Biologie-Zusammenfassung Genetik
Transformationsexperimente:
• Griffith: Lebende Bakterien des R-Stammes werden durch eine Substanz der
getöteten des S-Stammes zu virulenten Bakterien des S-Stammes umgewandelt oder
transformiert
• Avery: Belegte, dass die DNA die Transformation der Bakterien verursachte.
Bestandteile der DNA
• Nucleotid: Zucker (Desoxyribose), Phosphatgruppe, Stickstoffbase
• Basen: Cytosin (C), Thymin (T), Adenin (A), Guanin (G)
• Komplementäre Basenpaarung: Cytosin+ Guanin (3 Wasserstoffbrücken)
• Adenin+ Thymin (2 Wasserstoffbrücken)
• DNA= Polynucleotid
• Nucleotidsequenz (Primärstruktur)
➔ Abfolge von Nucleotiden in eine Nucleinsäure
• Phosphatgruppe am 5. C-Atom ist mit dem 3. C-Atom des Zuckers verbunden
➔ Nennt man Phosphodiesterbindung
• Dinucleotid: 5‘-Ende mit Phosphatgruppe, 3‘-Ende mit Hydroxylgruppe
• An Hydroxylgruppe weiterer Nucleotid: Trinucleotid
• Kurze Kette aus 20 Nucleotiden: Oligonucleotide
• Längere Ketten: Polynucleotide
,Purin- und Pyrimidinbasen:
• 2 Arten von stickstoffhaltigen Basen in der DNA
• Grundstruktur aus einem Doppelring mit 9 Kohlenstoff- und Stickstoffatomen: Purinbase
• Adenin und Thymin gehören dazu
• Ein Ring mit 6 Kohlenstoff- und Stickstoffatomen: Pyrimidinbasen
• Guanin und Cytosin gehören dazu
Desoxyribose:
• Zuckermolekül in Nucleotiden der DNA → ringförmiges Molekül aus 5 Kohlenstoffatomen
➔ Als Pentose bezeichnet
• DNA, die nach Zucker bezeichnet wird, enthält Pentose Desoxyribose
• Im Vergleich zur Ribose fehlt der Desoxyribose am 2. Kohlenstoffatom eine Hydroxylgruppe
(veraltete, dasselbe wie Hydroxygruppe) mit Sauerstoffatom
➔ Stattdessen: Wasserstoffatom
Röntgenbeugungsanalyse:
• Wenn Röntgenstrahlen auf ein DNA-Molekül gerichtet werden, werden diese abgelenkt oder
gebeugt
• Beugungsmuster konnte in den 1950er-Jahren als Punktmuster auf dem Röntgenfilm
abgebildet werden
➔ Aus Zweidimensionalem Bild konnten Informationen zum Gesamtaufbau eines Moleküls
➔ Regelmäßigkeit der dreidimensionalen Molekülstruktur abgeleitet werden
• Britische Chemikerin Rosalind Franklin verbesserte Analysemethode
• Aufnahme einer Röntgenbeugung 1952: durch Beugungsmuster stellte sie fest, dass es
wiederkehrende Elemente geben müsste, die 0,34 nm voneinander entfernt sind
• DNA-Durchmesser von ca. 2 nm
• Kreuzmuster: Struktur einer Helix mit zwei Strängen
Raumstruktur der DNA nach Watson und Crick
• Zwei lange Polynucleotidketten bilden eine Doppelhelix
• Nucleotide sind über die Zucker- und Phosphatmoleküle abwechselnd miteinander
verbunden (hydrophile Zucker-Phosphat-Rückgrat an der Außenseite des Moleküls,
Wechselwirkung mit Wasser für Phosphat und Zucker)
• Hydrophoben stickstoffhaltigen Basen Liegen im Inneren und Wasser abgeschirmt =>
chemische Stabilität des DNA-Moleküls
• Polynucleotidketten verlaufen antiparallel (5‘-> 3‘ und 3‘->5‘)
• Basen bilden Paare aus Purin- und Pyrimidinbase
➔ Bilden miteinander Wasserstoffbrückenbindungen
, ➔ Purinbase (2), Pyrimidinbase (3)
• Kovalent (fest) gebundenes Wasserstoffatom hat eine positive Teilladung, Stick- oder
Sauerstoff eine negative
➔ Stick- und Sauerstoff elektronegativer (N: 3,0; O: 3,5)
➔ Schwache elektrostatische Anziehung (zwischen Molekülen mit entgegengesetzter
Ladung)
• Affinität (Neigung von Atomen sich zu vereinigen) der Basen Adenin und Thymin, Guanin und
