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Nukleotide und Nukleinsäuren
• Erbsubstanz/Chromosomen
• Purin/Pyrimidin-Basen
• Nukleoside, Nukleotide, Nukleinsäuren
Biochemie 05/1
Nukleoside: Base + Zucker
Base Nukleosid Abkürzung
Adenin Adenosin A
Guanin Guanosin G
Cytosin Cytidin C
Uracil Uridin U
Thymin Thymidin T
Biochemie 05/5
NAD+ und NADP+
NAD+ NADP+
anabole Reaktionen
NADPH > NADP+
katabole Reaktionen
NAD+ > NADH
Biochemie 05/19
FAD
Flavin-Adenin-Dinukleotid: Elektronen-Carrier
Isoalloxazinring
AMP
•oxidative Phosphorylierung
•β-OxidationR
iboflavin
(Vita
min
B2)
Rib
oflavin
-P:
Fla
vin
-Mo
no
nu
kle
otid
(FM
N)
Rib
itol
Biochemie 05/20
Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA)
Coenzym A (CoA-SH): Übertragung von Acetylgruppen
AMP
•β-Oxidation
•Fettsäuresynthese
Biochemie 05/21
zyklisches AMP (cAMP)
cAMP: Second Messenger
Zelle
Peptid-Hormon
Rezeptor
ATP
cAMP
inaktivesEnzym
aktivesEnzym
Reaktion
Biochemie 05/24
zyklisches AMP (cAMP)
cAMP: Glucose-Mangel-Signal in E. coli
Glucose cAMP
Glucose cAMP
Stoffwechsel schaltet auf Verwertung anderer Zucker um
cAMPD-Glucose
Biochemie 05/26
Struktur der DNA: Doppelhelix
B Helix A Helix Z Helix
10 bp/turn
rechtsgängig
11 bp/turn,
rechtsgängig
12 bp/turn,
linksgängig
Biochemie 05/34
Struktur der DNA: Doppelhelix
B Helix A Helix Z Helix
10 bp/turn
rechtsgängig
11 bp/turn,
rechtsgängig
12 bp/turn,
linksgängig
Biochemie 05/40
Struktur der DNA: Doppelhelix
• Winkel
• Konformation des
Ribose-Ringes
Was bestimmt die Struktur der DNA?
Biochemie 05/41
Struktur der DNA: Doppelhelix
Ribose-Konformation (sugar puckering):
B-Helix (DNA)
A-Helix
(RNA)
Biochemie 05/43
Struktur der DNA: Doppelhelix
Halbsesselkonformation:
C3‘ über dem Ring (C3‘endo) oder
C2‘ (C2‘endo)
Ribose-Konformation (sugar puckering):
Biochemie 05/44
Struktur der DNA: Doppelhelix
C3‘endo:
Beide Phosphatgruppen
befinden sich auf der selben
Seite des Zuckerringes
Vorkommen: A-DNA, RNA
C2‘endo:
Beide Phosphatgruppen
befinden sich auf der
entgegen gesetzten Seite
des Zuckerringes
Vorkommen: B-DNA
Biochemie 05/45
Struktur der DNA: Doppelhelix
B Helix A Helix Z Helix
10 bp/turn
rechtsgängig
11 bp/turn,
rechtsgängig
12 bp/turn,
linksgängig
DNA/kin1,2,3
Biochemie 05/47
Denaturierung der DNA
UV-Absorption nativer und
denaturierter DNA:
Intensität variiert, nicht die
Lage der Banden!!!!
Hyperchromizitätseffekt:
Biochemie 05/49
Denaturierung der DNA
DNA Schmelzkurve:
Aufgetragen wird
A (260 nm) T
A (260 nm) 25°C
Tm=Schmelztemperatur,
bei der die Hälfte der
maximalen Absorptions-
zunahme erreicht wird.
Biochemie 05/50
Von der DNA zum Chromosom
Elektronenmikroskopische Aufnahme von DNA:
Variation der Superstruktur
entspannter RingZunahme des Supercoils
Biochemie 05/55
Von der DNA zum Chromosom
Chromatin
Chromosom
Chromatinfiber
Nukleosomen
Histone
DNA
Durchmesser: 20Å
Länge (total): 1.80m
Spaghetti:
Durchmesser: 1mm
Länge: 900km!!!
