imported>Aka: Abkürzung korrigiert, Kleinkram

2025-10-30T18:29:04Z

Abkürzung korrigiert, Kleinkram

Neue Seite

[[Datei:Base Pair AT Hydrogen Bridge V.1.svg|mini|260px|Strukturformel des Basenpaars [[Adenin]] (A) und [[Thymin]] (T). Die zwei '''blau''' gepunkteten Linien sind Wasserstoffbrückenbindungen.]]
[[Datei:Base Pair GC Hydrogen Bridge V.1.svg|mini|260px|Strukturformel des Basenpaars [[Guanin]] (G) und [[Cytosin]] (C). Die drei '''blau''' gepunkteten Linien sind Wasserstoffbrückenbindungen.]]

Als '''Basenpaar''' ('''bp''') bezeichnet man im Doppelstrang einer doppelsträngigen Nukleinsäure ([[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] oder [[Ribonukleinsäure|RNA]], in diesem Fall nach {{enS|double stranded}} auch als dsDNA bzw. dsRNA bezeichnet) zwei gegenüberliegende [[Nukleobasen]], die zueinander [[Komplementarität #Neuere Konzepte von Komplementarität|komplementär]] sind und durch [[Wasserstoffbrückenbindung]]en zusammengehalten werden.

== Basenpaare als Maßangabe ==
Die Größe von doppelsträngigen DNA-Abschnitten wird meist in Basenpaaren angegeben. Folgende Schreibweisen sind üblich:
* 1 bp = 1 Basenpaar
* 1 kb oder kbp (Kilo-Basenpaar) = 1000 (103) Basenpaare
* 1 Mb oder Mbp (Mega-Basenpaar) = 1.000.000 (106) Basenpaare
* 1 Gb oder Gbp (Giga-Basenpaar) = 1.000.000.000 (109) Basenpaare

Die Länge einzelsträngiger Nukleinsäuren (ssRNA oder ssDNA, ss = {{enS|single stranded}}) wird dagegen mit der Zahl der [[Nukleotide]] (nt) oder Basen (b) angegeben.

== Zahl der Basenpaare in Zellen ==
Das unverdoppelte [[Haploidie|haploide]] menschliche [[Genom]] ([[Chromosomensatz|1''n'']]; 1[[C-Wert (Genetik)|c]]) im [[Zellkern]] einer [[Keimzelle]] umfasst auf 23 [[Chromosom]]en verteilt etwa 3,2 Milliarden Basenpaare (3,2 Gbp). Eine [[somatische Zelle]] des menschlichen Körpers enthält gewöhnlich einen [[Diploidie|diploiden]] (zweifachen) [[Zellkern|nukleären]] [[Chromosomensatz]] (2''n''; 2c), d. h. auf 46 Chromosomen verteilt etwa 6,4 Milliarden Basenpaare (6,4 Gbp). Dieser wird vor einer [[Zellteilung]] [[Replikation#Eukaryotische Replikation|dupliziert]] (verdoppelt), so dass jedes der 46 Chromosomen aus zwei [[Chromatid]]en – einander gleiche Kopien mit derselben genetischen Information – besteht, bevor die Kernteilung als [[Mitose]] beginnt, mit ungefähr 13 Gbp (2''n''; 4c). Neben dieser nukleären DNA ([[Genom#Eukaryoten|Kern-DNA]], nDNA) enthalten die meisten menschlichen Zellen wie bei allen [[Eukaryont]]en in jedem [[Mitochondrium]] noch ein weiteres Genom (Mitogenom), von je etwa 16,6 kbp ([[mitochondriale DNA]], mtDNA). Eine Ausnahme sind die reifen [[Erythrozyten|roten Blutkörperchen]], die wie bei allen Säugetieren weder Zellkern noch Mitochondrien aufweisen. Pflanzliche Zellen enthalten über dieses hinaus noch das Plastiden-Genom (Plastom) ihrer [[Chloroplast]]en<ref>Hogan, C. Michael (2010). [http://www.eoearth.org/articles/view/158858/?topic=49496 ''Deoxyribonucleic acid''. Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment.] Hrsg. S. Draggan, C. Cleveland. Washington DC</ref> (abgekürzt ctDNA<ref>{{cite web|title=ctDNA — chloroplast DNA|url=http://www.all-acronyms.com/cat/7/CTDNA/chloroplast_DNA/854720|publisher=AllAcronyms.com|accessdate=|archiveurl=https://web.archive.org/web/20130603121810/http://www.all-acronyms.com/cat/7/CTDNA/chloroplast_DNA/854720|archivedate=2013-06-03|offline=yes |language=en}}</ref> oder cpDNA<ref>{{cite book|title=The Oxford Dictionary of Abbreviations|year=1998|location=ctDNA—Dictionary definition|url=http://www.encyclopedia.com/doc/1O25-ctDNA.html |language=en}}</ref>).

