VL 3 Struktur und Topologie

Question 1

Aufbau der Purinbase (Adenin)

Answer 1

Question 2

Aufbau der Purinbase (Guanin)

Answer 2

Question 3

Aufbau der Pyrimidinbase (Cytosin)

Answer 3

Question 4

Aufbau der Pyrimidinbase (Tyrosin)

Answer 4

Question 5

Nomenklatur, am Beispiel Adenin

Answer 5

• nur die Base: Adenin
• Base + Zucker: Nukleoside- 2’- Deoxyadenosin
• base + Zucker + Phosphat: Nukleoside- 2’- Deoxyadenosin- 5’- Phosphat

Question 6

DNA-Modell

Answer 6

• 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
  => nach Außen hat das Molekül eine stark hydrophile, negativ Ladung
  => im Innern hat es einen hydrophoben Kern (die Basen)
• A+T und G+C
• zwei Rinnen/Furchen unterschiedlicher Weite wechseln sich ab
  → minor grove: 1,2 nm
  → major grove: 2,2 nm

Question 8

Schmelzkurve der DNA

Answer 8

• Der Hyperchromieeffekt tritt auf, wenn die Absorptionsfläche der DNA durch Erwärmung erhöht ist und dadurch Licht im Bereich von 200 bis 280 nm zunehmend absorbiert wird

Question 9

Geometrie einer Basenpaarleiter

Answer 9

• Von Rückgrad zu Rückgrad: 18Å
• Von Base zu Base: 6Å
• Die chemischen Bindungen im Fünferring der Deoxyribose, die Bindungen zwischen Dexoyribose und Phosphatresten und die glycosidischen Bindungen zu den Purin- und Pyrimidinringen sind beweglich
• Propellertwist ermöglicht eine stärkere hydrophobe Wechselwirkung der nur teilweise überlappenden Bereiche

Question 10

Die DNA-Formen

Answer 10

1. Die A-Form entsteht in vitro (außerhalb eines organischen Organismus) bei Abnahme des Wassergehalts
   → Basenpaare sind relativ zur Zentralachse um 70° gekippt
2. Die B-Form ist die unter physiologischen Bedingungen typisch vorliegende Form doppelsträngiger DNA
   → Basenpaare stehen senkrecht zur Zentralachse
3. Die Z-Form entsteht in Lösungen mit hohem Salzgehalt und GC-Gehalt
   → Zick-Zack-Form der Phosphate, linksläufig

Question 11

Wichtige Strukturmerkmale der A- und B-DNA

Answer 11

1. A-DNA:
   Basenpaare pro Helixwindung: 10,4-10,5
   Abstand der Basenpaare: 0,34 (+/-0.04) nm
2. B-DNA:
   Basenpaare pro Helixwindung: 11
   Abstand der Basenpaare: 0,26 (+/-0.04) nm

Question 12

Wie kann ein DNA-Doppelstrang getrennt werden?

Answer 12

• durch Erhitzen → Denaturierung der Moleküle
• alkalische Bedingungen → OH^- nimmt H⁺ auf, wodurch WBB sich trennen und der Stapeleffekt gelöst wird

Question 13

Was kann man aus DNA-Schmelzkurven lernen?

Answer 13

• Das Schmelzverhalten der DNA ist eine direkte Folge des prozentualen Anteils an G-C Basenpaaren, die besser stapeln als A-T Basenpaare (und mehr Wasserstoffbrücken haben)
• Je größer der molare Anteil an G-C Basenpaaren ist, desto höher liegt der Schmelzpunkt Tm
• Menschliche DNA: Tm = 86°C
• Pneumococcus (Bakterium) DNA: Tm = 85°C
• Serratia (Bakterium) DNA: Tm = 94°C

Question 14

Was ist supercoiling?

Answer 14

• verdrillte DNA
• eng gepackte DNA als spiralisierte Helices

Question 15

Was ist die Linking Number?

Answer 15

• Die Lk von DNA ist eine topologische Eigenschaft, die den Grad an Supercoiling bestimmt

Question 16

Wann tritt supercoiling auf?

Answer 16

• (in vivo): Transkription und Replikation
• Supercoils erleichtern die Strangtrennung
  – Zellen erhalten aktiv eine Unterwindung der DNA (negatives supercoiling)
  – Erleichtert das Aufschmelzen der Einzelstränge; erlauben dichtere Packung der DN