Packungsdichte:
>10.000-fach!
Biochemie 05/64
Von der DNA zum Chromosom
Proteine binden an DNA:
• Histone
• Enzyme (Gyrasen, Restriktionsenzyme, Polymerasen)
• Transkriptionsfaktoren
• Regulatoren
DNA-bindende Protein-Motive:
• Helix-Turn-Helix
• Zink-Finger
• Leucine Zipper
Biochemie 05/68
DNA-Protein-Wechselwirkungen
• Genregulation
• DNA-Struktur
• Transport (Zellteilung)
Biochemie 05/69
DNA-Protein-Wechselwirkungen
Helix-Turn-Helix-Motiv
große Furche
Erkennung
Fixierung
Biochemie 05/70
DNA-Protein-Wechselwirkungen
Zink-Finger-Motiv
Transactivation DNA binding Transactivation
Dimerization interface,HSP90 binding,inhibtory functiontransactivation
Biochemie 05/77
DNA-Protein-Wechselwirkungen
Helix-Turn-Helix
(Homeo Domain)
Zink Finger
Leucine Zipper
Helix-Loop-Helix
Biochemie 05/85
Historisches
• 1861 MENDEL: Vererbungsgesetze
• 1869 MIESCHER: Entdeckung der DNA
• 1928 GRIFFITH: Transformation von Pneumokokken
• 1944 AVERY: Eine Nukleinsäure vom Desoxyribosetyp ist die fundamentale Einheit des transformierenden Prinzips
• 1952 HERSHEY & CHASE: Auch bei T2-Bakteriophagen ist DNA und nicht ein Protein das genetische Material
• 1953 WATSON & CRICK: DNA-Struktur
• 1958 MESELSON & STAHL: Die DNA-Replikationist semikonservativ
• 1977 MAXAM & GILBERT sowie SANGER:
DNA-Sequenzierung
• 1985 MULLIS: Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR)
Biochemie 05/86
Historisches
Avery (1944):
break cells
isolate DNA
add DNA
to R cells
recombination,
cell division
Biochemie 05/87
Historisches
Avery (1944):
Eine Nukleinsäure vom Desoxyribosetyp ist die fundamentale Einheit des
transformierenden Prinzips
• Das Ergebnis der chemischen Elementaranalyse des gereinigten,
hochaktiven transformierenden Prinzips stimmte gut mit der für die
DNA errechneten Elementzusammensetzung überein.
• Die optischen, Ultrazentrifugations-, Diffusions- und
elektrophoretischen Eigenschaften des gereinigten Materials
entsprachen denen der DNA
• Durch Extraktion von Proteinen und Lipiden ging die
Transformationsaktivität nicht verloren
• Die Polypeptid spaltenden Enzyme Trypsin und Chymotrypsin
beeinflussten die Transformationsaktivität nicht
• Ribonuclease, die Ribonucleinsäuren abbaut, hatte keine Wirkung auf
das transformierende Prinzip
• Nach Zugabe von Desoxyribonuclease verschwand jedoch die
Transformationsaktivität
Biochemie 05/90
Historisches
• 1861 MENDEL: Vererbungsgesetze
• 1869 MIESCHER: Entdeckung der DNA
• 1928 GRIFFITH: Transformation von Pneumokokken
• 1944 AVERY: Eine Nukleinsäure vom Desoxyribosetyp ist die fundamentale Einheit des transformierenden Prinzips
• 1952 HERSHEY & CHASE: Auch bei T2-Bakteriophagen ist DNA und nicht ein Protein das genetische Material
• 1953 WATSON & CRICK: DNA-Struktur
• 1958 MESELSON & STAHL: Die DNA-Replikationist semikonservativ
• 1977 MAXAM & GILBERT sowie SANGER:
DNA-Sequenzierung
• 1985 MULLIS: Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
Biochemie 05/94
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