DNA

Die Nukleinsäuren

Die Nukleinsäuren wurden bereits mitte des 19. Jhd. Im Zellkern entdeckt und erhielten daher ihren Namen. Erst später erkannte man, dass sie zum Teil die chemische Grundsubstanz der Erbmasse bilden und, dass ein Teil von ihnen auch im Zellplasma vorkommt und dort an der Proteinherstellung beleidigt sind (siehe. Biochemie der Zelle:

Trockensubstanz des Zellplasmas enthält 2- 7% Nukleinsäuren
Trockensubstanz des Kernplasmas enthält 17- 27%)

Die Nukleinsäure besteht aus:

1. Zuckern (Ribose und Desoxyribose (Pentosen)
   
2. Phosphorsäurereste (H₃PO₄)
3. organische Basen (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin, Uracil)

Es gibt zwei verschiedene Arten von Nukleinsäuren:

1. DNA (DNS)
2. RNA (RNS)

Sie unterscheiden sich wie folgt:

1. im Bau
2. in der Länge
3. in der Funktion

Dazu kommt noch, dass die RNA drei unterschiedliche Strukturen aufweist

1. m-RNA
2. t-RNA
3. r-RNA

Auch diese unterscheiden sich in den oben genannten Punkten.

Chemische Struktur der organischen Basen

Die DNA

Die DNA besteht aus Desoxyribose, Phosphorsäurereste (H3PO4) und die organischen Basen (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin). Sie hat die Aufgabe die Erbeinheiten festzuhalten und gleichzeitig bei der Verdopplung von Zellen identisch weiterzugeben. Sie ist ein Makromolekül mit einem Molekülgewicht bis zu 5 * 109 AME (Atommasseneinheit). Es sind bis zu mehreren Millionen Mononukleotidpaare in ihr zu einem langen Molekülfaden verbunden. Nukleinsäuren sind somit Polynukleotide, in denen einzelne Nukleotide miteinander verknüpft sind. Die Reihenfolge der Mononukleotide und damit die Stickstoffbasen im Fadenmolekül ist nicht zufällig, sondern spezifisch für jedes. Diese Reihenfolge stellt den Informationsgehalt der Chromosomen da. Die Verbindung der einzelnen Nukleotide untereinander erfolgt über das 3. und 5. C- Atom des Zuckers. Die Basen sind immer an das 1. C- Atom des Zuckers gebunden und zwar über ihre Stickstoffatome (Atom Nummer 3 am Pyramidinring = Einfachring von Cytosin, Thymin und Uracil und am Atom Nummer 9 am Purinring = Doppelring von Guanin und Adenin)

Die Basen sind nun über Wasserstoffbrückenbindung mit Basen eines gegenüberliegenden linearen Fadenmoleküls aus Mononukleotiden verbunden. Dabei können nur immer Adenin und Thymin (2 H-Brücken) und Guanin und Cytosin (3 H-Brücken) miteinander Doppelbindungen ausbilden. Dadurch wird gewährleistet, dass die beiden Fadenmoleküle, die die DNA bilden zueinander komplementär sind. Das Verhältnis von den Basen Adenin und Thymin, ebenso wie das von Cytosin und Guanin, ist 1:1. Das Verhältnis der beiden Basenpaare aber zueinander ist nicht gleich, sondern das Basenpaar Cytosin und Guanin ist immer häufiger (bis zu 1,7 zu 1) vertreten, als das Basenpaar Adenin und Thymin. Die Länge der Wasserstoffbrücken zwischen den Basen schwankt zwischen 0,28 nm und 0,3 nm, der Abstand der beiden Zucker der beiden gegenüberliegenden Nukleotiden ist immer 1,11 nm. Diese so strukturierte Form der DNA liegt nun als Doppelhelix vor, d.h. der Doppelstrang oder die beiden Fadenstränge der DNA sind spiralförmig in einer Doppelhelix gewunden, wobei die Fadenstränge, plektonemisch miteinander verbunden sind (plektonemisch = Die Eigenschaft von 2 verdrillten Strängen sich nicht ohne Aufdrehen voneinander lösen zu lassen).

Diese Doppelhelix ist also die Tertiärstruktur und der Durchschnitt des Fadens beträgt 2 nm, die Wendelhöhe beträgt 3,4 nm und da pro Gang 10 Nukleotidpaare vorhanden sind beträgt ihr Abstand der einzelnen Paare in der Höhe 0,34 nm.
Die beiden Stränge verlaufen antiparallel.