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Nucleinsäuren 09:47 min

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Transkript Nucleinsäuren

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um Nucleinsäuren. Als Vorkenntnisse solltet ihr solides Wissen über Kohlenhydrate, Monosaccharide, die Ribose und Desoxyribose mitbringen. Ihr solltet die Phosphorsäure kennen, ihr wisst was Pyrimidinbasen sind: Cytosin, Thymin, Uracil. Außerdem kennt ihr die Purinbasen: Adenin und Guanin. Ziel des Videos ist es, euch die Primärstruktur von DNS und RNS näherzubringen und vielleicht noch "etwas darüber hinaus" zu gehen. Das Video habe ich in 5 Abschnitte unterteilt. 1. DNA und RNA 2. Polynucleotide 3. Ausschnitte aus DNA und RNA 4. Komplementärbasen Und 5. Zusammenfassung

DNA und RNA Man kann auch im Deutschen sagen: DNS und RNS. DNA heißt Desoxyribonucleinsäure. RNA bedeutet Ribonucleinsäure. Ribo ist vom Wort Ribose abgeleitet. Das ist ein Monosaccharid, eine Pentose. Desoxyribo ist vom Wort Desoxyribose abgeleitet, das ist auch eine Pentose. Nuclein kommt vom Wort Nucleus, "Kern". Das bedeutet, dass DNA und RNA im Zellkern enthalten sind. Die Abkürzung A bedeutet Acid, "Säure". Und das heißt, dass es sich hier um Säuren handelt. Um welche, geht aus dem Namen noch nicht hervor. DNA und RNA enthalten Informationen für Wachstum und Vermehrung. Sie enthalten die gesamte Erbsubstanz im Zellkern. Die DNA, welche aus einer Doppelhelix besteht, hat einzelne Bausteine. Diese und die Bausteine der RNA wollen wir heute besprechen. 

  1. Polynucleotide Polynucleotide ist eine andere Bezeichnung für Nucleinsäure. Wir wollen wie angekündigt die DNA und die RNA hinsichtlich ihrer Bausteine betrachten. Der erste Baustein von DNA als auch von RNA ist Phosphorsäure. Der zweite Baustein ist 2-Desoxy-D-ribose von DNA und D-Ribose von RNA. Beide sind aus Basen aufgebaut, aus Thymin, Cytosin, Adenin und Guanin und aus Uracil. Wir wollen noch etwas Ordnung hineinbringen. Cytosin, Adenin und Guanin werden sowohl von DNA als auch von RNA verwendet. DNA verwendet ausschließlich Thymin, während RNA anstelle des Thymins Uracil verwendet. Durch welche Reaktionskette entstehen die Polynucleotide? Der prinzipielle Syntheseweg sieht so aus: Die Base reagiert mit 2-Desoxy-D-ribose oder mit D-Ribose im Fall der RNA. Es entsteht ein sogenanntes Nucleosid. Dieses reagiert mit Phosphorsäure, es bildet sich ein Nucleotid. Durch Polykondensation vieler Nucleotide entsteht DNA oder RNA. RNA bildet sich, wenn D-Ribose bei der Synthese verwendet wurde. DNA entsteht, wenn man 2-Desoxy-D-ribose verwendet hat. Die Basen Cytosin, Thymin, Adenin und Guanin dienen dem Aufbau der DNA. Tauscht man 2-Desoxy-D-ribose gegen D-Ribose aus, so erhält man anstelle der DNA ein RNA. Allerdings darf dann Thymin als Base nicht mehr verwendet werden. An ihre Stelle tritt die Base Uracil. RNA ist ein Polynucleotid, genau wie die DNA.