== Bedeutung der Basenpaarung ==
Die '''Basenpaarung''' spielt eine wesentliche Rolle für die [[DNA-Replikation|DNA-Reduplikation]], für die Transkription und die Translation im Zuge der [[Proteinbiosynthese]] sowie für vielfältige Ausgestaltungen der [[Sekundärstruktur#Sekundärstruktur von Nukleinsäuren|Sekundärstruktur]] und [[Tertiärstruktur#Nukleinsäuren|Tertiärstruktur]] von [[Nukleinsäuren]].

* Bei der [[Replikation]] wird der DNA-Doppelstrang aufgetrennt und die beiden komplementären Einzelstränge werden durch Basenpaarung aus [[Desoxyribonukleotide]]n zu zwei DNA-Doppelsträngen ergänzt.
* Bei der [[Transkription (Biologie)|Transkription]] wird ein [[codogener Strang]]abschnitt der DNA als Vorlage genutzt, um durch Basenpaarung aus [[Ribonukleotide]]n einen RNA-Einzelstrang mit komplementärer [[Basensequenz]] aufzubauen, wobei [[Adenin|A]] mit [[Uracil|U]] gepaart wird. Die gebildeten RNA-Stränge dienen als [[mRNA]], als [[tRNA]] oder als [[rRNA]] verschiedenen Aufgaben.
* Bei der [[Translation (Biologie)|Translation]] wird die Basensequenz eines mRNA-Abschnitts in Dreierschritten abgelesen, indem sich jeweils die drei Basen des [[Anticodon]]s von tRNAs mit den komplementären [[Basentriplett]]s der mRNA paaren. Die in DNA gespeicherte und in mRNA umgeschriebene Basensequenz wird mit den von tRNA transportierten Aminosäuren so in eine Sequenz von Aminosäuren übersetzt und [[Genetischer Code|codiert]] also die [[Aminosäuresequenz]] als die [[Primärstruktur]] eines [[Protein]]s. Hierbei treten auch die [[Wobble-Hypothese|Wobble-Paarungen]] bei der Paarung der 3. Base eines [[Codon]]s der mRNA mit der 1. Base der tRNA auf.

== Paarungsregeln ==
[[Datei:chemische Struktur der DNA.svg|mini|hochkant=1.2|Basenpaare im [[DNA-Doppelstrang|Doppelstrang]] einer
[[DNA]]]]
Gebildet wird ein Basenpaar durch [[Wasserstoffbrückenbindung]] zwischen zwei [[Nukleobasen]]. Dabei wird eine der [[Purinbasen]] [[Guanin]] oder [[Adenin]] mit einer der [[Pyrimidinbasen]] [[Cytosin]], [[Thymin]] oder [[Uracil]] zu einem Paar verbunden. Bei den komplementären Basenpaarungen zwischen zwei Strangabschnitten von Nukleinsäuren bildet Guanin mit Cytosin ein Paar sowie Adenin mit Thymin oder mit Uracil. Daraus können sich folgende Paarungen ergeben:

'''DNA/DNA'''
* Guanin mit Cytosin: G-C bzw. C-G
* Adenin mit Thymin: A-T bzw. T-A

'''DNA/RNA'''
* Guanin mit Cytosin: G-C bzw. C-G
* Adenin mit Thymin: T-A
* Adenin mit Uracil: A-U

'''RNA/RNA'''
* Guanin mit Cytosin: G-C bzw. C-G
* Adenin mit Uracil: A-U bzw. U-A

=== Watson-Crick-Paarungen ===
Bereits 1949 stellte der österreichische Biochemiker [[Erwin Chargaff]] mit den [[Chargaff-Regeln]] fest, dass in der ''DNA'' die Anzahl der Basen Adenin (A) und Thymin (T) stets im Verhältnis 1 : 1 vorliegt, ebenso beträgt das Verhältnis der Basen Guanin (G) und Cytosin (C) 1 : 1. Dagegen variiert das Mengenverhältnis A : G beziehungsweise C : T stark.

Daraus schlossen [[James D. Watson]] und [[Francis Harry Compton Crick]], dass A-T und G-C jeweils komplementäre Basenpaare bilden.

