Alles, was du über die DNA wissen musst
Die DNA, oder Desoxyribonukleinsäure (DNS), ist die Grundeinheit des menschlichen Genoms. Sie ist die Grundlage unseres Seins und das Molekül, das die genetische Information trägt. Das bedeutet, dass sie die Anweisungen enthält, die die Merkmale eines jeden Menschen bestimmen. Daher werden viele körperliche Merkmale durch die in der DNA kodierten Anweisungen bestimmt.
Wenn man über die DNA spricht, ist es wichtig, zu wissen, dass in ihr verschiedene Mutationen auftreten können. Das sind verschiedenartige Veränderungen des genetischen Materials. Je nachdem, wo die Mutation stattgefunden hat oder welche Wirkung sie entfaltet, steigt unser Risiko, an bestimmten Krankheiten zu leiden.
Außerdem ist interessant zu wissen, dass wir Menschen 99,9 % unserer DNA gemeinsam haben. Was uns unterscheidet, ist nur in 0,1 % enthalten!
Es war der Schweizer Biochemiker Frederich Miescher, dem es Ende des 19. Jahrhunderts gelang, Nukleinsäuremoleküle zu isolieren. Dennoch dauerte es fast ein Jahrhundert nach dieser Entdeckung, bis die Forscher die Struktur des DNA-Moleküls vollständig verstanden.
Schauen wir uns das genauer an!
Wo befindet sich die DNA?
In eukaryontischen Organismen befindet sich das genetische Material in einer Zellstruktur, die als Zellkern bezeichnet wird. Unter normalen Bedingungen ist die DNA in einem so genannten Chromatin organisiert, das nur einen der kleineren Verdichtungsgrade dieses Moleküls darstellt.
Mitochondrien hingegen sind zelluläre Strukturen, die alle eukaryontischen Organismen besitzen. In ihnen befindet sich eine geringe Menge an Desoxyribonukleinsäure, die im Zellkern zu finden ist. Die Mitochondrien erzeugen die Energie, die die Zelle zum Funktionieren braucht.
Bei der sexuellen Fortpflanzung erben die Organismen die Hälfte ihrer Kern-DNA vom Vater und die andere Hälfte von der Mutter. Die gesamte mitochondriale DNS erbt der Organismus jedoch von der Mutter. Das liegt daran, dass nur die weiblichen Eizellen die Mitochondrien während der Befruchtung behalten.
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Wie ist die DNA aufgebaut?
Die DNS besteht aus chemischen Grundbausteinen, den Nukleotiden. Zu diesen Bestandteilen gehören wiederum:
- Eine Phosphatgruppe
- Eine Zuckergruppe
- Eine stickstoffhaltige Base
Das genetische Material ist in Strängen organisiert und bildet diese. Die Nukleotide sind durch verschiedene Arten von Bindungen miteinander verbunden und bilden Doppel-, Komplementär- und Antiparallelketten. Die vier bekanntesten Arten von Stickstoffbasen, aus denen die DNA besteht, sind die folgenden:
- Adenin (A)
- Thymin (T)
- Guanin (G)
- Cytosin (C)
Die Reihenfolge dieser Basen in der Sequenz bestimmt, welche biologischen Anweisungen in einem DNA-Strang enthalten sind. Ein typisches Beispiel könnte das folgende sein: ATCGTT kann die Anweisung für blaue Augen geben, während ATCGCT für braune Augen steht.
Die RNA hingegen ist eine andere Art von Nukleinsäure. Sie ist dafür verantwortlich, die genetischen Informationen der DNA in Proteine zu übersetzen.
Beim Menschen besteht der komplette DNA-Satz aus 3 Milliarden Basenpaaren! Sie sind in 23 Chromosomenpaaren organisiert, die wiederum zwischen 20.000 und 30.000 Gene enthalten. Diese Zahl wird jedoch noch untersucht, da die bisher gewonnenen Daten nicht exakt sind.
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Wie werden Sequenzen zur Herstellung von Proteinen verwendet?
Die Anweisungen der Desoxyribonukleinsäure werden zur Herstellung von Proteinen verwendet. Dieser für die Biologie grundlegende Prozess läuft in zwei Schritten ab.
Zunächst lesen Enzyme und spezialisierte Proteine die Informationen in einem DNA-Molekül und schreiben sie in ein Zwischenmolekül namens RNA um.
Anschließend werden die in der RNA enthaltenen Informationen in eine bestimmte Abfolge von Aminosäuren übersetzt, den wesentlichen Bestandteilen von Proteinen. Zwanzig Arten von Aminosäuren können in unterschiedlichen Sequenzen angeordnet werden, um verschiedene Proteine zu bilden.
Zu bestimmten Zeitpunkten im Zellzyklus wickeln sich einige Teile der DNA ab, um die Proteinsynthese und andere biologische Prozesse durchzuführen.
Aber während der Zellteilung liegt das genetische Material in seiner kompaktesten Form vor. Diese Form wird als Chromosom bezeichnet und ist notwendig, um das genetische Material auf neue Zellen zu übertragen.
Die Fachwelt nennt die DNS aus dem Zellkern Kern-DNA. Der vollständige Satz der Kern-DNA in einem Organismus wird als Genom bezeichnet.
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