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Schwingende DNS-Wendeltreppe erschwert Stromleitung

11.09.2002 - (idw) Niederländische Organisation für wissenschaftliche Forschung - NWO

Es hat sich erwiesen, dass die DNS die Form einer schwingenden Wendeltreppe hat. Das Schwingen bewirkt, dass DNS-Moleküle viel weniger gut Strom leiten als gedacht wurde. Amsterdamer Forscher der Freien Universität wiesen dies unter anderem mit Hilfe ultraschneller Kameras nach.

Es erweist sich, dass die DNS überhaupt keine starre, regelmäßige Struktur hat wie die Lehrbücher anzeigen. In Wirklichkeit formt die DNS-Wendeltreppe ein sehr dynamisches, chaotisches System. Die starre Struktur aus den Büchern muss man als einen Durchschnitt sehr vieler Strukturen betrachten, die auf verschiedenen Zeitskalen ineinander übergehen.

Amsterdamer Forscher wiesen nach, dass die chaotischen Bewegungen die stromleitenden Merkmale der DNS einschränken. Stromleitung, wenn auch schlecht, ist für die Zelle lebenswichtig. So benutzt die Zelle Ladungsübertragung in der DNS, indem sie mit Elektronen die beschädigten Bindungen repariert.

Laut den Forschern würde die Stromleitung viel besser verlaufen, wenn die DNS die starre Wendeltreppenstruktur annehmen würde, bei denen die einzelnen Bausteine schön aufeinander gestapelt sind.

Die Ergebnisse haben Folgen für Wissenschaftler, die neue molekulare Mikroelektronik entwickeln. Bei dieser Art von experimenteller Elektronik würden DNS-Moleküle über Ladungsübertragung allerlei Aktion in Gang setzen müssen. Die Elektronikexperten müssen jetzt die ineffiziente Stromleitung der DNS mehr berücksichtigen.

Die DNS, die die Forscher untersuchten, ist unter anderem ein Stückchen DNS mit der Form einer Haarspange. Es ähnelt einem wichtigen Stückchen RNS im HIV-Virus. Die Forscher bauten sehr gezielt fluoreszierende Molekülgruppen ein. Anschließend beschossen sie das Stückchen DNS mit extrem kurzen Laserpulsen. Eine spezielle Kamera registrierte danach wie das Molekül fluoresziert.

Die Aufstellung der Amsterdamer kann Bewegungen oder Schwingungen wahrnehmen, die nach einem Millionstel einer millionstel Sekunde schon wieder vorbei sind. Oder in Fachsprache: Die Aufstellung hat eine Auflösung einer Pikosekunde. Sodass Sie sich ein Bild machen können: Normale Filmkameras schießen 24 Bilder pro Sekunde und sehen erst eine Schwingung, wenn sie länger als 0,02 Sekunden dauert.

Nähere Informationen beim Akademiker Olaf Larsen (Freie Universität Amsterdam, Biophysik und Physik komplexer Systeme), Tel. +31 (0)20 4220903 oder +31 (0)6 25007670 (privat), +31 (0)20 4447426 (Büro), Fax +31 (0)20 4447999 (Büro), Email: olaf@nat.vu.nl und olaf_larsen@hotmail.com. Im Internet steht, nicht gebührenfrei, ein kurzer Film über schwingende DNS: http://www.nat.vu.nl/n_s_old/vakgroepen/bio/english/research/index4.html. Die Promotion findet am 3. Oktober statt, Promotor ist Prof. Dr. Rienk van Grondelle.
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