In der tRNA und rRNA treten ebenfalls Basenpaarungen auf, wenn der Nukleotid-Strang Schleifen bildet und sich dadurch komplementäre Basensequenzen gegenüberstehen. Da in der RNA statt Thymin nur Uracil eingebaut wird, sind die Paarungen A-U und G-C.

=== Ungewöhnliche Paarungen ===
Ungewöhnliche Paarungen treten vor allem in tRNAs und in [[Helix|Tripelhelices]] auf. Sie folgen zwar dem Watson-Crick-Schema, bilden aber andere Wasserstoffbrückenbindungen aus:
Beispiele sind Reverse-Watson-Crick-Paarungen, Hoogsteen-Paarungen (benannt nach [[Karst Hoogsteen]], geboren 1923) und Reverse-Hoogsteen-Paarungen
{| border="0" class="centered"
|- valign="top"
|[[Datei:Base pair GC reverse.svg|mini|reverse G-C Paarung]]
|[[Datei:Base pair AU reverse.svg|mini|reverse A-U Paarung]]
|- valign="top"
|[[Datei:Hoogsteen base pair AU.svg|mini|A-U Hoogsteen-Paarung]]
|[[Datei:Hoogsteen base pair AU reverse.svg|mini|reverse A-U Hoogsteen-Paarung]]
|}

==== Nicht-Watson-Crick-Basenpaare mit Watson-Crick-ähnlicher Geometrie ====
Bereits Ende des 20. Jahrhunderts zeigten verschiedene Studien Anhaltspunkte für die Existenz von Nicht-Watson-Crick-Basenpaaren mit Watson-Crick-ähnlicher Geometrie bei der Interaktion von [[tRNA]] und [[mRNA]], wenn diese [[Pseudouridin]](Ψ) oder [[Inosin]](I) enthalten.

Der tRNA-Rest befindet sich bei dieser Darstellung dabei immer an Position 34, das mRNA-Gegenstück an der Position +3. Für die A-Ψ-Bindung weichen diese Werte ab und sind entsprechend gekennzeichnet.

