Doppelhelix: Unterschied zwischen den Versionen

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{{Dieser Artikel|behandelt das geometrische Gebilde. Zum Sachbuch des Nobelpreisträgers James D. Watson siehe [[Die Doppelhelix]].}}
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[[Datei:Double Helix.png|mini|Doppelhelix]]
[[Datei:Double Helix.png|mini|Abb. 1: Zwei einander umlaufende Wendeln bilden eine Doppelhelix]]
[[Datei:TORUSA-3 Schraube entlang einer Schraube.png|mini|163px|Typ 2: Eine zur Wendel geformte Wendel nennt man Doppelwendel]][[Datei:Doppelwendel4.jpg|mini|163px|Doppelwendeln ([[fernlicht|Fern]]- und [[Abblendlicht]]) in einer Bilux-[[Glühlampe]] <small>(24&nbsp;Volt&nbsp;/&nbsp;70+75&nbsp;Watt, Höhe der Wendeln ca. 5&nbsp;mm)</small>]][[Datei:Doppelwendel.jpg|mini|163px|Wendel von Bild oben, betrieben mit 2&nbsp;Volt]]
[[Datei:TORUSA-3 Schraube entlang einer Schraube.png|mini|hochkant=1.0|Abb. 2: Eine zur Wendel geformte Wendel heißt auch Doppelwendel]]


Die '''Doppelhelix''' ([[Plural]] ''Doppelhelices''; {{grcS|ἕλιξ}} ''hélix'' ‚Windung‘) ist ein [[Geometrische Figur|geometrisches Gebilde]], bei dem – im Gegensatz zur einfachen [[Helix]] – das Motiv der Windung doppelt auftaucht.
Die '''Doppelhelix''' ([[Plural]] ''Doppelhelices''; {{grcS|ἕλιξ}} ''hélix'' ‚Windung‘) ist ein [[Geometrische Figur|geometrisches Gebilde]], bei dem – im Gegensatz zur einfachen [[Helix]] – das Motiv der Windung doppelt auftaucht.
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== Biochemie ==
== Biochemie ==
In der [[Biochemie]] wird der Begriff Doppelhelix zur Beschreibung einer [[Sekundärstruktur]] zumeist für den Typ 1 gebraucht. Er bezeichnet zwei parallele Stränge von [[Makromolekül]]en, die schraubenartig einander umlaufen. Das prominenteste Beispiel ist die Struktur des in allen Lebewesen vorkommenden [[Desoxyribonukleinsäure]]-[[Molekül]]s. Der Verlauf der DNA-Stränge ist hierbei zusätzlich noch gegenläufig ([[Antiparallelität (Biochemie)|antiparallel]]). Die eigentlichen Helices werden vom [[Backbone (Biochemie)|Rückgrat]] der DNA gebildet, das aus Phosphaten und Zuckern besteht. Die sogenannten „Sprossen“ sind die Basen, die die beiden Einzelstränge über Wasserstoffbrückenbindungen verbinden.
In der [[Biochemie]] wird der Begriff Doppelhelix zur Beschreibung einer [[Sekundärstruktur]] zumeist für den Typ 1 gebraucht. Er bezeichnet zwei parallele Stränge von [[Makromolekül]]en, die schraubenartig einander umlaufen. Das prominenteste Beispiel ist die Struktur des in allen Lebewesen vorkommenden [[Desoxyribonukleinsäure]]-[[Molekül]]s. Der Verlauf der DNA-Stränge ist hierbei zusätzlich noch gegenläufig ([[Antiparallelität (Biochemie)|antiparallel]]). Die eigentlichen Helices werden vom [[Backbone (Biochemie)|Rückgrat]] der DNA gebildet, das aus Phosphaten und Zuckern besteht. Die sogenannten „Sprossen“ sind die Basen, die die beiden Einzelstränge über Wasserstoffbrückenbindungen verbinden.
[[Datei:Bdna cropped.gif|mini|DNA-Doppelhelix, geometrisch korrekte Darstellung]]
[[Datei:Bdna cropped.gif|mini|Doppelhelix einer [[B-DNA]], geometrisch korrekte Darstellung]]
Die DNA-Doppelhelix wird oft fälschlicherweise als Doppelstrang dargestellt, bei dem sich die einzelnen Stränge ineinander greifend umlaufen (siehe Abbildung 1, rot/blau). Tatsächlich laufen beide Stränge jedoch parallel zueinander um eine gemeinsame Achse (siehe Abbildung unten). In dieser Anordnung werden auch die große und kleine Furche der DNA ersichtlich, die in der vereinfachten Darstellung nicht zu sehen sind.
 
Die DNA-Doppelhelix wird oft fälschlicherweise dargestellt als ein Doppelstrang, bei dem sich die einzelnen Stränge ineinander greifend umlaufen (siehe Abbildung 1, rot/blau). Tatsächlich laufen beide Stränge jedoch antiparallel zueinander um eine gemeinsame Achse (siehe nebenstehende Abbildung). In dieser Anordnung werden auch die große und kleine Furche der DNA ersichtlich, die in der vereinfachten Darstellung nicht zu sehen sind.


