte
* relative Absorption bei der Wellenlänge 260 nm erhöht sich so lange bis alle DNA einzelsträngig vorliegt
* Schmelztemperatur ist die bei der die Hälfte des Maximalwertes an Absorption erreich ist.
* liegt bei der halbmaximalen Absorption der Einzelstrang-DNA
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Was kann man aus DNA-Schmelzkurven lernen?
* Das Schmelzverhalten der DNA ist eine direkte Folge des prozentualen Anteils an G-C BP, die besser stapeln als AT-BP und mehr H-Brücken haben
* Je größer der molare Anteil an G-C-BP ist, desto hhöher liegt Tm
* menschl. DNA Tm = 86°C
* *Pneumococcus* DNA Tm=85°C
* *Serratia* DNA Tm = 94°C
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DNA-Organisation
* Viele DNA Moleküle sind zirkulär (e.g. bakterielle Chromosomen, Plasmide)
* Zirkuläre DNA kann **Superhelixstrukturen (Supercoils)** ausbilden
* in Chromosomen ist DNA um Proteinkomplexe gewicklet bildet **Nukleosomen**
* Nukleosomen werden eng gepackt und bilden helikale Filamente, das sog. **Chromatin**
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DNA-Topologie - Supercoils
* natürlich vorkommende ringförmige DNA-Moleküle liegen in superhelikaler Form vor
* vorstellung: Telefonschnur
* Die Verdrillung der DNA wird durch Ausbildung einer Supercoil-Struktur ausgeglichen
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Supercoils
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Verknüpfungszahl
* linking number
* topologische Eigenschaft, die den Grad an Supercoiling bestimmt
* bei entspannter DNA: Lk = Lk0 = Anzahl der Helixwindungen (Tw=Twists)
* Bsp. In einem zirkulären DNA Molekül von 5400 BP ist Lk 5400/10,5 der Zahl der BP pro Helixwindung in B DNA entspricht
* in vivo ist ind DNA-Ringen die Zahl der helikalen Windungen fast immer niedriger als in entspannten DNA-Molekülen
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Linking Number, Twists und Writhe
* gibt die Zahl der eigefügten (bzw. herausgenommenen) Windungen an
* ändert sich bei der Ausbildung eines Supercoils nicht
* Der Twist (Tw) gibt die Verdrillung des Moleküls an = DNA-Helixwindungen
* Der Writhe (Wr) gibt an, wie oft sich die Supercoilstruktur überkreuzt = superhelikale Windungen
* Es gilt: Lk = Tw + Wr
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Experimenteller Nachweis von supercoiling durch Gelelektrophorese
alökdfsvm
33
weitere Möglichkeite der Ausbildung von Supercoils
* Der Ausgleich der Verdrillung kann auch durch Ausbildung einer toroidaler Sruktur erfolgen
* Auch lineare DNA kann eine Supercoilstruktur einnehmen, wenn ihre Enden fixiert sind
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Wo entstehen Supercoild in vivo
* Transkription, Replikation
* Supercoils erleichtern Die Strangtrennung
* Zellen erhalten aktiv eine Unterwindung der DNA (negatives Supercoiling)
* Erleichtert das Aufschmelzung der Einzelstränge, erlauben dichtere Packung der DNA
