Medizinisch geprüft von Alana Biggers, M.D., MPH – Geschrieben von Tim Newman am 11. Januar 2018DNA ist vielleicht das berühmteste biologische Molekül; es ist in allen Formen des Lebens auf der Erde vorhanden. Aber was ist DNA oder Desoxyribonukleinsäure? Hier decken wir das Wesentliche ab.
Praktisch jede Zelle in Ihrem Körper enthält DNA oder den genetischen Code, der Sie zu Ihnen macht. Die DNA trägt die Anweisungen für die Entwicklung, das Wachstum, die Fortpflanzung und das Funktionieren allen Lebens.
Unterschiede im genetischen Code sind der Grund, warum eine Person blaue Augen hat und nicht braune, warum manche Menschen anfällig für bestimmte Krankheiten sind, warum Vögel nur zwei Flügel haben und warum Giraffen lange Hälse haben.
Erstaunlicherweise würde die gesamte DNA des menschlichen Körpers, wenn man sie enträtseln würde, mehr als 300 Mal bis zur Sonne und zurück reichen.
In diesem Artikel erklären wir Ihnen die Grundlagen der DNA, woraus sie besteht und wie sie funktioniert.
Was ist DNA?
Kurz gesagt, ist die DNA ein langes Molekül, das den einzigartigen genetischen Code jeder Person enthält. Es enthält die Anweisungen für den Aufbau der Proteine, die für das Funktionieren unseres Körpers unerlässlich sind.
Die DNA-Anweisungen werden von den Eltern an das Kind weitergegeben, wobei etwa die Hälfte der DNA eines Kindes vom Vater und die andere Hälfte von der Mutter stammt.
Aufbau
Die DNA ist ein zweisträngiges Molekül, das verdreht erscheint, was ihm eine einzigartige Form verleiht, die als Doppelhelix bezeichnet wird.
Jeder der beiden Stränge ist eine lange Sequenz von Nukleotiden oder einzelnen Einheiten, die aus
- einem Phosphatmolekül
- einem Zuckermolekül namens Desoxyribose, das fünf Kohlenstoffe enthält
- einem stickstoffhaltigen Bereich
Es gibt vier Arten von stickstoffhaltigen Regionen, die Basen genannt werden:
- Adenin (A)
- Cytosin (C)
- Guanin (G)
- Thymin (T)
Die Reihenfolge dieser vier Basen bildet den genetischen Code, der unsere Anleitung zum Leben ist.
Die Basen der beiden DNA-Stränge sind leiterförmig aneinander geklebt. Innerhalb der Leiter klebt A immer an T, und G klebt immer an C, um die „Sprossen“ zu bilden. Die Länge der Leiter wird durch die Zucker- und Phosphatgruppen gebildet.
Verpackung der DNA: Chromatin und Chromosomen
Die meiste DNA lebt in den Kernen der Zellen und ein Teil davon befindet sich in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen.
Weil wir so viel DNA haben(2 Meter in jeder Zelle) und unsere Zellkerne so klein sind, muss die DNA unglaublich ordentlich verpackt werden.
Die DNA-Stränge sind in Schleifen, aufgerollt und um Proteine namens Histone gewickelt. In diesem aufgerollten Zustand nennt man sie Chromatin.
Das Chromatin wird durch einen Prozess, der Supercoiling genannt wird, weiter verdichtet und dann in Strukturen verpackt, die Chromosomen genannt werden. Diese Chromosomen bilden die bekannte „X“-Form, wie im Bild oben zu sehen.
Jedes Chromosom enthält ein DNA-Molekül. Der Mensch hat 23 Chromosomenpaare oder insgesamt 46 Chromosomen. Interessanterweise haben Fruchtfliegen 8 Chromosomen, und Tauben haben 80.
Chromosom 1 ist das größte und enthält etwa 8.000 Gene. Das kleinste ist das Chromosom 21 mit etwa 3.000 Genen.
Was ist ein Gen?
Jede Länge der DNA, die für ein bestimmtes Protein codiert, wird als Gen bezeichnet. Ein Gen kodiert zum Beispiel für das Protein Insulin, das Hormon, das hilft, den Blutzuckerspiegel zu kontrollieren. Der Mensch hat etwa 20.000-30.000 Gene, wobei die Schätzungen variieren.
Unsere Gene machen nur etwa 3 Prozent unserer DNA aus, die restlichen 97 Prozent sind weniger gut verstanden. Es wird vermutet, dass die übrige DNA an der Regulierung der Transkription und Translation beteiligt ist.
Wie erzeugt die DNA Proteine?
Damit aus Genen ein Protein entsteht, gibt es zwei Hauptschritte:
Die Transkription: Der DNA-Code wird kopiert, um Boten-RNA (mRNA) zu erzeugen. RNA ist eine Kopie der DNA, aber sie ist normalerweise einzelsträngig. Ein weiterer Unterschied ist, dass RNA die Base Thymin (T) nicht enthält, die durch Uracil (U) ersetzt wird.
Übersetzung: Die mRNA wird von der Transfer-RNA (tRNA) in Aminosäuren übersetzt.
Die mRNA wird in Abschnitten mit drei Buchstaben gelesen, die Codons genannt werden. Jedes Codon codiert für eine bestimmte Aminosäure oder einen Baustein eines Proteins. Zum Beispiel kodiert das Codon GUG für die Aminosäure Valin.
Es gibt 20 mögliche Aminosäuren.
Was ist ein Telomer?
Telomere sind Regionen mit sich wiederholenden Nukleotiden am Ende von Chromosomen.
Sie schützen die Enden des Chromosoms davor, beschädigt zu werden oder mit anderen Chromosomen zu verschmelzen.
Sie werden mit den Plastikspitzen an Schnürsenkeln verglichen, die verhindern, dass sie ausfransen.
Mit zunehmendem Alter wird dieser Schutzbereich immer kleiner. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt und die DNA repliziert wird, wird das Telomer kürzer.
Kurz und bündig
Chromosomen sind eng gewickelte Stränge der DNA. Gene sind Abschnitte der DNA, die einzelne Proteine kodieren.
Mit anderen Worten: Die DNA ist der Masterplan für das Leben auf der Erde und die Quelle der wunderbaren Vielfalt, die wir um uns herum sehen.
Zuletzt medizinisch geprüft am 11. Januar 2018