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DNA-Struktur & Replikation
Biologie · Klasse 11–12 · 6 Blätter · 75 Aufgaben
LehrplanHessen: Q1.1 Speicherung und Realisierung genetischer Information
Für alle Aufgaben zu Gegenstrang, Basenanteilen, Wasserstoffbrücken und Meselson-Stahl. Wer die Strangrichtung sauber mitschreibt, macht hier kaum noch Fehler.
Worum es geht
DNA ist ein Doppelstrang aus zwei antiparallelen Einzelsträngen: Der eine läuft von 5′ nach 3′, der gegenüberliegende von 3′ nach 5′. Die Basen paaren komplementär, A mit T, G mit C. Bei der Replikation dient jeder Elternstrang als Matrize; jeder neue Doppelstrang enthält einen alten und einen neuen Strang (semikonservativ).
Die Regeln
| Regel | Inhalt | Was du damit rechnest |
|---|---|---|
| Basenpaarung | A–T mit 2, G–C mit 3 Wasserstoffbrücken | H-Brücken = 2 · (A-T-Paare) + 3 · (G-C-Paare) |
| Antiparallelität | unter 5′…3′ steht 3′…5′ | Enden des Gegenstrangs immer beschriften |
| Chargaff | im Doppelstrang A = T und G = C | A + G = T + C = 50 % |
| DNA-Polymerase | hängt Nucleotide nur an ein 3′-OH an, braucht einen RNA-Primer | neue Stränge wachsen 5′→3′; Leitstrang durchgehend, Folgestrang in Okazaki-Fragmenten |
| Semikonservativ | k ¹⁵N-Doppelstränge in ¹⁴N-Medium | nach g Runden k · 2^g Doppelstränge, davon immer 2k hybrid |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Gib den Gegenstrang zu 5′-GATTCCGA-3′ an und zähle die Wasserstoffbrücken des Doppelstrangs.
| Schritt | Überlegung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Enden setzen | 5′-GATTCCGA-3′ über 3′-…-5′ | antiparallel: unter dem 5′-Ende steht das 3′-Ende |
| 2 · Base für Base paaren | G→C, A→T, T→A, T→A, C→G, C→G, G→C, A→T: 3′-CTAAGGCT-5′ | nur diese Paare passen räumlich zusammen |
| 3 · Bei Bedarf 5′→3′ schreiben | 5′-TCGGAATC-3′ | Konvention: Sequenzen liest man von 5′ nach 3′ — dazu die Reihenfolge umdrehen, nicht die Basen |
| 4 · Paare zählen | 4 A-T · 2 + 4 G-C · 3 = 20 | G-C-Paare tragen je eine Brücke mehr |
Der typische Fehler
Den Gegenstrang richtig paaren, aber falsch beschriften: 5′-CTAAGGCT-3′. Die Basen stimmen, deshalb wirkt es richtig. Die Beschriftung behauptet aber, beide Stränge liefen in dieselbe Richtung. Von 5′ nach 3′ gelesen ist 5′-CTAAGGCT-3′ ein anderes Molekül, das nicht zum gegebenen Strang passt. Richtig ist 3′-CTAAGGCT-5′ oder, umgedreht, 5′-TCGGAATC-3′.
So prüfst du dein Ergebnis
Übereinanderschreiben. Jede Spalte muss A/T oder G/C enthalten, links 5′ über 3′. Beide Stränge sind gleich lang, und die Zahl der A im einen Strang ist die Zahl der T im anderen.