KV: DNA Michael Altmann
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Übersicht VL DNA
1.) Lernmittel 1-3
2.) 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
Lernmittel 3Atelier (Zellbiologisches Zentrum, Baltzerstr. 2, Praktikumsräume III+ IV, 2. Stock)• Posten (Plakate) zu den einzelnen Themen• Skripten: http://ntbiomol.unibe.ch/trachsel/teaching/MB%20Atelier/Atelier.html(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 antiparallelzueinander
• Je eine Windung alle 10 Basenpaare
• Struktur in den 50er Jahren dankUntersuchung an DNA-Kristallen /Röntgenbeugungsanalysen und chemischenAnalysen bestimmt (Crick & Watson ->siehe„zur Geschichte der Molekularbiologie“)
Die 4 Bausteine der DNA
• Nukleosid = Base + Zucker (Desoxy-Ribose)
• Nukleotid = Phosphosäurerest als Ester anNukleosid (über 5‘-OH) gekoppelt
• RNA und DNA-Bausteine unterscheiden sichin 2‘-OH Position und Base U (RNA) statt T
• In der DNA: A = T; C = G
Bildung eines Polynukleotidstranges
• Polarität (und Syntheserichtung): 5‘->3‘
• Bausteine für Synthese von DNA: Desoxy-Nucleosid-Triphosphate (dNTPs)
• Pro Bausteine werden 2 energiereicheBindungen (Säureanhydride) gespalten
Komplementäre Basenpaarung
• Wasserstoffbrücken halten die Doppelhelixzusammen
• 1 Purinbase „paart“ jeweils mit einerPyrimidinbase: 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 dieglykosidischen Bindungen eines Basenpaarsnicht genau diametral zueinander ->abwechselnd kleine und grosse Furchen(Bindungsstelle für Proteine)
• A-Form (auch rechtsgängig): wasserfrei
• Z-Form (linksgängig): abwechselnd Purin- undPyrimidinbasen
!Denaturierung“ !Renaturierung“ Hybridisierung
DNA „schmelzen“ und renaturieren
• Die Doppelhelix kann mit Hitze denaturiertwerden (die beiden Helices getrennt)
• Bei Abkühlung finden die komplementärenBasen wieder zueinander
• Das „Schmelzen“ kann photometrischgemessen werden, da die Lichtabsorption bei260 nm im denat. Zustand zunimmt
Weitere Faktoren, die die Stabilität derDoppelhelix beeinflussen:• Positiv geladene Ionen (zB. Na+)neutralisieren neg. Ladungen• pH-Wert (beeinflusst H-Brücken)
Nukleosom
• Histone = kleine basische Proteine, um diesich die DNA wickelt.
• Es bildet sich jeweils ein Oktamer aus 8Proteinen bestehend (je 2x H2A, H2B, H3 undH4 Proteinketten). Ein weiteres Histon-Protein(H1) hält den DNA-Proteinkomplex zusammen(nicht gezeigt).
• Jedes Nukleosom deckt etwa 200 Basenpaareab (147 + ca. 50 Übergang).
• Um die DNA abzulesen, müssen die Histone(zumindest vorübergehend) von der DNAgetrennt werden.
DNA-Verpackung in Chromosomen
• Dank Proteine wird eine hohe Verpackungsdichte der DNA erreicht (Faktor 104)
• Chromosom = DNA + Proteine (Histone + Nichthistone)
• Besonders gut sichtbar sind sog. Metaphasenchromosomen während der Zellteilung
Menschlicher Chromosomensatz während der Metaphase
Menschlicher Chromosomensatz(diploid):
• 22 autosomale Chromosomenpaare+ 1 Paar Geschlechtschromosomen(X, Y) = (2x) 3x109 Basenpaare
Das Metaphasenchromosom besteht aus 2 Schwester-Chromatiden
1n, 2cn = Ploidie; c = Anzahl Chromatiden
Verdoppelung der DNA
Der Zellzyklus