DNA-Struktur und Enzymkinetik: Grundlagen der Biochemie
Desoxyribonukleinsäure (DNA)
DNA-Moleküle sind lineare Biopolymere, die durch die Polymerisation von Desoxyribonukleotid-5'-monophosphaten (A, G, C, T) gebildet werden.
Primärstruktur der DNA
Die Primärstruktur der DNA besteht aus langen Polynukleotidketten, die durch die Vereinigung von Desoxyribonukleotid-5'-monophosphaten entstehen. In der DNA sind die Nukleotide durch Esterbindungen miteinander verbunden. Jedes DNA-Molekül ist durch seine spezifische Basenzusammensetzung und die Reihenfolge dieser Basen entlang des Phosphat-Desoxyribose-Rückgrats charakterisiert. In dieser Sequenz liegt die notwendige Information für die Synthese von Proteinen.
Sekundärstruktur: Die Doppelhelix
Die Sekundärstruktur ist eine Doppelhelix, die aus zwei Polynukleotidketten besteht, deren Basen sich gegenüberliegen und über Wasserstoffbrücken verbunden sind. Die Struktur weist folgende Merkmale auf:
- Antiparallele Ketten: Die Polynukleotidketten verlaufen in entgegengesetzter Richtung, sodass sich die Basen gegenüberstehen und durch Wasserstoffbrücken binden können.
- Komplementäre Basenpaarung: Die Basensequenzen sind komplementär; Adenin paart sich nur mit Thymin und Cytosin mit Guanin (oder umgekehrt). Diese Korrespondenz führt dazu, dass die beiden DNA-Stränge komplementäre Sequenzen aufweisen.
- Helix-Struktur: Die Windung der beiden Stränge der Doppelhelix ist rechtshändig und vom Plectonema-Typ.
Enzymatik und Enzymkinetik
Spezifität von Enzymen
Enzyme sind hochspezifisch und katalysieren Reaktionen durch ein aktives Zentrum. Dieses Zentrum besitzt eine spezifische Geometrie, die perfekt an das jeweilige Substratmolekül angepasst ist. Jedes Enzym kann nur mit einem entsprechenden Substrat binden. Nach dem Modell der induzierten Kupplung (Induced-Fit-Modell) induziert das Substrat selbst eine Konformationsänderung am aktiven Zentrum des Enzyms.
Enzymkinetik
Die Enzymkinetik untersucht die Reaktionsgeschwindigkeit enzymkatalysierter Reaktionen. Daraus werden kinetische Parameter abgeleitet, welche die Aktivität des Enzyms, seine Affinität zum Substrat sowie die Mechanismen der Katalyse beschreiben.