Anabole Prozesse in der Zelle DNA Vermehrung RNA Synthese Protein Synthese Protein Verteilung in der Zelle Ziel: Zellteilung (Wachstum) und Differenzierung (Aufgabenteilung im Organismus). 2016 Struktur und Funktion der DNA Wiederholung Nucleotide 1
Nucleotide Nucleotide sind die Untereinheiten der Nucleinsäuren. Sie bestehen aus einer N-haltigen Base, einer Pentose und Phosphat. Die Base hängt am C-1 der Pentose. ZUCKER Basen der Nucleinsäuren Purinbasen: Imidazol Pyrimidinbasen: GW2014 2
Zucker (Pentosen) der Nucleinsäuren 1 1 5 5 ( )-Ribose (in Ribonucleinsäuren) Furan Furanose ( )-Desoxyribose (in Desoxyribonucleinsäuren) Die Nummern der Kohlenstoffatome im Zucker enthalten einen Hochstrich. Man spricht daher z.b. vom 5-Strich-C-Atom (engl. 5 prime C atom) 2015 Nucleoside und Nucleotide BASE + ZUCKER = NUCLEOSID ZUCKER BASE BASE + ZUCKER + PHOSPHAT = NUCLEOTID BASE ZUCKER 3
Nomenklatur der Nucleotide Base Nucleosid Abk. Adenin Adenosin A in DNA und RNA Guanin Guanosin G in DNA und RNA Cytosin Cytidin C in DNA und RNA Uracil Uridin U nur in RNA Thymin Thymidin T nur in DNA Nucleotide werden durch drei Großbuchstaben abgekürzt. Z.B.: AMP = Adenosin-Monophosphat UDP = Uridin-Diphosphat ATP = Adenosin-Triphosphat datp = Desoxy-Adenosin-Triphosphat GW2015 Phosphate Phosphat ist normalerweise an die 5 -Hydroxylgruppe gebunden. Es gibt Mono-, Di, und Triphosphate. Phosphat verleiht dem Nucleotid eine negative Ladung. 5 C-Atome der Pentose 1 Ester-Bindung z.b AMP 1 Ester und 1 Anhydrid-Bindung z.b ADP z.b ATP 1 Ester und 2 Anhydrid-Bindungen 4
Struktur und Funktion der DNA Nucleinsäuren Nucleotide werden durch eine Phospho-Diesterbindung zwischen dem 5 und dem 3 C-Atom zu Nucleinsäuren verknüpft: 5 -Ende der Kette BASE BASE ZUCKER ZUCKER ZUCKER BASE Phospho- Diesterbindung BASE Unter Abspaltung ZUCKER des Diphosphates von den Triphosphaten! 3 -Ende der Kette GW2014 5
Die lineare Sequenz der Nucleotide in einer Nucleinsäure wird durch einen Ein-Buchstaben-Code abgekürzt, das 5 Ende der Kette steht links. z.b. 5 - AGTATTGCTATGCGATTTGC-3 GW2016 Struktur der DNA 1953 Watson & Crick 05_02_DNA.jpg Siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/desoxyribonukleins%c3%a4ure#entdeckungsgeschichte GW2014 6
Komplementäre Basenpaare in DNA 05_06_compl_pairs.jpg DNA Doppelhelix 05_07_base pairing.jpg 7
Einschnitt, Furche 05_08_major_minor_gr.jpg Nachweis, dass die DNA der Träger der Information ist Avery MacLeod McCarty experiment smooth Oswald Avery, 1943 Streptococcus pneumoniae rough Ab 1930 05_03_Griffith.jpg GW2014 8
Nachweis, dass die DNA der Träger der Information ist Avery MacLeod McCarty experiment https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6a/griffith_experiment.svg/740px-griffith_experiment.svg.png GW2016 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/hershey_chase_experiment.png 2016 9
05_04_Avery_MacLeod.jpg Übertragung der Information von den Genen auf die Proteine 05_10_Genes_info.jpg Das Gen kodiert eine Funktionseinheit, diese, das Protein führt die Funktion aus. 2016 10
DNA - Replikation Prinzip der Komplementarität Semi-konservative Redublikation Zellzyklus - Zellteilung Dauer ca. 8 Stunden 2016 11
06_02_DNA template.jpg DNA Strang als Matrize 06_10_5prime_3prime.jpg Synthese : nur von 5 nach 3 12
DNA Replikation Figure 5-2 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 06_04_replic.rounds.jpg DNA Replikation Nicht so in manchen Stammzellen! GW2016 13
Origin of replication (ORI) 06_05_replic.origin.jpg Replikations-Initiationsproteine öffnen Replikationsursprünge, dort entstehen Replikationsgabeln GW2014 Primase Polymerase I Polymerase III Figure 5-25 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 14
06_09_Replic.forks.jpg Replikationen in beiden Richtungen!!! 06_10_5prime_3prime.jpg Synthese : nur von 5 nach 3 15
06_11_oppositepolarity.jpg DNA-Polymerase III: Neue Nukleotide werden nur 3 angehängt!!! GW2014 Figure 5-7 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 16
STEPPSTICH von 5 3 -synthetisierten Stücken Okazaki-Fragmente 06_12_asymmetrical.jpg 06_13_polymerase1.jpg Noch während der Synthese findet Korrekturlesen (proof reading) statt! GW2014 17
Detailierte Erklärung dafür auf YouTube http://www.youtube.com/watch?v=y4hkibs2fao So geht s! Figure 5-10 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Lagging strand synthesis: 06_16_lagging strand.jpg Kurze RNA-Stücke dienen als Primer für die DNA - Synthese RNA : Ribose statt dribose 10 Nucleotide lang U statt T Von Primase synthetisiert Okazaki-Fragmente 18
Replisome 06_17_group proteins.jpg Siehe auch: http://www.youtube.com/watch?v=-mtlxpgjhl0 2014 19
Figure 5-25 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Was passiert an den Enden der Chromosomen nach erfolgter semikonservativen Reduplikation/ Replikation? 20
Verlängerung der DNA an den Enden der Chromsomen Telomerase GW2014 Schutz der Telomere From the following article: Telomere structure and function in trypanosomes: a proposal Oliver Dreesen, Bibo Li and George A. M. Cross Nature Reviews Microbiology 5, 70-75 (January 2007) doi:10.1038/nrmicro1577 2015 21