DNA-Struktur und Aufbau

Die Molekulargenetik befasst sich mit der DNA (Desoxyribonukleinsäure) als Träger der Erbinformation. Die DNA zeichnet sich durch wichtige Eigenschaften aus: Kodierung, Mutierbarkeit, Stabilität und Kopierbarkeit.

Der DNA Aufbau basiert auf Nukleotiden, bestehend aus:

1. Desoxyribose (Pentose)
2. Phosphorsäure
3. Organische Basen: Purinbasen (Adenin, Guanin) und Pyrimidinbasen (Cytosin, Thymin)

Vocabulary: Nukleotid - Grundbaustein der DNA, bestehend aus einer Base, einem Zucker und einer Phosphatgruppe.

Die Nukleotide bilden durch Verknüpfung einen Einzelstrang, wobei die Phosphatgruppe des einen Nukleotids mit dem C3' des nächsten Zuckers verbunden ist. Die Enden werden nach den freien Gruppen der Desoxyribose benannt (3'-Ende und 5'-Ende).

Highlight: Die komplementäre Basenpaarung (Chargaff-Regel) ist entscheidend für die Struktur der DNA-Doppelhelix: Adenin bindet an Thymin (2 H-Brücken), Guanin an Cytosin (3 H-Brücken).

Die DNA-Doppelhelix besteht aus zwei antiparallelen Einzelsträngen, die schraubig um eine Achse gedreht sind. Diese Struktur erklärt die Stabilität der Doppelhelix.

Example: Die DNA-Doppelhelix ähnelt einer Wendeltreppe mit zwei Handläufen, wobei eine Windung 3,4 nm lang ist und einen Durchmesser von 2 nm hat.

Verpackung der DNA und Zellzyklus

Die Verpackung der DNA in Eukaryoten erfolgt aufgrund ihrer Länge in einem hochgeordneten Verdichtungsprozess:

1. DNA-Strang wird um Histone gewickelt, bildet Nukleosomen
2. Chromatinfasern entstehen durch weiteres Aufwinden
3. Chromosomen sind stark kondensierte Chromatinfasern

Definition: Chromatin ist die Gesamtheit aller Chromatinfasern im Zellkern, wenn sie nicht kondensiert sind.

Der menschliche Zellkern enthält 46 Chromosomen (44 Autosomen + 2 Gonosomen), mit einer Gesamtlänge von ca. 1,8 m DNA.

Der Zellzyklus besteht aus der Interphase und der Mitose:

1. Interphase (ca. 17,5h):

   • G1-Phase: Vorbereitung auf die DNA-Replikation
   • S-Phase: DNA-Replikation
   • G2-Phase: Übergang zur Mitose

2. Mitose (ca. 40 min):

   • Prophase: Chromosomen werden sichtbar, Spindelapparat entsteht
   • Metaphase: Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene an
   • Anaphase: Chromatiden trennen sich und werden zu den Zellpolen befördert
   • Telophase: Kernmembran und Nukleolus werden neu gebildet

Highlight: Die Molekulare Genetik Weitergabe des Erbguts erfolgt durch die präzise Verdopplung und Verteilung der DNA während des Zellzyklus.

Diese Prozesse der Molekulargenetik sind fundamental für das Verständnis der molekularen Ebene der Biologie und bilden die Grundlage für viele molekulargenetische Methoden.