Cytosin stellt sicher, dass nur diese Basenpaarungen in der DNA ausgebildet werden
➔ Nennt man komplementäre Basen
Ribonukleinsäure:
• Weitere Nukleinsäuren neben der DNA → Ribonukleinsäure, auch RNA
• RNA-Moleküle sind einzelsträngig, DNA hingegen doppelsträngig
• Nucleotide der RNA: auch aus Zucker (Ribose), stickstoffhaltige Base, Phosphat
• Viele Nucleotide zu linearer Kette durch 3‘-5‘-Phosphodiesterbindung verbunden
➔ RNA wird auch als Polynucleotid bezeichnet
• Zucker: Ribose
➔ Am 2. C-atom Hydroxylgruppe
➔ Am 1. C-Atom stickstoffhaltige Base
• Vier Basen: Guanin, Cytosin, Adenin und anstelle von Thymin, tritt die Base Uracil auf
➔ Adenin und Uracil (2), Guanin und Cytosin (3)
• Durch Basenpaarung Bildung von Doppelsträngigenregionen
RNA-Typen:
• Messenger-RNA: mRNA bringt genetische Information von DNA zum Ribosom
➔ in mRNA umgewandelter Bauplan
➔ Protein wird synthetisiert
➔ Größe der mRNA von der Größe des zu-codierten Proteins abhängig
➔ mRNA nur 5% → geringster Anteil RNA in der Zelle
• Ribosomale RNA: Ribosom aus zwei Untereinheiten zusammengesetzt
➔ Obereinheit und Untereinheit
➔ Bestehen aus Proteinen und rRNA
➔ Größten RNA-Moleküle
➔ Machen 80% der RNA-Menge in der Zelle aus
• Transfer-RNA: kleinste RNA mit 75-90 Nucleotiden
➔ Besitzen Kleeblattstruktur, durch Wasserstoffbrückenbindung Doppelstrangregionen
ausgebildet
➔ Bereich mit komplementären Basenpaaren: Stämme
➔ Bereich mit nicht gepaarten Abschnitten: Schleifen
➔ Schleifen besitzen Nucleotide mit seltenen Basen, die keine Paarung eingehen → solche
Basen entstehen durch chemische Veränderung
➔ Wichtige Aufgabe bei Proteinbiosynthese
Transformationsexperimente:
• Griffith: Lebende Bakterien des R-Stammes werden durch eine Substanz der
getöteten des S-Stammes zu virulenten Bakterien des S-Stammes umgewandelt oder
transformiert
• Avery: Belegte, dass die DNA die Transformation der Bakterien verursachte.
Bestandteile der DNA
• Nucleotid: Zucker (Desoxyribose), Phosphatgruppe, Stickstoffbase
• Basen: Cytosin (C), Thymin (T), Adenin (A), Guanin (G)
• Komplementäre Basenpaarung: Cytosin+ Guanin (3 Wasserstoffbrücken)
• Adenin+ Thymin (2 Wasserstoffbrücken)
• DNA= Polynucleotid
• Nucleotidsequenz (Primärstruktur)
➔ Abfolge von Nucleotiden in eine Nucleinsäure
• Phosphatgruppe am 5. C-Atom ist mit dem 3. C-Atom des Zuckers verbunden
➔ Nennt man Phosphodiesterbindung
• Dinucleotid: 5‘-Ende mit Phosphatgruppe, 3‘-Ende mit Hydroxylgruppe
• An Hydroxylgruppe weiterer Nucleotid: Trinucleotid
• Kurze Kette aus 20 Nucleotiden: Oligonucleotide
• Längere Ketten: Polynucleotide
,Purin- und Pyrimidinbasen:
• 2 Arten von stickstoffhaltigen Basen in der DNA
• Grundstruktur aus einem Doppelring mit 9 Kohlenstoff- und Stickstoffatomen: Purinbase
• Adenin und Thymin gehören dazu
• Ein Ring mit 6 Kohlenstoff- und Stickstoffatomen: Pyrimidinbasen
• Guanin und Cytosin gehören dazu
Desoxyribose:
• Zuckermolekül in Nucleotiden der DNA → ringförmiges Molekül aus 5 Kohlenstoffatomen
➔ Als Pentose bezeichnet
• DNA, die nach Zucker bezeichnet wird, enthält Pentose Desoxyribose
• Im Vergleich zur Ribose fehlt der Desoxyribose am 2. Kohlenstoffatom eine Hydroxylgruppe
(veraltete, dasselbe wie Hydroxygruppe) mit Sauerstoffatom
➔ Stattdessen: Wasserstoffatom