„■“ indiziert die Verwendung der Hoogsteen-Seite (''cis''), „⬤“ die der Watson-Crick-Seite (''cis''). Eine Vermittlung der Basenpaarung durch Wasser wird durch ein „W“ in der Paarung signalisiert. Ein „~“ zeigt die Notwendigkeit einer [[Tautomerie|tautomeren]] Base an. „*“ kennzeichnet modifizierte Basen.<ref name=":2" />
{| class="wikitable sortable"
|+Nicht-Watson-Crick-Basenpaare mit Watson-Crick-ähnlicher Geometrie<ref name=":2">{{Literatur |Titel=Isostericity and tautomerism of base pairs in nucleic acids |Sammelwerk=FEBS Letters |Band=588 |Nummer=15 |Datum=2014-08-01 |DOI=10.1016/j.febslet.2014.06.031 |Seiten=2464–2469 }}</ref>
!tRNA-Rest
!mRNA-Rest
!Art der Basenpaarung
|-
|Ψsyn<ref name=":0">{{Literatur |Autor=Bruno Senger, Sylvie Auxilien, Uwe Englisch, Friedrich Cramer, Franco Fasiolo |Titel=The Modified Wobble Base Inosine in Yeast tRNAIle Is a Positive Determinant for Aminoacylation by Isoleucyl-tRNA Synthetase |Hrsg= |Sammelwerk=Biochemistry |Band=36 |Nummer=27 |Auflage= |Verlag= |Ort= |Datum=1997-07-01 |ISBN= |DOI=10.1021/bi970206l |Seiten=8269–8275}}</ref>
|A
|■―⬤
|-
|Gsyn<ref name=":1">{{Literatur |Autor=Karin Zerfass, Hildburg Beier |Titel=Pseudouridine in the anticodon GΨA of plant cytoplasmic tRNA Tyr is required for UAG and UAA suppression in the TMV-specific context |Hrsg= |Sammelwerk=Nucleic Acids Research |Band=20 |Nummer=22 |Auflage= |Verlag= |Ort= |Datum=1992-11-25 |ISBN= |DOI=10.1093/nar/20.22.5911 |PMC=334454 |PMID=1461724 |Seiten=5911–5918 |Online=https://academic.oup.com/nar/article/20/22/5911/2383260 |Abruf=2020-10-28}}</ref>
|G
|■W⬤
|-
|Gsyn<ref name=":1" />
|A+
|■―⬤
|-
|Gsyn<ref name=":1" />
|A+
|■―⬤
|-
|G<ref name=":1" />
|Gsyn
|■~⬤
|-
|G<ref name=":1" />
|Gsyn
|⬤W■
|-
|G<ref name=":1" />
|Asyn
|⬤―■
|-
|I
|Asyn
|⬤―■
|-
|I
|Gsyn
|⬤~■
|-
|I
|Gsyn
|⬤W■
|-
|Ψ<ref name=":0" />
|A
|Watson-Crick
|-
|U*
|G
|Watson-Crick (U~C)
|-
|C*<ref>{{Literatur |Autor=Debabrata Mandal, Caroline Köhrer, Dan Su, Susan P. Russell, Kady Krivos |Titel=Agmatidine, a modified cytidine in the anticodon of archaeal tRNAIle, base pairs with adenosine but not with guanosine |Hrsg= |Sammelwerk=Proceedings of the National Academy of Sciences |Band=107 |Nummer=7 |Auflage= |Verlag= |Ort= |Datum=2010-02-16 |ISBN= |DOI=10.1073/pnas.0914869107 |PMC=2840323 |PMID=20133752 |Seiten=2872–2877 |Online=https://www.pnas.org/content/107/7/2872 |Abruf=2020-10-28}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Yoshiho Ikeuchi, Satoshi Kimura, Tomoyuki Numata, Daigo Nakamura, Takashi Yokogawa |Titel=Agmatine-conjugated cytidine in a tRNA anticodon is essential for AUA decoding in archaea |Sammelwerk=Nature Chemical Biology |Band=6 |Nummer=4 |Datum=2010-04 |DOI=10.1038/nchembio.323 |Seiten=277–282 }}</ref><ref>{{Literatur |Autor=T. Muramatsu, S. Yokoyama, N. Horie, A. Matsuda, T. Ueda |Titel=A novel lysine-substituted nucleoside in the first position of the anticodon of minor isoleucine tRNA from Escherichia coli |Sammelwerk=The Journal of Biological Chemistry |Band=263 |Nummer=19 |Datum=1988-07-05 |DOI=10.1351/pac198961030573 |PMID=3132458 |Seiten=9261–9267 }}</ref>
|A
|Watson-Crick (C~A)
|-
|A (36)<ref name=":3">{{Literatur |Autor=John Karijolich, Yi-Tao Yu |Titel=Converting nonsense codons into sense codons by targeted pseudouridylation |Hrsg= |Sammelwerk=Nature |Band=474 |Nummer=7351 |Auflage= |Verlag= |Ort= |Datum=2011-06 |ISBN= |DOI=10.1038/nature10165 |PMC=3381908 |PMID=21677757 |Seiten=395–398 }}</ref>
|Ψ (+1)
|Watson-Crick
|-
|A (36)<ref name=":3" />
|Ψsyn (+1)
|⬤―■
|}
Damit die Bindungen U⬤―■A und C⬤―■G ausgebildet werden können, muss C entweder in der ''imino''-Form vorliegen oder protoniert sein.<ref name=":2" />
=== Wobble-Paarungen ===
{{Hauptartikel|Wobble-Hypothese}}
Die Bezeichnung bezieht sich auf die ''[[Wobble-Hypothese]]'' von [[Francis Crick]] (1966). Wobble-Paarungen sind die Nicht-Watson-Crick-Paarungen G-U oder G-T und A-C:
{| border="0" class="centered"
|- valign="top"
|[[Datei:Wobble base pair GU.svg|200px|mini|G-U Wobble-Paarung]]
|[[Datei:Wobble base pair GU reverse.svg|200px|mini|reverse G-U Wobble-Paarung]]
|- valign="top"
|[[Datei:wobble base pair AC.svg|200px|mini|A-C Wobble-Paarung]]
|[[Datei:Wobble base pair AC reverse.svg|200px|mini|reverse A-C Wobble-Paarung]]
|}

=== Paarungen synthetischer Basen ===
In der [[Synthetische Biologie|synthetischen Biologie]] werden u. a. Nukleinsäuren mit [[Desoxyribonukleinsäure#Synthetische Basen|synthetische Basen]] erzeugt und untersucht, teilweise auch mit dem Ziel von Paarungen dieser Basen. Ein Beispiel ist die [[Hachimoji-DNA]].

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
* [http://prion.bchs.uh.edu/bp_type/bp_structure.html Eine große Datenbank mit zahlreichen Strukturen von Basenpaaren] (Abteilung Biologie und Biochemie, [[University of Houston]])

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Genetik]]

Basenpaar - Versionsgeschichte

imported>Aka: Abkürzung korrigiert, Kleinkram