Nukleinsäuren: Struktur und Funktion von DNA und RNA

Komponenten der Nukleinsäuren

Nukleinsäure-Komponenten: 269. Nukleoside: 270. Nukleotide: 270. Nukleinsäure: 270.

Strukturelle Ebenen und Verpackung der DNA

272. Original-Struktur der DNA:

• Nukleotidsequenz: Die Nukleotidsequenz eines einzigen Strangs, der als verlängertes oder leicht gebogenes Filament vorliegen kann. Das Skelett besteht aus Phosphat-Desoxyribose-Einheiten und einer Folge von stickstoffhaltigen Basen.
• Doppelhelix: Anordnung von zwei Polynukleotidsträngen oder Ketten in einer Doppelhelix, wobei die stickstoffhaltigen Basen einander zugewandt und über Wasserstoffbrücken verbunden sind (273).
• Supergewundene DNA (DNA superenrrollado): Wie bei bakterieller oder mitochondrialer DNA. Sie besteht aus einer 20-Å-Faser, die auf sich selbst verdreht ist und eine Art Superhelix bildet. Dies ist zum großen Teil auf die Wirkung von DNA-Polymerase-II-Enzymen zurückzuführen. Vorteile: Verringerung der Länge des DNA-Moleküls zur Stabilisierung und Erleichterung des Prozesses der Vervielfältigung.

DNA-Formen und Replikation

DNA-Struktur (S. 276):

• Einzelsträngig: Bestehend aus nur einem Strang. Dies ist sehr selten und wurde in linearer Weise bei Parvoviren gefunden.
• Doppelsträngig: Bestehend aus zwei Strängen. Diese können eine Superwindung aufweisen. Sie können kreisförmig (Bakterien, Mitochondrien, Chloroplasten und Viren) oder linear (Kern-DNA eukaryotischer Zellen und Viren) sein.

Der Bedarf für das Kopieren von DNA: Hypothesen (281). Bakterielle DNA-Vervielfältigung (286). In Eukaryonten (287).

Ribonukleinsäure (RNA): Aufbau und Typen

Bestehend aus Ribose-Nukleotiden mit den Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil. Im Gegensatz zur DNA ist kein Thymin enthalten. Die Phosphodiesterbindungen verlaufen in 5'-3'-Richtung. Fast immer einzelsträngig.

Transfer-RNA (tRNA): Struktur und Funktion

Die lösliche oder Transfer-RNA (tRNA) ist im Zytoplasma als verstreutes Molekül zu finden.

Funktion: Transport spezifischer Aminosäuren zu den Ribosomen, wo Proteine synthetisiert werden. Sie ist einzelsträngig, weist jedoch Bereiche mit Doppelhelix-Struktur (Sekundärstruktur) sowie lineare Primärstrukturen auf, die Schleifen (Loops) bilden, was dem Molekül eine Kleeblatt-Form verleiht.

Man unterscheidet:

• Den D-Arm (mit Dihydrouridin) und seine Schleife.
• Den T-Arm (mit Ribothymidin) und seine Schleife.
• Den Anticodon-Arm (mit einem Triplett) und seine Schleife.
• Den Aminosäure-Akzeptor-Arm.

In der Tertiärstruktur ist das Molekül noch stärker gefaltet und nimmt eine L-Form an. Die Nukleotide der tRNAs enthalten neben G, C, A und U auch andere methylierte Basen. Am 5'-Ende befindet sich ein Guanin-Ribonukleotid mit einer freien Phosphatgruppe. Am 3'-Ende liegt das Triplett C-C-A. Die terminale OH-Gruppe des Nukleotids A ist diejenige, die an die Carboxylgruppe der Aminosäure bindet.

Boten-RNA (mRNA) und ribosomale RNA

Die Boten-RNA (mRNA): Linear und einzelsträngig.

Funktion: Weitergabe der in der DNA enthaltenen Informationen und deren Transport zu den Ribosomen, damit diese Proteine aus den von der tRNA gelieferten Aminosäuren synthetisieren können. Eukaryotische und prokaryotische mRNAs (292). 293: RNA, Nukleolen und ribosomale RNA (rRNA).