Basenpaarung: A mit T, G mit C
Die beiden Stränge einer DNA-Doppelhelix sind über Basenpaare verbunden. Adenin paart mit Thymin über zwei Wasserstoffbrücken, Guanin mit Cytosin über drei. Kennt man einen Strang, ist der andere damit eindeutig festgelegt. Zusätzlich laufen die Stränge gegenläufig: Dem 5′-Ende des einen liegt das 3′-Ende des anderen gegenüber.
Aus dieser Gegenläufigkeit entstehen in Lehrbüchern und Laborprotokollen zwei Schreibweisen. Der komplementäre Strang wird Base für Base unter die Vorlage geschrieben und läuft dann von 3′ nach 5′. Der Gegenstrang, auch reverse Komplement genannt, ist derselbe Strang in der üblichen Leserichtung 5′→3′. Datenbanken, Primer-Bestellungen und Sequenzierprogramme erwarten fast immer diese zweite Form.
Der Rechner liefert beide Varianten nebeneinander, dazu die nur umgekehrte Sequenz, die beim Vergleich von Leserichtungen hilft. Er zählt außerdem die Wasserstoffbrücken im Doppelstrang und prüft, ob die Sequenz palindromisch ist, also mit ihrem eigenen Gegenstrang übereinstimmt. Solche Abschnitte sind typische Schnittstellen von Restriktionsenzymen.
Typische Anwendungen
Beim Entwurf von PCR-Primern brauchen Sie für den Rückwärtsprimer den Gegenstrang des Zielbereichs am Ende des Amplikons. Wer hier versehentlich nur den komplementären Strang ohne Umkehrung bestellt, erhält einen Primer, der nicht bindet. Diese Verwechslung gehört zu den häufigsten Fehlern im Labor und lässt sich mit der getrennten Ausgabe beider Formen vermeiden.
Für Sonden, siRNA oder Antisense-Oligonukleotide wird oft die RNA-Form gebraucht. Stellen Sie dafür die Ausgabe auf RNA, dann steht U statt T. Die Basenpaarung bleibt gleich, denn Uracil paart wie Thymin mit Adenin. Unbekannte Positionen kennzeichnen Sie mit N; sie bleiben im Ergebnis N, weil ihr Partner nicht feststeht.
Palindromische Sequenzen wie GAATTC, die Erkennungsstelle des Enzyms EcoRI, lesen sich auf beiden Strängen in 5′→3′-Richtung gleich. Der Rechner zeigt das mit „ja“ an. Das hilft beim Suchen von Schnittstellen und beim Prüfen, ob ein Primer mit sich selbst Haarnadeln oder Dimere bilden könnte.
Die Zahl der Wasserstoffbrücken ist ein grobes Maß für die Stabilität eines Doppelstrangs. Mehr G-C-Paare bedeuten mehr Brücken und eine höhere Schmelztemperatur. Genauere Werte liefert der GC-Gehalt-Rechner, die Übersetzung in Aminosäuren der DNA-zu-Protein-Rechner. Die Ergebnisse eignen sich für Unterricht und Planung, ersetzen aber keine Prüfung mit Laborsoftware.
Tipps und typische Fehler
Stränge sicher bilden.
- Richtung: 5′→3′ angeben.
- Primer: Reverse Komplement.
- RNA: U statt T.
- N: Für unbekannte Basen.
Weitere Rechner: Mathe & Formeln
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen komplementär und revers komplementär?
Der komplementäre Strang wird Base für Base darunter geschrieben (3′→5′). Revers komplementär ist derselbe Strang in 5′→3′-Richtung, also rückwärts gelesen.
Warum hat G-C drei Wasserstoffbrücken?
Guanin und Cytosin bilden drei Bindungen, Adenin und Thymin nur zwei. Deshalb ist GC-reiche DNA stabiler.
Kann ich auch RNA eingeben?
Ja, U wird automatisch als T gelesen. Mit der Ausgabe RNA erscheint das Ergebnis wieder mit U.
Was bedeuten 5′ und 3′?
Die beiden Enden eines Strangs, benannt nach den Kohlenstoffatomen des Zuckers.
Was ist eine palindromische Sequenz?
Eine Sequenz, die mit ihrem eigenen Gegenstrang übereinstimmt, wie GAATTC.
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