Innerhalb der [[Chromosom]]en sind diese DNA-Doppelhelices nochmals spiralig verdichtet um [[Nucleosom]]en angeordnet, welche wiederum vermutlich spiralig in einer „Super-Super-Helix“ aufgewickelt sind.
Innerhalb der [[Chromosom]]en sind diese DNA-Doppelhelices nochmals spiralig verdichtet um [[Nucleosom]]en angeordnet, welche wiederum vermutlich spiralig in einer „Super-Super-Helix“ aufgewickelt sind.
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Doppelhelices unterschiedlicher Ausdehnung und Gängigkeit sind z. B. [[A-DNA]], [[B-DNA]] und [[Z-DNA]].
Doppelhelices unterschiedlicher Ausdehnung und Gängigkeit sind z. B. [[A-DNA]], [[B-DNA]] und [[Z-DNA]].


== Technik ==  
[[Datei:Doppelwendel.jpg|mini|Doppelwendel einer [[Glühlampe]]]]
 
== Technik ==
{{Belege}}
Bei [[Glühwendel]]n in [[Glühlampe]]n findet sich Typ 2. Diese Doppelwendeln bestehen aus einem gewendelten Draht, der seinerseits noch einmal zu einer Wendel geformt ist. Dadurch ist es möglich, einen längeren Draht auf einer kurzen Strecke unterzubringen, sodass sich die einzelnen [[Spule (Elektrotechnik)|Windungen]] gegenseitig anstrahlen, was nach dem Prinzip der [[Hohlraumstrahlung]] die [[Emissionsgrad|Emissivität]] der Gesamtstruktur, und damit [[Lichtausbeute]] und [[Leuchtdichte]] erhöht.
Bei [[Glühwendel]]n in [[Glühlampe]]n findet sich Typ 2. Diese Doppelwendeln bestehen aus einem gewendelten Draht, der seinerseits noch einmal zu einer Wendel geformt ist. Dadurch ist es möglich, einen längeren Draht auf einer kurzen Strecke unterzubringen, sodass sich die einzelnen [[Spule (Elektrotechnik)|Windungen]] gegenseitig anstrahlen, was nach dem Prinzip der [[Hohlraumstrahlung]] die [[Emissionsgrad|Emissivität]] der Gesamtstruktur, und damit [[Lichtausbeute]] und [[Leuchtdichte]] erhöht.


Eine Anwendung in der Architektur ist die entsprechende Anordnung von [[Wendeltreppe]]n.
[[Datei:Vatican Museums Spiral Staircase 2012.jpg|mini|links|hochkant=0.6|Doppelläufige Wendeltreppe in den Vatikanischen Museen]]
Eine Anwendung in der Architektur ist die Anordnung von [[Wendeltreppe]]n nach Typ 1, ähnlich dem [[Gewinde]] einer [[Schraube]] mit zwei Gängen. So können zwei um 180° versetzte Treppenläufe die beiden unabhängig voneinander für den Aufstieg oder den Abstieg nutzbaren Gänge einer Wendeltreppe in doppelhelicaler Form bilden. Zu den bekanntesten Beispielen solcher doppelläufiger Wendeltreppen gehören die im Zentrum des Loireschlosses [[Schloss Chambord|Chambord]] aus der ersten Hälfte des 16. Jahrhunderts und die in Rom 1932 fertiggestellte in den [[Vatikanische Museen|Vatikanischen Museen]].


== Astronomie ==  
== Astronomie ==
In der Nähe des Zentrums der [[Milchstraße]] befindet sich eine ungefähr 80 [[Lichtjahr]]e lange Plasmawolke in Form einer Doppelhelix, in der sich zwei Nebelstränge umeinander winden. Die Längsachse der gigantischen Doppelhelixstruktur ist hierbei auf das 300 Lichtjahre entfernte supermassive [[Schwarzes Loch|Schwarze Loch]] [[Sagittarius A*]] im Zentrum der Milchstraße ausgerichtet, dessen extrem starkes [[Magnetismus|Magnetfeld]] mit der Materie der Staubwolke interagiert <ref>[http://www.wissenschaft.de/wissen/news/262986.html www.wissenschaft.de]</ref>.
In der Nähe des Zentrums der [[Milchstraße]] befindet sich eine ungefähr 80 [[Lichtjahr]]e lange Plasmawolke in Form einer Doppelhelix, in der sich zwei Nebelstränge umeinander winden. Die Längsachse der gigantischen Doppelhelixstruktur ist hierbei auf das 300 Lichtjahre entfernte supermassive [[Schwarzes Loch|Schwarze Loch]] [[Sagittarius A*]] im Zentrum der Milchstraße ausgerichtet, dessen extrem starkes [[Magnetismus|Magnetfeld]] mit der Materie der Staubwolke interagiert<ref>[https://www.wissenschaft.de/astronomie-physik/kosmischer-nebel-mit-dna-qualitaeten/ www.wissenschaft.de, März 2006]</ref>.


