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Genomstruktur in Eu- und Prokaryonten

Die DNA-Doppelhelix

Der DNA-Doppelstrang besteht aus zwei DNA-Einzelsträngen, die umeinander gewunden sind - die Doppelhelix, die erstmalig von James Watson und Francis Crick 1953 postuliert wurde. Zusammenfassend werden hier die wichtigsten Eigenschaften der DNA-Doppelhelix dargestellt.

Abb.1
Die DNA-Doppelhelix

In der hauptsächlich vorkommenden B-Form bildet DNA eine rechtsgängige Helix mit einem Durchmesser von 2,0 nm . Die Höhe einer Windung beträgt 3,4 nm und umfasst 10 Basenpaare. Durch die helicale Struktur der Doppelhelix bilden sich eine große und eine kleine Furche (auch große und kleine Grube genannt).

  • Die Basen sind nach innen und die Zucker-Phosphat-Reste nach außen gerichtet.
  • Zwei gegenüberliegende Basen sind über Wasserstoff-Brückenbindungen miteinander verbunden. Adenin und Thymin bilden zwei, Guanin und Cytosin drei Wasserstoff-Brückenbindungen.
  • Die Basen an einem Strang können prinzipiell jede beliebige Reihenfolge einnehmen, während der andere Strang dazu komplementär sein muss.
  • Die beiden DNA-Einzelstränge laufen in entgegengesetzte Richtungen, d.h. der eine Strang beginnt am oberen Ende mit dem 5´-Phosphat und endet am unteren Ende mit dem freien 3´-OH, während der andere Strang unten mit dem 5´-Phosphat beginnt und oben mit seinem 3´-OH endet (die Nummerierung bezieht sich auf die C-Atome des Zuckers).
  • Neben den Wasserstoff-Brückenbindungen wird die Helix vor allem durch Stapelkräfte stabilisiert, die sich zwischen den Aromaten-ähnlichen Ringsystemen der Basen bilden, die fast wie Reifen übereinander liegen und sich gegenseitig stabilisieren.
Hinweis
Auch die normalerweise einzelsträngige RNA kann teilweise doppelhelicale Bereiche ausbilden. Dieses ist z.B. für die Beendigung der Transkription und für die Funktion der tRNAs äußerst wichtig.
Abb.2
Die DNA-Doppelhelix

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Wollen Sie sich noch einmal über die Nummerierung der C-Atome im Zucker informieren? Link zur Lerneinheit "Einführung in den Aufbau der Nucleotide"

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