Chemie begreifen, Schulbuch

Für besonders Interessierte Übungsbeispiel Hier wird es anschaulicher Das Wichtigste X3 264 Charles Darwin (1809 –1882) formulierte als erster die Prinzipien der Evolution: Bei Nachkom- men treten immer wieder zufällige Veränderungen auf. Man spricht von Mutationen. Diese können die Lebensfähigkeit beeinträchtigen oder zu Vorteilen führen. Träger von günstigen Merkmalen verdrängen die Übrigen mit der Zeit – ein Vorgang, der als Selektion bezeichnet wird. 1967 konnte Sol Spiegelmann Darwins Theorie für Moleküle testen. Er isolierte aus einem Virus RNA und das Enzym, das die Vermehrung der RNA katalysiert. Beide wurden zusammen mit den energiereichen Nucleotiden ATP, GTP, UTP und CTP in ein Reagenzglas gegeben, worauf sich RNA- »Tochterstränge« bildeten. Von diesen wurde wiederum ein kleiner Teil unter den gleichen Bedingungen vermehrt. Der Vorgang wurde so lange wiederholt, bis sich ein neues, stabiles RNA-Molekül mit großer Fortpflanzungs- geschwindigkeit entwickelt hatte. Das Verblüffendste war, dass dieser Versuch auch mit anderen RNA-Molekülen und sogar ohne RNA-Startmoleküle zur gleichen, optimal angepassten RNA führte. Werden Temperatur oder das Enzymsystem verändert, so entsteht bei diesem Experiment ein anderes, an die neue Umgebung optimal angepasstes RNA-Molekül. Charles Darwin (1809– 1882) Wenn man die 4 »Basen« winkelgetreu auf Papier zeichnet und ausschneidet, so lassen sich die Möglichkeiten der Basenpaarung unmittelbar überprüfen. (Dieses Verfahren wurde 1953 von den Nobelpreisträgern James Watson und Francis Crick ebenfalls angewandt.) Die »Basen« Adenin, Guanin, Uracil und Cytosin können mit ihren besonders wirk- samen Teilladungen Wasserstoffbrücken aus- bilden (siehe S3). Durch zwei Wasserstoff- brücken orientieren sich Adenin und Uracil aneinander, Guanin und Cytosin durch drei. Dieser Vorgang führt zur Basenpaarung . Die »Basen« sind an Ribose (ein Aldehyd- Zucker aus 5 Kohlenstoffatomen und 4 OH- Gruppen) gebunden. Eine »Base«, ein Ribose- Molekül und 1–3 Phosphatgruppen bilden zusammen ein Nucleotid . Je mehr sich abstoßende Phosphatgruppen im Nucleotid enthalten sind, desto energiereicher ist es (siehe W5). Mithilfe geeigneter Enzyme schließen sich Nucleotide zu Makromolekülen (Polynucleo- tiden) zusammen. Dabei dient ein bereits vorhandener Strang als Vorlage: Gemäß der Basenpaarung bildet sich ein »Negativ«. Dient das Negativ wiederum als Vorlage, so entsteht eine exakte Kopie des ursprüng- lichen Stranges. RNA -Moleküle enthalten eine Abfolge aus »Basen« und ein »Rück- grat« aus Ribose-Molekülen und Phosphat- gruppen. Adenin A Uracil U Guanin G Cytosin C Vorlage Kopie Rückgrat aus Ribose ( ) und Phosphatgruppen ( ) Basenpaarung R = Ribose Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv