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Struktur von DNA und RNA in 3D – vom Nukleotid zum Nukleosom

BiologieGenetikAlter 17–18

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Ein drehbares 3D-Modell der DNA: Nukleotide (Phosphat, Zucker, Base) verbinden sich über Phosphodiesterbindungen zu 5′→3′-Strängen, und zwei antiparallele Stränge bilden eine rechtsgängige Doppelhelix mit A–T-Paaren (2 Wasserstoffbrücken) und G–C-Paaren (3 Wasserstoffbrücken), großer und kleiner Furche, 10,5 bp pro Windung und 2 nm Breite. Sie ändern die Sequenz und verfolgen die Basentabelle zu den Chargaff-Regeln, vergleichen DNA mit RNA sowie Chromosomen von Pro- und Eukaryoten und erkunden Nukleosomen und Chromatinfasern, dazu ein simuliertes Foto 51 und das Hershey-Chase-Experiment. Eine 2D-Schemaansicht ist enthalten.

Lektion: Struktur von DNA und RNA; Nukleotide, komplementäre Basenpaarung und Chargaff-Regeln; Chromosomen von Pro- und Eukaryoten; Nukleosomen

Was sie zeigt

DNA ist ein Polymer aus Nukleotiden, die jeweils aus einem Phosphat, dem Zucker Desoxyribose und einer Stickstoffbase bestehen. Kondensationsreaktionen verknüpfen sie über Phosphodiesterbindungen zu einem Strang mit einem 5′- und einem 3′-Ende. Zwei antiparallele Stränge winden sich zu einer rechtsgängigen Doppelhelix, die durch Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Basen zusammengehalten wird: A mit T (zwei) und G mit C (drei). Jedes Paar verbindet ein Purin mit einem Pyrimidin, daher ist die Helix 2 nm breit, mit 0,34 nm pro Paar und etwa 10,5 Paaren pro Windung. Bei Eukaryoten wickeln sich etwa 147 bp um jedes Histon-Oktamer und bilden ein Nukleosom.

So funktioniert es

Geben Sie unter Doppelhelix eine Sequenz ein oder klicken Sie auf ein Basenpaar, um es zu ändern, und vergleichen Sie die Zeilen der Basentabelle, um die Chargaff-Regeln zu prüfen. Unter Nukleotide fügen Sie Basen einzeln an und zählen Bindungen und Wassermoleküle. Mit DNA und RNA sowie Chromosomen vergleichen Sie Strukturen. Unter Nukleosom stellen Sie Linker-DNA ein, klicken auf Ergebnis notieren und vergleichen die Zeilen. Unter Geschichte testen Sie die Regler zu Foto 51 und gehen Hershey-Chase mit Nächster Schritt durch.

Einstellbare Parameter

  • Ansicht DNA-Doppelhelix, Nukleotide und Einzelstrang, DNA im Vergleich mit RNA, Chromosomen von Pro- und Eukaryoten, Nukleosom und Chromatinfasern, Geschichte der Entdeckung
  • Darstellung 3D (drehbar), 2D (flaches Schema)
  • Sequenz von Strang 1 (5′→3′, nur A, T, G, C; 4–40 Nukleotide)
  • Basenpaare pro Helixwindung 10,5 (DNA in Lösung, 3,6 nm pro Windung), 10 (gerundeter Wert, 3,4 nm pro Windung)
  • Wasserstoffbrücken anzeigen
  • Verpackungsebene in der Ansicht Nukleosom (1 = ein Nukleosom, 2 = 10-nm-Faser, 3 = 30-nm-Faser) 1–3
  • Länge der Linker-DNA zwischen Nukleosomen 10–90 bp
  • Histon H1 vorhanden
  • Eukaryotisches Chromosom im Vergleich mit E. coli Menschliches Chromosom 1, Menschliches Chromosom 21, Hefe-Chromosom IV
  • Zahl der Plasmide in der Bakterienzelle 0–5
  • Teil zur Geschichte Röntgenbeugung (Foto 51), Hershey-Chase-Experiment
  • Radioaktive Markierung (Hershey-Chase-Experiment) ³²P (markiert DNA), ³⁵S (markiert Protein)

Fragen zum Erkunden

  1. Wenn eine DNA-Probe 30 % Adenin enthält, wie viel Prozent ihrer Basen sind Guanin?
  2. Warum braucht DNA mit vielen G–C-Paaren eine höhere Temperatur, um ihre Stränge zu trennen?
  3. Wie ändert sich die Zahl der Nukleosomen pro 10 000 bp, wenn die Linker-DNA länger wird?

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