== Siehe auch ==
== Siehe auch ==

Aktuelle Version vom 31. Dezember 2020, 15:11 Uhr

Abb. 1: Zwei einander umlaufende Wendeln bilden eine Doppelhelix
Abb. 2: Eine zur Wendel geformte Wendel heißt auch Doppelwendel

Die Doppelhelix (Plural Doppelhelices; {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:ISO15924:97: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) hélix ‚Windung‘) ist ein geometrisches Gebilde, bei dem – im Gegensatz zur einfachen Helix – das Motiv der Windung doppelt auftaucht.

Man unterscheidet zwei Formen von Doppelhelices:

  • Typ 1 besteht aus zwei umeinanderlaufenden einfachen Helices, man bezeichnet ihn auch als zweigängige Schraube (Abb. 1)
  • Typ 2 besteht im Gegensatz dazu aus nur einem Strang. Dieser ist zu einer Helix gewunden, die ihrerseits wiederum zu einer Helix mit größerem Radius gewunden ist. Diesen Typ nennt man auch Doppelwendel (Abb. 2).

Biochemie

In der Biochemie wird der Begriff Doppelhelix zur Beschreibung einer Sekundärstruktur zumeist für den Typ 1 gebraucht. Er bezeichnet zwei parallele Stränge von Makromolekülen, die schraubenartig einander umlaufen. Das prominenteste Beispiel ist die Struktur des in allen Lebewesen vorkommenden Desoxyribonukleinsäure-Moleküls. Der Verlauf der DNA-Stränge ist hierbei zusätzlich noch gegenläufig (antiparallel). Die eigentlichen Helices werden vom Rückgrat der DNA gebildet, das aus Phosphaten und Zuckern besteht. Die sogenannten „Sprossen“ sind die Basen, die die beiden Einzelstränge über Wasserstoffbrückenbindungen verbinden.

Doppelhelix einer B-DNA, geometrisch korrekte Darstellung

Die DNA-Doppelhelix wird oft fälschlicherweise dargestellt als ein Doppelstrang, bei dem sich die einzelnen Stränge ineinander greifend umlaufen (siehe Abbildung 1, rot/blau). Tatsächlich laufen beide Stränge jedoch antiparallel zueinander um eine gemeinsame Achse (siehe nebenstehende Abbildung). In dieser Anordnung werden auch die große und kleine Furche der DNA ersichtlich, die in der vereinfachten Darstellung nicht zu sehen sind.

Innerhalb der Chromosomen sind diese DNA-Doppelhelices nochmals spiralig verdichtet um Nucleosomen angeordnet, welche wiederum vermutlich spiralig in einer „Super-Super-Helix“ aufgewickelt sind.

Eine spezielle Form der Doppelhelix findet sich in der Struktur von Keratinen in Aktinfilamenten. Das Besondere bei diesem Strukturprotein ist, dass die Einzelstränge bei dieser Doppelhelix vom Typ 1 selbst zu einer Helix gewunden sind, für sich also eine Doppelwendel vom Typ 2 darstellen.

In solchen Fällen spricht man von einer Coiled-Coil-Struktur, bei der bis zu sieben Einzelstränge beteiligt sein können.

Doppelhelices unterschiedlicher Ausdehnung und Gängigkeit sind z. B. A-DNA, B-DNA und Z-DNA.

Doppelwendel einer Glühlampe

Technik

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Bei Glühwendeln in Glühlampen findet sich Typ 2. Diese Doppelwendeln bestehen aus einem gewendelten Draht, der seinerseits noch einmal zu einer Wendel geformt ist. Dadurch ist es möglich, einen längeren Draht auf einer kurzen Strecke unterzubringen, sodass sich die einzelnen Windungen gegenseitig anstrahlen, was nach dem Prinzip der Hohlraumstrahlung die Emissivität der Gesamtstruktur, und damit Lichtausbeute und Leuchtdichte erhöht.

Doppelläufige Wendeltreppe in den Vatikanischen Museen

Eine Anwendung in der Architektur ist die Anordnung von Wendeltreppen nach Typ 1, ähnlich dem Gewinde einer Schraube mit zwei Gängen. So können zwei um 180° versetzte Treppenläufe die beiden unabhängig voneinander für den Aufstieg oder den Abstieg nutzbaren Gänge einer Wendeltreppe in doppelhelicaler Form bilden. Zu den bekanntesten Beispielen solcher doppelläufiger Wendeltreppen gehören die im Zentrum des Loireschlosses Chambord aus der ersten Hälfte des 16. Jahrhunderts und die in Rom 1932 fertiggestellte in den Vatikanischen Museen.

Astronomie

In der Nähe des Zentrums der Milchstraße befindet sich eine ungefähr 80 Lichtjahre lange Plasmawolke in Form einer Doppelhelix, in der sich zwei Nebelstränge umeinander winden. Die Längsachse der gigantischen Doppelhelixstruktur ist hierbei auf das 300 Lichtjahre entfernte supermassive Schwarze Loch Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße ausgerichtet, dessen extrem starkes Magnetfeld mit der Materie der Staubwolke interagiert[1].

Siehe auch

  • Einfachhelix: α-Helix
  • Tripelhelix: Kollagen-Tripelhelix (eine Super-Helix)

Weblinks

Commons: Doppelhelices – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise