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        1. Steckbrief
        2. Einführung
        3. Aufbau der DNA
        4. Aufbau der RNA
        5. IMPP-Fakten im Überblick
      • Rechenbeispiel zur Nucleotidzusammensetzung der DNA V
    • DNA-Replikation, DNA-Reparatur und Mutationen
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Aufbau der DNA und der RNA

  •  IMPP-Relevanz
  • Lesezeit: 17 min
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Steckbrief

Man unterscheidet 2 Formen der Nucleinsäuren:

  • Desoxyribonucleinsäure (desoxyribonucleic acid, DNA): besitzt 2 Hauptaufgaben:

    • die identische Weitergabe des Erbguts an die Tochterzellen

    • Matrize für die Proteinbiosynthese

  • Ribonucleinsäure (ribonucleic acid, RNA): verschiedene Formen und Funktionen; unter anderem wichtige Werkzeuge der Proteinbiosynthese, aber auch strukturelle und katalysatorische Funktionen

DNA

Die DNA ist aus 4 unterschiedlichen Desoxynucleosidmonophosphaten aufgebaut. Diese bestehen aus:

  • 2'-Desoxyribose

  • einer der 4 Basen Adenin, Cytosin, Guanin oder Thymin

  • einem Phosphatrest

Für die Synthese der DNA werden die Desoxynucleosidtriphosphate dATP, dCTP, dGTP und dTTP miteinander über 3'-5'-Phosphodiesterbindungen (Phosphorsäurediesterbindungen) unter Abspaltung von Pyrophosphat (PPi) zu langen Ketten verbunden (Polynucleotide). Der DNA-Einzelstrang weist eine Polarität auf, da ein Ende eine freie 3'-OH-Gruppe trägt und das andere eine freie 5'-Phosphatgruppe.

DNA besteht in der Regel aus 2 umeinandergewundenen Einzelsträngen (Doppelhelix), die über Wasserstoffbrücken zwischen 2 komplementären Basen der benachbarten Einzelstränge miteinander verbunden sind. Dabei bilden stets Adenin und Thymin ein Basenpaar mit 2 Wasserstoffbrücken, und Guanin paart mit Cytosin über 3 Wasserstoffbrücken. Die beiden Einzelstränge der im Allgemeinen rechtsgewundenen Helix sind antiparallel zueinander orientiert.

RNA

Die RNA ist aus 4 unterschiedlichen Nucleosidmonosphosphaten aufgebaut. Diese bestehen aus:

  • Ribose (anstelle von 2'-Desoxyribose)

  • einer der 4 Basen Adenin, Cytosin, Guanin oder Uracil (in seltenen Fällen kommt auch Thymin vor)

  • einem Phosphatrest

Für die Synthese der RNA werden die Nucleosidtriphosphate ATP, CTP, GTP und UTP zu langen Ketten verknüpft (Polynucleotid). Genau wie DNA enthalten RNA-Polynucleotide 3'-5'-Phosphodiesterbindungen und der RNA-Strang weist mit einem 3'-OH- und einem 5'-Phosphatende ebenfalls eine Polarität auf.

RNA liegt meist einzelsträngig vor. Einzelne Abschnitte eines RNA-Moleküls können jedoch durch Ausbildung von intramolekularen Wasserstoffbrücken zwischen den Basen Adenin und Uracil bzw. Guanin und Cytosin doppelsträngige Bereiche bilden.

DNA und RNA im Vergleich.
DNARNA

Funktion

Träger der Erbinformation

enthält u.a. den Bauplan sämtlicher Proteine des Organismus

codierende RNA: Zwischenstufe bei der Übertragung der genetischen Information der DNA in Protein (mRNA)

nicht codierende RNA: regulatorische, strukturelle oder katalysatorische Funktion (z.B. rRNA, tRNA)

Zuckerkomponente

2'-Desoxyribose

Ribose

Basen

Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin

Adenin, Guanin, Cytosin, Uracil

Grundbausteine

Desoxynucleotide

Nucleotide

Aufbau

Doppelhelix

meist Einzelstrang; doppelsträngige Abschnitte sind möglich

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    Einführung

    Nucleinsäuren kommen in allen lebenden Zellen vor und sind Träger der genetischen Information. Es handelt sich um Stränge aneinandergereihter Nucleotide (auch Polynucleotide genannt). Die Nucleinsäureketten entstehen durch Polymerisation von Nucleosidtriphosphaten. Chemisch gesehen handelt es sich dabei um einen nucleophilen Angriff der 3'-Hydroxylgruppe des Nucleotides am 3'-Ende des wachsenden DNA-Stranges auf das 5'-α-Phosphoratom des anzuhängenden 2'-Desoxynucleosid-5'-triphosphats. Dabei wird Pyrophosphat abgespalten.

    Man unterscheidet 2 Formen der Nucleinsäuren:

    • Desoxyribonucleinsäure (desoxyribonucleic acid, DNA): kommt im Zellkern sowie in den Mitochondrien vor; hat 2 Hauptaufgaben:

      • kann verdoppelt werden und dient der identischen Weitergabe des Erbguts an die Tochterzellen (DNA-Replikation).

      • enthält Informationen über den Aufbau sämtlicher Proteine, die unser Körper benötigt, und dient der Proteinbiosynthese ( und ).

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    Verknüpfung von Base und Zucker

    Das N1-Atom der Pyrimidinbasen bzw. das N9-Atom der Purinbasen sind N-glykosidisch mit dem C1'-Atom der Ribose bzw. der Desoxyribose verknüpft. Es entsteht ein Ribonucleosid bzw. ein Desoxyribonucleosid.

    (Quelle: Endspurt Chemie, Thieme, 2020)
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      zuletzt bearbeitet: 02.01.2023
      Fachlicher Beirat: Dr. rer. nat. Roland Netzker, 19.06.2022
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