Anmelden
Biochemie · Nukleotidstoffwechsel

Synthese von Desoxyribonukleotiden

Die Desoxyribonukleotid-Synthese ist der Prozess der Bildung von DNA-Bausteinen aus Ribonukleotiden. Sie ist für die Genomreplikation in sich schnell wachsenden Zellen unerlässlich und erfolgt überwiegend durch die direkte Reduktion von Ribose zu Desoxyribose.

SubstratRibonukleosiddiphosphate (NDP)
EnzymRibonukleotidreduktase
WasserstoffdonatorThioredoxin (und NADPH zu dessen Regenerierung)
InhibitorHohe Konzentrationen von dATP
2 Min. LesezeitFür MedizinstudierendeAktualisiert am 24.09.2026
Material vorbereitet von Redaktion von WhiteCoat Pro gemäß den Lehrmaterialien der PlattformGeprüft von Facharzt/Redakteur: Aulov A. A., Arzt für Innere Medizin · 24.09.2026

Hauptweg: Reduktion von Diphosphaten

In sich schnell teilenden Zellen ist der Bedarf an DNA-Präkursoren extrem hoch. Der Hauptmechanismus ihrer Bildung ist die Umwandlung von Ribonukleosiddiphosphaten (NDP) in Desoxyribonukleosiddiphosphate (dNDP). Die Reaktion läuft ausschließlich auf der Ebene der Diphosphate ab.

Als Substrate dienen Nukleotide, die Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil enthalten. Das Schlüsselenzym des Prozesses ist die Ribonukleotidreduktase. Sie katalysiert den Austausch der Hydroxygruppe am zweiten Kohlenstoffatom der Ribose gegen ein Wasserstoffatom, wodurch ein Wassermolekül und Desoxyribose entstehen. Anschließend werden die gebildeten dNDP unter ATP-Verbrauch zu Triphosphaten (dNTP) phosphoryliert.

Thioredoxin-Zyklus

Für die Reduktion von Ribose zu Desoxyribose werden Protonen und Elektronen benötigt. Diese Aufgabe übernimmt ein spezielles System:

  1. Der direkte Wasserstoffdonator ist das Protein Thioredoxin. Im Verlauf der Reaktion werden seine Sulfhydrylgruppen (-SH) oxidiert, wobei eine Disulfidbrücke (-S-S-) gebildet wird.
  2. Damit der Zyklus nicht unterbrochen wird, muss das oxidierte Thioredoxin regeneriert werden. Dies übernimmt das Enzym Thioredoxinreduktase.
  3. Die finale Quelle für Reduktionsäquivalente in dieser Kette ist das Coenzym NADPH + H⁺.

Der gesamte Komplex von Reaktionen wird streng reguliert: Ein Überschuss des Endprodukts, dATP, wirkt als starker allosterischer Inhibitor, blockiert die Synthese aller Desoxyribonukleotide und verhindert eine Überproduktion von DNA.

Überprüfen Sie Ihr Wissen zum ThemaAufgaben aus dem Kurs-Fragenkatalog „Biochemie“ — Antwort und Analyse sofort.

Besonderheiten der Thymidylat-Synthese

Während die Derivate von Adenin, Guanin und Cytosin direkt aus den entsprechenden Diphosphaten gebildet werden, weist die Synthese des Thymidylat-Nukleotids (dTMP) Besonderheiten auf.

Als Substrat dient hierfür Desoxyuridinmonophosphat (dUMP), und die Reaktion wird durch die Thymidylatsynthase katalysiert. An diesem Prozess ist $N^5,N^{10}$-Methylen-Tetrahydrofolsäure aktiv beteiligt. Sie erfüllt eine Doppelfunktion: Sie stellt die Methylgruppe ($CH_3$) bereit und dient als Wasserstoffdonator, wobei sie schließlich zu Dihydrofolat oxidiert wird.

Salvage-Weg der Synthese

Neben dem Hauptmechanismus der Reduktion können Zellen einen alternativen Weg (Salvage-Weg) nutzen. In diesem Fall werden Desoxyribonukleotide durch direkte Phosphorylierung bereits fertiger Nukleoside gebildet.

Der Prozess verläuft unter ATP-Verbrauch und Beteiligung spezifischer Kinasen:

  • Thymidinkinase phosphoryliert Thymidin zu dTMP.
  • Desoxycytidinkinase wandelt Desoxycytidin in dCMP um. Dieses Enzym besitzt eine breite Spezifität und ist zudem in der Lage, Desoxyguanosin und Desoxyadenosin zu phosphorylieren.
Wie man es sich merkt

Zum Merken der Komponenten des Reduktionszyklus: „Ribonukleotidreduktase schneidet Sauerstoff, Thioredoxin schleppt Wasserstoff, und NADPH ist der Sponsor dieses Banketts.“

Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen

Welche Substanz blockiert die Funktion der Ribonukleotidreduktase?

Hohe dATP-Konzentrationen wirken als Inhibitor und stoppen die Reduktion aller Ribonukleotide.

Worin unterscheidet sich die dTMP-Synthese von der Synthese anderer Desoxyribonukleotide?

Es entsteht aus Monophosphat (dUMP), erfordert das Enzym Thymidylatsynthase und die Beteiligung eines Tetrahydrofolsäure-Derivats als Methylgruppendonator.

Etwas unklar? Fragen Sie den KI-AssistentenDer KI-Tutor hat das Material zum Thema „Desoxyribonukleotid-Synthese“ durchgearbeitet und erklärt es in einfachen Worten.

Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt

  • Struktur und Mechanismus des Ribonukleotidreduktase-Komplexes
  • Allosterische Regulation der Desoxyribonukleotid-Synthese durch verschiedene Nukleotide
  • Die Rolle der Folsäure und ihrer Derivate bei der Nukleotidsynthese
  • Zusammenhang von Störungen der Nukleotidsynthese mit der Entwicklung von Immundefizienzen

Bearbeiten Sie das Thema komplett im Kurs „Biochemie“

Hier ist die Zusammenfassung. Im Kurs finden Sie alles, was in Vorlesung und Prüfung gefragt wird.

  • Vollständiges Skript zum Thema „Desoxyribonukleotid-Synthese“ und 3.616 weitere Seiten des Fachbereichs
  • Aufgaben und Tests nach jedem Thema – wie beim Kolloquium
  • Der KI-Tutor beantwortet Ihre Fragen zum Thema jederzeit
  • 115 Videolektionen zum Fach

Weitere Themen im Bereich „Nukleotidstoffwechsel“

Der gesamte Bereich „Nukleotidstoffwechsel“

Kostenlose Videolektionen: BiochemieKurze Lektionen mit Zusammenfassungen — ohne Registrierung.

Lektionen ansehen

Das Material wurde von Dozenten von WhiteCoat Pro nach dem Lehrplan medizinischer Hochschulen erstellt. Es hat Bildungscharakter.