Aufgaben 15 Grundlagen der Genetik 1 W Markiere und benenne die einzelnen Bausteine des DNA-Stranges in Abbildung 7. 2 W Ergänze den Einzelstrang in Abbildung 7, sodass ein Doppelstrang entsteht. Zeichne dabei die Wasserstoffbrücken als punktierte Linien ein. Nimm für die Erstellung der Basenpaarung Abbildung 8 zu Hilfe. Verwende statt der Strukturformeln einfach die Buchstaben A, T, C, G für die organischen Basen, D für Desoxyribose und P für Phosphat. 3 W Erstelle eine Tabelle in der du den Bau und die Funktionen von DNA und RNA gegenüberstellst. 4 W Erläutere die Strukturen der DNA, die die Vermutung von Watson und Crick am Ende ihrer Veröffentlichung stützen. Suche dazu nach ihrer Studie aus dem April 1953, die in Nature erschienen ist. Wiederhole in diesem Zusammenhang auch den Ablauf naturwissenschaftlicher Forschung; eine Zusammenfassung findest du auf www.oebv.at mit dem Online-Code Ó ab54zh. 5 W Der österreichisch-amerikanische Chemiker Erwin Chargaff berichtete 1947, dass die Basenzusammensetzung artspezifisch ist. Er entdeckte auch, dass A und T bzw. G und C jeweils im selben Verhältnis vorkommen. Damit lieferte einen wesentlichen Hinweis für die Entschlüsselung der räumlichen Struktur. Ergänze in der Tabelle in Abbildung 9 die prozentualen Angaben der fehlenden Basen der einzelnen Arten, die du aufgrund der komplementären Basenpaarung erwartest. 6 W Bereits kurz nachdem Watson und Crick die dreidimensionale Struktur der DNA als Doppelhelix beschrieben hatten, konnte gezeigt werden, dass diese Struktur zusammenbricht, wenn die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Purin- und den Pyrimidinbasen gelöst werden. Durch Erhitzen und schnelles Abkühlen der DNA-Probe trennen sich die beiden komplementären DNA-Einzelstränge voneinander. Da sich bei diesem „Schmelzen“ genannten Vorgang die isolierten Einzelstränge verknäulen, kommt es zu gravierenden Änderungen in den Eigenschaften des DNA-Moleküls. Eine Folge dieser strukturellen Umwandlung ist eine starke Verminderung der Viskosität der DNA-Lösung beim Erhitzen (das heißt die Lösung wird dünnflüssiger). Darüber hinaus ist die Absorption von UV-Licht mit einer Wellenlänge von 260 nm um 40 % gesteigert. Freie DNA-Basen besitzen nämlich eine sehr viel höhere Absorptionsrate als die in einer intakten DNA-Doppelhelix aneinandergereihten Basen. Die DNA von Grünalgen und die DNA des Menschen werden in zwei verschiedenen Gefäßen erwärmt. In Abhängigkeit von der Temperatur trennen sich die Einzelstränge der DNA- Moleküle immer mehr voneinander. Die DNA wird geschmolzen. Im Spektralfotometer werden die DNA-Lösungen mit UV-Licht mit einer Wellenlänge von 260 nm untersucht. Die Temperatur, bei der eine erhöhte UV-Absorption beobachtet werden kann, ist bei Menschen-DNA geringer als bei Grünalgen-DNA. Erkläre diese Versuchsergebnis. Abb.7: Ausschnitt aus einem DNA-Einzelstrang. H H H H Abb.8: Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den organischen Basen. Adenin A Thymin T Guanin G Cytosin C Mensch 29,9 Rind 28,7 Grünalge 20,2 Weizen 26,9 Abb.9: Experimentelle Befunde zur Basenzusammensetzung (in %) der DNA verschiedener Arten. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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