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DNA-Strukturen

"Supercoil" als Unterrichtsversuch

Das "Supercoil" ist eine besonders wichtige Strukturform der DNA. Durch das "Supercoil" wird gewährleistet, dass sich bei der Verdopplung der DNA Eltern- und Tochterstränge von einander trennen und dass sowohl DNA- als auch RNA-Polymerasen für die Transkription ein einzelsträngiges Template vorfinden. Energetisch betrachtet liegt die DNA im "Supercoil" teilweise Strang-getrennt vor. Diese Form ist in zwei Dimensionen nicht darstellbar. Auch mit Hilfe von Computerprogrammen lässt sich die Wirkung und Herstellung des "Supercoils" nur sehr bedingt einleuchtend darstellen. Es gibt aber einen einfachen Weg, das "Supercoil" darzustellen. Dazu folgen Sie bitte den Anweisungen der folgenden Bildergalerie (durch Klick auf das Bild erhalten Sie eine vergrößerte Darstellung).

Tab.1
"Supercoil"-DNA
FormenErklärung
Abb.1
Sie benötigen zwei verschieden farbige in ca. 2 cm geschnittene Streifen Papier, Klebeband und eine Schere.
Abb.2
Kleben Sie nun je zwei verschieden farbige Streifen parallel aneinander. Am besten je einen kleinen Klebestreifen in der Nähe der Enden.
Abb.3
Verlängern Sie nun die Streifen zu einem Band. Für den ersten Versuch genügen drei Doppelstreifen. Die Farben müssen sich quasi verlängern.
Abb.4
Nehmen Sie nun die Enden des verlängerten Streifens, wie gezeigt, einmal zwischen den kleinen Finger und den Ringfinger bzw. zwischen den Zeige- und den Mittelfinger. Die Enden müssen nun in direkter Nachbarschaft zueinander positioniert sein, so dass die Farben ineinander übergehen können. Achten Sie darauf, dass das Band nicht verdreht ist.
Abb.5
Führen Sie nun links oder wie hier gezeigt rechts neben dem Mittelfinger das Band vollständig hindurch. Sie dürfen die Enden in keinem Falle loslassen. Das durchgezogene Band kann dabei in der Querachse gefaltet sein, wenn die Länge der Finger nicht ausreicht. Fixieren Sie diesen Zustand, indem Sie mit je einem Streifen Klebeband die beiden verschieden farbigen Enden miteinander verbinden.
Abb.6
Wenn Sie das so entstandene Produkt auf eine glatte Fläche legen, erkennen Sie eine als Möbiusband bekannte geometrische Figur. Genau gesagt haben sie zwei parallele miteinander verbundene Möbiusbänder.
Abb.7
Wenn Sie nun mit der Schere die Klebestreifen zwischen den verschieden farbigen Streifen durchschneiden, können Sie die beiden Möbiusbänder voneinander trennen. Sie können sie aber nur teilweise trennen, denn sie bleiben stets ineinander verwoben, egal an welcher Stelle Sie ziehen.
Abb.8
Hier zeigen wir Ihnen das „Kontrollexperiment“. Wenn Sie sich nicht der Mühe unterwerfen, das Band durch die Öffnung zu ziehen, sondern die Enden direkt miteinander verkleben, erhalten Sie nach dem Aufschneiden zwei vollständig trennbare Ringe, ohne jede Möbiusstruktur.
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