KV: DNA Michael Altmann

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Kerstin Baumgartner
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1 Institut für Biochemie und Molekulare Medizin KV: DNA Michael Altmann Herbstsemester 2008/2009

2 Übersicht VL DNA 1.) Lernmittel ) Struktur der Doppelhelix 3.) Die 4 Bausteine der DNA 4.) Bildung eines Polynukleotidstranges 5.) Komplementäre Basenpaarung 6.) Verschiedene DNA-Typen 7.) DNA schmelzen und renaturieren 8.) Nukleosom 9.) DNA-Verpackung in Chromosomen 10.) Menschlicher Chromosomensatz während der Metaphase 11.) Das Metaphasenchromosom besteht aus 2 Schwester-Chromatiden 12.) Mitose und Meiose 13.) Chromosomen und DNA-Gehalt

3 Lernmittel 1 (und Quelle der meisten Folien) Kapitel: 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23

4 Lernmittel 2

Lernmittel 3 Atelier (Zellbiologisches Zentrum, Baltzerstr. 2, Praktikumsräume III + IV, 2. Stock) Posten (Plakate) zu den einzelnen Themen Skripten: http://ntbiomol.unibe.

5 Lernmittel 3 Atelier (Zellbiologisches Zentrum, Baltzerstr. 2, Praktikumsräume III + IV, 2. Stock) Posten (Plakate) zu den einzelnen Themen Skripten: (Atelier-Broschüren; bitte nicht aus dem Kursraum mitnehmen!) Videos zu verschiedenen Techniken (PCR, DNA-Isolierung, etc.) Computer mit Internet-Anschlüsse für Schnell-Recherchen Diskussionen / Fachsprechstunden: siehe Wochenblätter

Struktur der DNA-Doppelhelix Rechtsdrehende Doppelhelix (B-Struktur) Die beiden Helices legen sich antiparallel zueinander Je eine Windung alle 10 Basenpaare Struktur in

6 Struktur der DNA-Doppelhelix Rechtsdrehende Doppelhelix (B-Struktur) Die beiden Helices legen sich antiparallel zueinander Je eine Windung alle 10 Basenpaare Struktur in den 50er Jahren dank Untersuchung an DNA-Kristallen / Röntgenbeugungsanalysen und chemischen Analysen bestimmt (Crick & Watson ->siehe zur Geschichte der Molekularbiologie )

7 Die 4 Bausteine der DNA Nukleosid = Base + Zucker (Desoxy-Ribose) Nukleotid = Phosphosäurerest als Ester an Nukleosid (über 5 -OH) gekoppelt RNA und DNA-Bausteine unterscheiden sich in 2 -OH Position und Base U (RNA) statt T In der DNA: A = T; C = G

8 Bildung eines Polynukleotidstranges Polarität (und Syntheserichtung): 5 ->3 Bausteine für Synthese von DNA: Desoxy- Nucleosid-Triphosphate (dntps) Pro Bausteine werden 2 energiereiche Bindungen (Säureanhydride) gespalten

9 Komplementäre Basenpaarung Wasserstoffbrücken halten die Doppelhelix zusammen 1 Purinbase paart jeweils mit einer Pyrimidinbase: A mit T und G mit C Die Basen bestehen aus aromatischen Ringen -> delokalisierte π-elektronen (absorbieren UV- Licht bei 260 nm)

Verschiedene DNA-Typen B-Form: aus Raumgründen liegen die glykosidischen Bindungen eines Basenpaars nicht genau diametral zueinander -> abwechselnd

10 Verschiedene DNA-Typen B-Form: aus Raumgründen liegen die glykosidischen Bindungen eines Basenpaars nicht genau diametral zueinander -> abwechselnd kleine und grosse Furchen (Bindungsstelle für Proteine) A-Form (auch rechtsgängig): wasserfrei Z-Form (linksgängig): abwechselnd Purin- und Pyrimidinbasen

11 DNA schmelzen und renaturieren!denaturierung!renaturierung Hybridisierung Die Doppelhelix kann mit Hitze denaturiert werden (die beiden Helices getrennt) Bei Abkühlung finden die komplementären Basen wieder zueinander Das Schmelzen kann photometrisch gemessen werden, da die Lichtabsorption bei 260 nm im denat. Zustand zunimmt Weitere Faktoren, die die Stabilität der Doppelhelix beeinflussen: Positiv geladene Ionen (zb. Na + ) neutralisieren neg. Ladungen ph-wert (beeinflusst H-Brücken)

Nukleosom Histone = kleine basische Proteine, um die sich die DNA wickelt. Es bildet sich jeweils ein Oktamer aus 8 Proteinen bestehend (je 2x H2A, H2B, H3 und H4 Proteinketten).

12 Nukleosom Histone = kleine basische Proteine, um die sich die DNA wickelt. Es bildet sich jeweils ein Oktamer aus 8 Proteinen bestehend (je 2x H2A, H2B, H3 und H4 Proteinketten). Ein weiteres Histon-Protein (H1) hält den DNA-Proteinkomplex zusammen (nicht gezeigt). Jedes Nukleosom deckt etwa 200 Basenpaare ab (147 + ca. 50 Übergang). Um die DNA abzulesen, müssen die Histone (zumindest vorübergehend) von der DNA getrennt werden.

13 DNA-Verpackung in Chromosomen Dank Proteine wird eine hohe Verpackungsdichte der DNA erreicht (Faktor 10 4 ) Chromosom = DNA + Proteine (Histone + Nichthistone) Besonders gut sichtbar sind sog. Metaphasenchromosomen während der Zellteilung

14 Menschlicher Chromosomensatz während der Metaphase Menschlicher Chromosomensatz (diploid): 22 autosomale Chromosomenpaare + 1 Paar Geschlechtschromosomen (X, Y) = (2x) 3x10 9 Basenpaare

15 Das Metaphasenchromosom besteht aus 2 Schwester-Chromatiden Der Zellzyklus Verdoppelung der DNA 1n, 2c n = Ploidie; c = Anzahl Chromatiden

16 Mitose Meiose 2. Teilung 1n, 2c 1n, 1c 1. Teilung 2n, 4c Crossing-over

17 Chromosomen und DNA-Gehalt Mitose 2n2c 2n4c 2n2c 2x S-Phase Anaphase Meiose 2x 1n1c 2n2c 2n4c 1n2c 2x Befruchtung S-Phase Anaphase I (Reduktionsteilung) Anaphase II 1n1c 4x

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