  2. Ausschnitte aus DNA und RNA Wie sieht nun der konkrete Aufbau von DNA und RNA aus? Wir beginnen, das Molekül mit einem Molekül D-Ribose zu konstruieren. Das D-Ribose-Molekül ist mit einem Molekül einer Base verbunden. Die Base, die ich hier verwendet habe, kennt ihr bereits. Es handelt sich um Adenin. Am vorderen Teil des Ribose-Moleküls hängt ein Phosphorsäurerest. Neben dem Phosphorsäurerest haben wir den Baustein D-Ribose. Und außerdem den Basenrest Adenin. Es handelt sich hiermit um den Ausschnitt aus einer RNA. Und weiter geht es. Am Phosphorsäurerest befindet sich ein weiteres Molekül der D-Ribose. Am Molekül der D-Ribose sitzt wieder ein Base-Molekül. Es handelt sich um die Pyrimidinbase Cytosin. Wir haben unser Molekül aus D-Ribose aufgebaut, aus Cytosin und Adenin. Der kleine Ausschnitt einer RNA ist fertig konstruiert. Werden die Hydroxygruppen abgelöst und durch Wasserstoffatome ersetzt, so bildet sich aus der D-Ribose die 2-Desoxy-D-ribose. Aus der RNA entsteht ein DNA. Auch die verfügt über Phosphorsäuregruppen.

  3. Komplementärbasen Bei der Ausbildung der DNA kommt es dazu, dass bestimmte Basen miteinander in Wechselwirkung treten. Nehmen wir zum Beispiel Thymin. Diesem Molekül gegenüber steht Adenin. Beide Basen bilden zusammen Wasserstoffbrückenbindungen aus. Das tut ein Molekül Thymin immer mit einem Molekül Adenin, oder ein Molekül Adenin mit einem Molekül Thymin. Eine ähnliche Wechselwirkung tritt ein, wenn wir auf der einen Seite Cytosin haben. Cytosin bildet kräftige Wasserstoffbrückenbindungen mit einem Molekül Guanin aus. Das heißt, Cytosin bildet immer Wasserstoffbrückenbindungen mit Guanin, und Guanin bildet immer Wasserstoffbrückenbindungen mit Cytosin. Wir können schlussfolgern: die Basenpaare (Komplementärbasen) "erkennen" sich in den doppelsträngigen DNS-Ketten. 

Kommen wir zur Zusammenfassung des Videos DNA und RNA sind aus einer relativ kleinen Anzahl an Bausteinen zusammengesetzt. Als erstes sind da die Basen zu nennen. Cytosin ist in beiden enthalten, Thymin nur in der DNA. Uracil ist nur in der RNA enthalten. Adenin und Guanin sind sowohl Baustein der DNA als auch der RNA. Die DNA ist aus der Pentose 2-Desoxy-D-ribose aufgebaut, die RNA aus der Pentose D-Ribose. Phosphorsäuremoleküle sind sowohl Baustein der DNA als auch der RNA. Wie entsteht so ein Molekül DNA oder RNA? Zum ersten benötigt man die Basen und dann die entsprechenden Monosaccharide, entweder die Pentose D-Ribose oder die Pentose 2-Desoxy-D-ribose. Es bildet sich aus diesen Komponenten ein Nucleosid. Dieses Nucleosid reagiert weiter mit einem Molekül Phosphorsäure. Es entsteht ein Nucleotid. Aus dem Nucleotid bildet sich RNA, wenn D-Ribose verwendet wurde, und DNA, wenn 2-Desoxy-D-Ribose eingesetzt wurde. RNA und DNA, die Nucleinsäuren, sind beides Polynucleotide. So entsteht die schöne Helix der DNA. Das DNA-Molekül bildet einen Doppelstrang. Für die Stabilität des Doppelstrangs sorgen Wasserstoffbrückenbindungen, die durch entsprechende Basen, die sich erkennen, gebildet werden. Diese Basenpaare sind Thymin und Adenin und als zweites Cytosin und Guanin. Diese Basenpaare im Doppelstrang nennt man Komplementärbasen.

Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Auf Wiedersehen!

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