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Desoxyribonukleinsäure

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Desoxyribonukleinsäure, DNA (dt. auch DNS, engl.: deoxyribonucleic acid), polymere Verbindung mehrerer Nukleotide, Träger der Erbinformation in allen prokaryotischen u. eukaryotischen Zellen sowie in vielen Viren.

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Das Nukleotid besteht aus einem Zuckermolekül (Desoxyribose), einem Phosphatmolekül u. einer der vier organischen Basen: Adenin, Guanin, Cytosin o. Thymin.

Die Nukleotide sind durch stabile, kovalente Zucker–Phosphatverbindungen verknüpft. Der eine Strang der DNA ist mit einem zweiten durch Wasserstoffbrücken zwischen den organ. Basen verbunden: Adenin verbindet sich dabei nur mit Thymin und Cytosin nur mit Guanin.

Die räuml. Struktur der DNA entspricht einer Doppelhelix, einer Spirale von zwei Einzelsträngen DNA, die sich schraubenförmig umeinander wickeln.

Die Kettenverlängerung erfolgt in 5'-3'-Richtung –katalysiert durch DNA-Polymerase I– durch Polymerisierung, die zw. der Phosphatgruppe des nächsten Desoxyribonucleosidtriphosphats (dNTP) u. dem 3'-OH-Ende eines Primers stattfindet. Dabei entstehen aus Monomeren Polynukleotide u. Pyrophosphat wird frei (DNA(n) + dNTP ⇌ DNA(n+1) + PPa). Hydrolyse des Pyrophosphats ((P2O7)4- + H2O → 2 HPO42-) –katalysiert durch Pyrophosphatase– im Anschluss gewährleistet durch das Entfernen des Pyrophosphats, dass der Prozess der Polymerisation irreversibel ist.

Durch Replikation wird aus der DNA eine ident. Kopie hergestellt. Die beiden Einzelstränge trennen sich u. es werden zwei neue Einzelstränge nach dem gleichen Prinzip der Basenpaarung wie bei dem ursprüngl. Doppelstrangmolekül gebildet. Jedes der beiden neu entstandenen Moleküle enthält einen alten u. einen neuen Strang.

Durch Transkription entsteht ein korrespondierendes RNA-Molekül, das als Messenger-RNA die Information für die Synthese der Proteine im Cytoplasma enthält.

Als Gen bezeichnet man den Abschnitt der DNA, der die Information für ein spezielles Protein enthält.

Bei Eukaryoten liegt die DNA eng zusammen mit Proteinen verpackt im Zellkern u. bildet dort die Chromosomen. DNA findet sich außerhalb des Kerns in Mitochondrien u. Chloroplasten.

Viren enthalten entweder DNA oder RNA als genet. Material. Retroviren produzieren mit Hilfe des Enzyms Reverse Trankriptase eine DNA-Kopie ihrer RNA, die dann in das Genom der Wirtszelle integriert werden kann.

Die DNA wurde 1869 von dem Schweizer Arzt Friedrich Miescher in Tübingen entdeckt und Nuclein genannt. Ihre Rolle bei der Vererbung identifizierte der kanadische Bakteriologe Oswald T. Avery 1944. Die komplette chem. Struktur wurde 1953 von James Watson u. Francis Crick aufgeklärt, die 1962 dafür den Nobelpreis für Medizin erhielten.

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