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Aufbau der Doppelhelix: Die Struktur der DNA

Assemblierung der Doppelhelix: Die Struktur der DNA - Dummies

Nukleotide sind die wahren Bausteine ​​der DNA. Es gibt drei Komponenten eines einzelnen Nukleotids: einen Desoxyribosezucker, ein Phosphat und eine der vier Basen. Um ein vollständiges DNA-Molekül zu bilden, verbinden sich einzelne Nukleotide, um Ketten zu bilden, die als übereinstimmende Paare zusammenkommen und lange Doppelstränge bilden. Dieser Artikel führt Sie durch den Montageprozess.

DNA existiert normalerweise als ein doppelsträngiges Molekül. In lebenden Dingen werden neue DNA-Stränge immer unter Verwendung eines vorher existierenden Strangs als ein Muster zusammengefügt.

Beginnend mit einem: Einen einzelnen Strang weben

Hunderttausende von Nukleotiden verbinden sich zu einem DNA-Strang. Aber sie verbinden sich nicht willkürlich. Nukleotide sind ein bisschen wie Münzen, weil sie zwei "Seiten" haben - eine Phosphatseite und eine Zuckerseite. Nukleotide können nur durch Verbindung von Phosphaten mit Zuckern eine Verbindung herstellen. Die Basen winden sich parallel zueinander (gestapelt wie Münzen) und die Zucker und Phosphate verlaufen senkrecht zum Basenstapel. Ein so zusammengesetzter langer Strang von Nukleotiden wird als Polynukleotid -Strang bezeichnet ( Poly bedeutet viele).

Aufgrund der Art, wie die chemischen Strukturen nummeriert sind, hat die DNA "Enden" nummeriert. Das Phosphatende wird als das 5'-Ende (5-Primer) bezeichnet, und das Zuckerende wird als das 3'-Ende (3'-Ende) bezeichnet. Die Bindungen zwischen einem Phosphat und zwei Zuckermolekülen in einem Nukleotidstrang werden kollektiv als Phosphodiesterbindung bezeichnet. Dies ist eine ausgefallene Art zu sagen, dass zwei Zucker durch ein Phosphat dazwischen miteinander verbunden sind.

Nachdem sie gebildet wurden, genossen Stränge der DNS nicht, einzeln zu sein; Sie suchen immer nach einem Spiel. Die Anordnung, in der DNA-Stränge zusammenpassen, ist sehr, sehr wichtig. Eine Reihe von Regeln schreiben vor, wie zwei einsame DNA-Stränge ihre perfekte Übereinstimmung finden und schließlich den Stern der Show bilden, das Molekül, auf das Sie gewartet haben - die Doppelhelix.

Verdopplung: Hinzufügen des zweiten Stranges

Ein vollständiges DNA-Molekül hat

  • Zwei nebeneinander liegende Polynukleotidstränge sind miteinander verdrillt.
  • Basen paarweise im Zentrum des Moleküls angebracht.
  • Zucker und Phosphate außen, bilden ein Rückgrat. "

Wenn Sie eine DNA-Doppelhelix aufdrehen und flach legen würden, würde sie einer Leiter ähneln. Die Basen sind in der Mitte aneinander befestigt, um die Sprossen zu bilden, und die Zucker sind durch Phosphate miteinander verbunden, um die Seiten der Leiter zu bilden. Es klingt ziemlich einfach, aber diese Leiteranordnung hat einige besondere Eigenschaften.

Wenn Sie die Leiter in zwei Polynukleotidstränge aufteilen würden, würden Sie sehen, dass die Stränge in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind. Die Positionen des Zuckers und des Phosphats geben den Nucleotiden Köpfe und Schwänze, zwei verschiedene Enden. Hier gilt die Kopf-Schwanz-Orientierung (oder in diesem Fall 5'-3 '). Diese Head-to-Tail-Anordnung wird antiparallel, genannt, was eine phantasievolle Art ist, parallel zu sagen und in entgegengesetzte Richtungen zu laufen. Ein Teil des Grundes, warum die Stränge auf diese Weise ausgerichtet werden müssen, besteht darin, zu garantieren, dass die Abmessungen des DNA-Moleküls sogar entlang seiner gesamten Länge sind. Wenn die Stränge in einer parallelen Anordnung zusammengefügt würden, wären die Winkel zwischen den Atomen alle falsch, und die Stränge würden nicht zusammenpassen.

Das Molekül ist garantiert überall gleich groß, weil die passenden Basen einander ergänzen, so dass ganze Stücke entstehen, die alle gleich groß sind. Adenin komplementiert Thymin und Guanin ergänzt Cytosin. Die Basen immer stimmen auf diese komplementäre Weise überein. Daher ist in jedem DNA-Molekül die Menge einer Base gleich der Menge ihrer komplementären Base. Diese Bedingung ist als Chargaff-Regeln bekannt.

Ein wichtiges Ergebnis der komplementären Paarung der Basen ist die Art und Weise, in der die Stränge aneinander binden. Wasserstoffbrücken bilden sich zwischen den Basenpaaren. Die Anzahl der Bindungen zwischen den Basenpaaren ist unterschiedlich; G-C-Paare haben drei Bindungen, und A-T-Paare haben nur zwei. Jedes DNA-Molekül hat Hunderttausende von Basenpaaren, und jedes Basenpaar hat mehrere Bindungen, so dass die Sprossen der Leiter sehr stark miteinander verbunden sind.

In einer Zelle drehen sich die beiden DNA-Stränge wie eine Wendeltreppe sanft umeinander. Die antiparallele Anordnung der beiden Stränge bewirkt die Verdrehung. Da die Stränge in entgegengesetzte Richtungen verlaufen, ziehen sie die Seiten des Moleküls in entgegengesetzte Richtungen, wodurch sich das Ganze um sich selbst dreht.

Die meisten natürlich vorkommenden DNA-Spiralen im Uhrzeigersinn. Eine vollständige Drehung (oder vollständige Drehung) tritt alle zehn Basenpaare oder so auf, wobei die Basen auf der Innenseite der Helix sicher geschützt sind. Die helikale Form ist eine Möglichkeit, dass die Information, die DNA trägt, vor Schäden geschützt ist, die zu einer Mutation führen können.

Es gibt ein paar zusätzliche Details über DNA, die Sie wissen müssen:

  • Ein DNA-Strang wird anhand der Anzahl seiner Basenpaare gemessen.
  • Die Basensequenz in der DNA ist nicht zufällig. Die genetische Information in der DNA wird in der Reihenfolge der Basenpaare übertragen. Tatsächlich sind die Gene in den Basensequenzen codiert.
  • DNA verwendet einen vorher existierenden DNA-Strang als ein Muster oder eine Schablone in dem Assemblierungsprozess. DNA bildet sich einfach nicht von selbst. Das Verfahren zur Herstellung eines neuen DNA-Strangs unter Verwendung eines bereits vorhandenen Strangs wird als -Replikation bezeichnet.