Röntgenbeugungsanalyse:
• Wenn Röntgenstrahlen auf ein DNA-Molekül gerichtet werden, werden diese abgelenkt oder
gebeugt
• Beugungsmuster konnte in den 1950er-Jahren als Punktmuster auf dem Röntgenfilm
abgebildet werden
➔ Aus Zweidimensionalem Bild konnten Informationen zum Gesamtaufbau eines Moleküls
➔ Regelmäßigkeit der dreidimensionalen Molekülstruktur abgeleitet werden
• Britische Chemikerin Rosalind Franklin verbesserte Analysemethode
• Aufnahme einer Röntgenbeugung 1952: durch Beugungsmuster stellte sie fest, dass es
wiederkehrende Elemente geben müsste, die 0,34 nm voneinander entfernt sind
• DNA-Durchmesser von ca. 2 nm
• Kreuzmuster: Struktur einer Helix mit zwei Strängen
Raumstruktur der DNA nach Watson und Crick
• Zwei lange Polynucleotidketten bilden eine Doppelhelix
• Nucleotide sind über die Zucker- und Phosphatmoleküle abwechselnd miteinander
verbunden (hydrophile Zucker-Phosphat-Rückgrat an der Außenseite des Moleküls,
Wechselwirkung mit Wasser für Phosphat und Zucker)
• Hydrophoben stickstoffhaltigen Basen Liegen im Inneren und Wasser abgeschirmt =>
chemische Stabilität des DNA-Moleküls
• Polynucleotidketten verlaufen antiparallel (5‘-> 3‘ und 3‘->5‘)
• Basen bilden Paare aus Purin- und Pyrimidinbase
➔ Bilden miteinander Wasserstoffbrückenbindungen
, ➔ Purinbase (2), Pyrimidinbase (3)
• Kovalent (fest) gebundenes Wasserstoffatom hat eine positive Teilladung, Stick- oder
Sauerstoff eine negative
➔ Stick- und Sauerstoff elektronegativer (N: 3,0; O: 3,5)
➔ Schwache elektrostatische Anziehung (zwischen Molekülen mit entgegengesetzter
Ladung)
• Affinität (Neigung von Atomen sich zu vereinigen) der Basen Adenin und Thymin, Guanin und
Cytosin stellt sicher, dass nur diese Basenpaarungen in der DNA ausgebildet werden
➔ Nennt man komplementäre Basen
Ribonukleinsäure:
• Weitere Nukleinsäuren neben der DNA → Ribonukleinsäure, auch RNA
• RNA-Moleküle sind einzelsträngig, DNA hingegen doppelsträngig
• Nucleotide der RNA: auch aus Zucker (Ribose), stickstoffhaltige Base, Phosphat
• Viele Nucleotide zu linearer Kette durch 3‘-5‘-Phosphodiesterbindung verbunden
➔ RNA wird auch als Polynucleotid bezeichnet
• Zucker: Ribose
➔ Am 2. C-atom Hydroxylgruppe
➔ Am 1. C-Atom stickstoffhaltige Base
• Vier Basen: Guanin, Cytosin, Adenin und anstelle von Thymin, tritt die Base Uracil auf
➔ Adenin und Uracil (2), Guanin und Cytosin (3)
• Durch Basenpaarung Bildung von Doppelsträngigenregionen
RNA-Typen:
• Messenger-RNA: mRNA bringt genetische Information von DNA zum Ribosom
➔ in mRNA umgewandelter Bauplan
➔ Protein wird synthetisiert
➔ Größe der mRNA von der Größe des zu-codierten Proteins abhängig
➔ mRNA nur 5% → geringster Anteil RNA in der Zelle
• Ribosomale RNA: Ribosom aus zwei Untereinheiten zusammengesetzt
➔ Obereinheit und Untereinheit
➔ Bestehen aus Proteinen und rRNA
➔ Größten RNA-Moleküle
➔ Machen 80% der RNA-Menge in der Zelle aus
• Transfer-RNA: kleinste RNA mit 75-90 Nucleotiden
➔ Besitzen Kleeblattstruktur, durch Wasserstoffbrückenbindung Doppelstrangregionen
ausgebildet
➔ Bereich mit komplementären Basenpaaren: Stämme
➔ Bereich mit nicht gepaarten Abschnitten: Schleifen
➔ Schleifen besitzen Nucleotide mit seltenen Basen, die keine Paarung eingehen → solche
Basen entstehen durch chemische Veränderung
➔ Wichtige Aufgabe bei Proteinbiosynthese
