Chemie begreifen, Schulbuch

O O O O P O O O H --- O --- O P O O O + O O H --- O O O P O O O H H --- O + O O P O O O H H --- --- O O O P O O H O H --- Worum geht es? Was lässt sich beobachten? Überlegungen Hier wird es anschaulicher Die DNA (Desoxyribonucleinsäure) X4 265 Fehlt in den Nucleotiden im Ribose-Molekül ein einziges Sauerstoffatom, so bildet sich als Makromolekül anstelle der RNA DNA. Dieser Unterschied wird durch die Vorsilbe »des« (latei- nisch: de = weg) ausgedrückt. Das Ziel ist zu erkennen, warum diese kleine Veränderung zu viel größeren und stabileren Makromolekülen führt. 1928 konnte erstmals gezeigt werden, dass Eigenschaften von Lebewesen durch Stoffe verursacht werden: Ein Extrakt aus hitzeab- getöteten Krankheitserregern war in der Lage, einen harmlosen Bakterienstamm in einen gefährlichen zu verwandeln. Oswald Avery konnte 1944 die verantwortliche Substanz isolieren und als DNA identifizieren. 1950 entdeckte Erwin Chargaff, dass jedes DNA- Molekül gleich viel Adenin und Thymin bzw. Guanin und Cytosin enthält. Mithilfe der Röntgenstrukturanalyse entwickelten James Watson und Francis Crick das Modell eines schraubenförmig verdrehten DNA-Doppel- stranges (Nobelpreis 1962): Damit konnte erklärt werden, wie sich der Doppelstrang bei der Zellteilung aufspaltet und sich beide Hälf- ten durch die Aneinanderreihung von Nucleo- tiden vervollständigen. Diese elegante Modellvorstellung bewährt sich glänzend, wie zB folgende Untersuchungser- gebnisse zeigen: Bakterien werden über viele Generationen in einem Medium gezüchtet, das nur schwere Stickstoffatome mit der Massenzahl 15 enthält. Dadurch werden auch die DNA-Moleküle deutlich massereicher. An- schließend werden die Bakterien in ein Medium übergeführt, das nur gewöhnliche Stickstoff- atome enthält. Jedes Mal nach der Vermehrung der Bakterien durch Zellteilung wird DNA abge- trennt und untersucht: Bei der 1. Bakterien- generation ist die DNA etwas leichter gewor- den, aber noch deutlich schwerer als normaler- weise. Bei der 2. Generation beträgt das Verhältnis von normaler DNA zu schwerer DNA 1 : 1 und in der 3. Generation 3 : 1. Warum zeigen im DNA-Molekül die Phosphat- gruppen nach außen und die »Basen« nach innen? Welche Kräfte führen dazu, dass die »Basen« einen fest zusammenhaltenden Stapel bilden? Warum stehen einander immer eine große und eine kleine »Base« gegenüber? Wie können bei der Bildung eines neuen DNA- Stranges die »Basen« ihren richtigen Platz finden? Wodurch unterscheiden sich die Stick- stoffatome mit den Massenzahlen 14 und 15? Wie können die erwähnten experimentellen Ergebnisse erklärt werden, die bei der Ver- mehrung der schweren DNA-Moleküle zu beobachten sind? Die oben dargestellte inner- molekulare Reaktion der RNA ist bei der DNA unmöglich. Um welche Art von Reaktion handelt es sich, und wie bezeichnet man die Wirkung der OH-Gruppe? Warum können sich in der DNA wesentlich mehr Nucleotide zusam- menschließen als in der RNA? Eine OH-Gruppe der Ribose löst in der RNA eine innermolekulare Reaktion aus. Die Vermehrung der DNA wird durch Enzyme gesteuert. Nur zu Prüfzwecken h – Eigentum des Verlags öbv