W01 - Nukleinsäuren Flashcards
Bausteine der Nukleinsäuren:
- Ringförmige (Desoxy-)Ribose
- Nukleinbase
→ Purin: Adenin, Guanin
→ Pyrimidin: Thymin, Cytosin, Uracil - Phosphatgruppe
Verknüpfung:
1. N-Glykosidische Bindung zwischen C1’-Atom (des Zuckers) und Nukleinbase
2. Phosphorsäure-Ester-Bindung zwischen C5’-Atom und Phosphatgruppe
3. Phosphorsäure-Ester-Bindung zwischen C3’-Atom und Phosphatgruppe des nachfolgenden Nukleotids
→ Somit insgesamt Phosphorsäure-Diester-Bindung in der DNA
Chemische Struktur von Purin- und Pyrimidinbasen
Purine (Adenin u. Guanin)
Purin ist eine bizyklische Verbindung mit 4 Stickstoffheteroatomen und besteht aus den beiden Heterozyklen Pyrimidin und Imidazol.
Pyrimidin (Cytosin, Thymin, Urcacil)
Bestehen aus einem aromatischen, stickstoffhaltigen, 6-gliedrigen Heterozyklus, von dem sich die drei Pyrimidinbasen ableiten.
Räumliche Struktur durch Wasserstoffbrücken und Stapelung der Basen
- Wasserstoffbrücken in der Basenpaarung
- Adenin & Thymin über zwei Wasserstoffbrücken verbunden
- Guanin & Cytosin über drei Wasserstoffbrücken verbunden, somit stabiler
→ Die Wasserstoffbrücken verursachen die rechtsgängige Helix - Stapelung der Basen
- Wechselwirkungen zwischen delokalisierten Pi-Elektronen der übereinander gestapelten Basen sind maßgeblich verantwortlich für Stabilität der DNA
- Außerdem Sequenzabhängig: GC-reiche Abschnitte stabiler als AT-reiche
→ daraus ergibt sich unterschiedliches Schmelzverhalten, sowie Erleichterung der Strangtrennung an AT-reichen Abschnitten
Basensequenz als Schlüssel für Kodierung der Aminosäuren
Das Codon:
Sequenz drei aufeinanderfolgende Nukleotide (Basentriplet)
Proteinbiosynthese im Ribosom:
- Ribosom besteht aus zwei Untereinheiten: die kleinere Einheit (40S) bindet die 7-Methyl- Guanosin-Kappe (am 5’-Ende der mRNA, auch “5’-Capping genannt) und verbindet sich daraufhin durch Initiationsfaktoren mit der großen Untereinheit (60S) ((Warnung) Insgesamt ist die “Größe” eines eukaryotischen Ribosoms komischerweise trotzdem 80S, statt der logischen 60+40=100)
- Die große Einheit ermöglicht die Unterteilung des Ribosomes in drei tRNA-Bindungstellen APE (A= Aminoacylstelle/ Anfang, P= Peptidylstelle/ Proteinogene Stelle, E= Exitstelle), s.ABB unten
- Die mRNA ist in der Untereinheit “eingespannt” wie ein laufendes Fließband und aus der oberen Einheit “dockt” an der A-Stelle die tRNA-Einheiten mit den drei komplementären Basen zum angezeigten Basentriplett der mRNA an. Daraufhin “rutscht” die mRNA ein Codon weiter zur P-Stelle, sodass an der A-Stelle eine neue tRNA “andockt” und schließlich zur Exit-Stelle
- ein bestimmtes Basentriplett (s.ABB “Codesonne”) bildet das Startcodon, das gleichzeitig die Aminosäure Methionin codiert, dort “dockt” die erste tRNA-Einheit mit den dazu komplementären Basen an. Als Stopp-Codon fungieren drei verschiedene Basentripletts, die jedoch keine Aminosäure codieren
-> Die Abfolge der Basen bzw. der Basen-Triplets bestimmt also, welche tRNA mit welcher Aminosäure an der mRNA “andockt” und somit die Reihenfolge der Aminosäuren in einer Polypeptidkette
Grundlegende Unterschiede von DNA und RNA
- Zucker:
DNA Desoxyribose
RNA Ribose - Basen
DNA Adenin, Cytosein, Guanin, Thymin
RNA Adenin, Cytosin, Guanin, Uracil - Struktur
DNA Doppelhelix
RNA meistens Einfachhelix - Funktion
DNA Speicherung des Ergbuts
RNA vielfältig bspw. Transkription
- -> Außerdem ist die RNA strukturell -> und funktionell vielfältiger weil:
- Neben der Watson-Crick-Basenpaarung auch andere Basenpaarungen realisiert werden
- sie modifizierte Basen enthält.
Funktionen der RNA:
mRNA: Informationsträger
tRNA: Adapter (Proteinbiosynthese)
rRNA: Strukturkomponente, katalytische Aktivität
weitere RNA-Formen mit weiteren Funktionen
Trisomie 21: Phänotypische Stigmata
- von medial nach lateral schräg verlaufende Lidachsen
- Protrusion der Zunge (Hervortreten)
- Epikanthus: Hautfalte am Augeninnenrand
- Brushfield-Flecken: Hellgelbe, graue Sprenkel der Iris
- Vierfingerfurche Orthognoal der Finger verlaufende palmare Beugefalte
- Sandalenlücke
- Muskelhypotonie: Mangel an Spannung der quergestreiften Muskulatur
- Trinkschwäche
Trisomie 21: Organmanifestationen
- Herzfehler: Defekte im Vorhof- und Ventrikelseptum
- Duodenalatresie: Verengung bis Verschluss des Duodenums
- Mentale Retardierung: Meilensteine werden in ca. doppelter Zeit erreicht (IQ stark variierend)
Erkrankungen im weiteren Leben: Diabetes Typ 1, Zölliakie. Hypothyreose, Infekte, Leukämien, Alzheimer Demenz
Trisomie 21: Möglichkeiten der Pränataldiagnostik
- Sonographie im Ersttrimesterscreening -> Nackenfaltentransparenz. Befund ist kein sicheres Zeichen für eine Trisomie, stellt jedoch die Indikation für weitere Untersuchungen
- Sonographie: Duodenalatresie sichtbar in Form der “double bubble” (kein sicheres Zeichen)
- Amniozentese -> “Fruchtwasserpunktion” zur Untersuchung der darin befindlichen fetalen Zellen
- Chorionzottenbiopsie -> Entnahme von Chorionzotten aus der Plazenta zur Untersuchung chromosomaler Abweichungen des Fetus. Lässt auch diverse Stoffwechselerkrankungen diagnostizieren.
- Blutentnahme: Gewinnung fetaler Zellen aus dem Blut der Mutter
Verschiedene Formen der Trisomie 21
- Freie Trisomie: > 90% der Fälle. 47 + 21. Entsteht durch Nondisjunction bei der (1. oder 2.) meiotischen Zellteilung und damit doppeltes bzw. keinfaches Vorliegen in einer (Prä)Gamete.
Bei Nondisjunction während späterer Mitose kommt es zur Mosaikform mit weniger starker Ausprägung (nicht alle Zellen betroffen) - Translokationstrisomie: 3-4% der Fälle. Bspw. 46, t(21;14). Robertsonsche Translokation:
Fusion zweier akrozentrischer Chomrosomen (13,14,15,21,22)
Dadurch numerisch nur 45 Chromosomen, für Träger unbedeutend.
Nachkommen können Trisomie oder Monosomie haben (nur Trisomie 13, 18, 21 lebensfähig) - Risikofaktoren:
Vor allem Alter der Mutter bei Zeugung (1% mit 40J.), eingefrorene Eizellen können hier helfen
