DNA-Doppelhelix - DNA Double Helix

Interaktive 3D-Visualisierung der DNA-Doppelhelixstruktur, Basenpaarung, Wasserstoffbrücken und thermischer Denaturierung

3D-Doppelhelixstruktur

Zucker-Phosphat-Rückgrat, Basenpaare, Wasserstoffbrücken, große/kleine Rillen

Helixdurchmesser: 2.0 nm
Helixsteigung: 3.4 nm/turn
Basenpaare: 20
GC-Gehalt: 50%
Schmelztemperatur T_m: 85.0°C

Legende

Zucker-Phosphat-Rückgrat
Adenin (A)
Thymin (T)
Guanin (G)
Cytosin (C)
2 H-Brücken (A-T)
3 H-Brücken (G-C)

DNA-Schmelzkurve

Anteil einzelsträngiger DNA vs. Temperatur

Aktuelle Temperatur: 25.0°C
Denaturierter Anteil: 0.0%

DNA-Sequenz

5' bis 3' Richtung, zeigt Basenpaare

5' → 3' Strang:
3' ← 5' Strang:

DNA-Parameter

Struktur

Temperatur & Denaturierung

Anzeigeoptionen

DNA-Sequenzen

DNA-Strukturformeln

Basenpaarung: A-T (2 H-bonds), G-C (3 H-bonds)
Schmelztemperatur: T_m = 69.3 + 0.41×(%GC) - 650/length
Helixabmessungen: Diameter: 2.0 nm, Pitch: 3.4 nm/turn
Strangrichtung: Antiparallel: 5'→3' opposite 3'←5'

Was ist die DNA-Doppelhelix?

Die DNA-Doppelhelix ist die molekulare Struktur der Desoxyribonukleinsäure (DNA), die aus zwei komplementären Strängen besteht, die sich umeinander winden. Jeder Strang besteht aus einem Zucker-Phosphat-Rückgrat mit angehängten Stickstoffbasen (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin). Die beiden Stränge werden durch Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Basenpaaren zusammengehalten: A paart sich mit T (2 Wasserstoffbrücken) und G paart sich mit C (3 Wasserstoffbrücken).

Doppelhelixstruktur

Die DNA-Doppelhelix hat einen Durchmesser von 2,0 nm und vollführt alle 3,4 nm eine vollständige Umdrehung entlang ihrer Achse und enthält ungefähr 10 Basenpaare pro Umdrehung. Die Zucker-Phosphat-Rückgrate bilden den äußeren Rahmen, während die Stickstoffbasen im Inneren gestapelt sind, senkrecht zur Helixachse. Diese Anordnung schafft zwei Rillen: die große Rille (breit) und die kleine Rille (schmal), die für die Proteinbindung wichtig sind. Die beiden Stränge verlaufen in entgegengesetzte Richtungen (antiparallel): ein Strang verläuft 5'→3', während der komplementäre Strang 3'→5' verläuft.

Basenpaarung und Wasserstoffbrücken

Komplementäre Basenpaarung ist grundlegend für DNA-Struktur und -funktion. Adenin (A) paart sich immer mit Thymin (T) durch zwei Wasserstoffbrücken, während Guanin (G) mit Cytosin (C) durch drei Wasserstoffbrücken paart. Diese spezifische Paarung sorgt für genaue DNA-Replikation und Transkription. Das G-C-Paar mit drei Wasserstoffbrücken ist thermisch stabiler als A-T, wodurch GC-reiche DNA-Sequenzen höhere Schmelztemperaturen haben.

DNA-Denaturierung und Schmelzen

Wenn DNA erhitzt wird, brechen die Wasserstoffbrücken zwischen Basenpaaren, wodurch sich die Doppelhelix in einzelne Stränge trennt. Dieser Prozess wird als Denaturierung oder Schmelzen bezeichnet. Die Schmelztemperatur (T_m) ist die Temperatur, bei der die Hälfte der DNA denaturiert ist. T_m hängt von der DNA-Länge und dem GC-Gehalt ab: längere DNA und höherer GC-Gehalt führen zu höherem T_m, da mehr Wasserstoffbrücken gebrochen werden müssen. Der Prozess ist umkehrbar; beim Abkühlen können komplementäre Stränge erneut annellieren, um die Doppelhelix wiederzubilden.

DNA-Replikation

Die DNA-Replikation ist halbkonservativ: Wenn sich die Doppelhelix entwindet, dient jeder elterliche Strang als Vorlage für die Synthese eines neuen komplementären Strangs. Dies produces zwei Tochter-DNA-Moleküle, von denen jedes einen ursprünglichen (elterlichen) Strang und einen neu synthetisierten Strang enthält. Die antiparallele Natur der DNA-Stränge ist für die Replikation entscheidend, wobei der führende Strang kontinuierlich und der laggende Strang diskontinuierlich als Okazaki-Fragmente synthetisiert wird.

Anwendungen