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DNA ist die Erbinformation des Lebens. In ihr steht nicht als fertiger Körperplan, sondern als chemische Information, welche Proteine eine Zelle herstellen kann. Wenn du DNA verstehst, verstehst du einen Kernbereich der Genetik.
- Du erklärst, wofür die Abkürzung DNA steht und welche Aufgabe DNA hat.
- Du beschreibst den Aufbau aus Zucker, Phosphat und vier Basen.
- Du erklärst die Doppelhelix und die Basenpaarung A-T und G-C.
- Du unterscheidest Replikation, Transkription und Translation.
Was DNA bedeutet
DNA ist die englische Abkürzung für deoxyribonucleic acid. Auf Deutsch heißt sie Desoxyribonukleinsäure. Häufig wird im Unterricht trotzdem DNA gesagt.
DNA ist ein langes Molekül, das Erbinformation speichert. Bei Eukaryoten liegt der größte Teil der DNA im Zellkern und ist in Chromosomen verpackt.
Die Erbinformation besteht nicht aus ganzen Sätzen, sondern aus der Reihenfolge chemischer Bausteine. Bestimmte Abschnitte der DNA nennt man Gene. Viele Gene enthalten Informationen für den Bau von Proteinen.
DNA speichert Information. Gene sind Abschnitte der DNA. Proteine sind oft die Arbeitsmoleküle, die nach dieser Information hergestellt werden.
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Die Bausteine der DNA
DNA besteht aus vielen aneinandergereihten Nukleotiden. Jedes Nukleotid hat drei Teile.
Ein Nukleotid ist ein DNA-Baustein aus einem Zucker, einer Phosphatgruppe und einer Base.
Der Zucker der DNA heißt Desoxyribose. Zusammen mit Phosphat bildet er das äußere Zucker-Phosphat-Rückgrat. Die Information steckt in der Reihenfolge der Basen.
Die vier DNA-Basen heißen:
- Adenin (A)
- Thymin (T)
- Guanin (G)
- Cytosin (C)
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Doppelhelix und Basenpaarung
DNA liegt meistens als Doppelstrang vor. Zwei Einzelstränge sind umeinander gewunden. Diese Form heißt Doppelhelix.
Die Doppelhelix ist die schraubenförmige Struktur der DNA aus zwei zusammengehörenden Strängen.
Die Basen der beiden Stränge passen nach festen Regeln zusammen: Adenin paart mit Thymin, Guanin paart mit Cytosin. Diese Paarung nennt man komplementär.
A passt zu T. G passt zu C. Wenn du einen Strang kennst, kannst du den passenden Gegenstrang ergänzen.
Hat ein DNA-Strang die Basenfolge A-G-T-C, dann lautet der komplementäre Gegenstrang T-C-A-G.
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DNA und Chromosomen
Die DNA ist sehr lang. Damit sie in den Zellkern passt, wird sie mit Proteinen verpackt. Diese Verpackung ist geordnet und veränderbar.
Chromatin ist DNA zusammen mit Verpackungsproteinen. Stark verdichtetes Chromatin bildet Chromosomen, die während der Zellteilung gut sichtbar sind.
In menschlichen Körperzellen liegt die DNA normalerweise auf 46 Chromosomen verteilt. Vor einer Zellteilung wird die DNA verdoppelt, damit beide Tochterzellen eine vollständige Erbinformation erhalten.
Ein Buch mit sehr vielen Seiten passt besser in eine Tasche, wenn es ordentlich gebunden ist. Ähnlich wird DNA in Chromosomen geordnet, damit sie gespeichert und verteilt werden kann.
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Replikation: DNA wird kopiert
Vor einer Zellteilung muss die Erbinformation verdoppelt werden. Dieser Vorgang heißt Replikation.
Replikation ist die Verdopplung der DNA. Aus einem DNA-Doppelstrang entstehen zwei nahezu identische DNA-Doppelstränge.
Dabei trennen Enzyme die beiden Stränge. Jeder alte Strang dient als Vorlage für einen neuen komplementären Strang. Die Basenpaarung hilft dabei, die richtige neue Base einzubauen.
Replikation ist Kopieren mit Vorlage: Jeder alte Einzelstrang bekommt einen neuen passenden Partnerstrang.
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Vom Gen zum Protein
DNA bleibt bei Eukaryoten im Zellkern. Proteine werden aber an Ribosomen hergestellt. Deshalb wird die Information zuerst in RNA umgeschrieben.
Transkription ist das Umschreiben eines DNA-Abschnitts in mRNA. Translation ist das Übersetzen der mRNA-Information in eine Aminosäurekette.
Die mRNA verlässt den Zellkern und gelangt zu Ribosomen. Dort werden immer drei Basen als Codon gelesen. Jedes Codon steht für eine Aminosäure oder ein Start- bzw. Stoppsignal.
DNA -> mRNA -> Protein. Diese Richtung hilft dir, viele Genetikaufgaben zu ordnen.
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Mutationen verändern Information
Beim Kopieren oder durch äußere Einflüsse können Veränderungen in der DNA entstehen. Solche Veränderungen nennt man Mutationen.
Eine Mutation ist eine dauerhafte Veränderung der Erbinformation.
Mutationen können ohne erkennbare Wirkung bleiben, schädlich sein oder selten auch vorteilhaft wirken. Entscheidend ist, wo die Veränderung liegt und ob dadurch ein wichtiges Protein verändert wird.
Wird in einem Gen eine Base ausgetauscht, kann sich ein Codon verändern. Manchmal entsteht trotzdem dieselbe Aminosäure. Manchmal verändert sich das Protein.
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Zusammenfassung
DNA ist der Träger der Erbinformation. Sie besteht aus Nukleotiden mit Zucker, Phosphat und einer der vier Basen Adenin, Thymin, Guanin oder Cytosin. Zwei DNA-Stränge bilden eine Doppelhelix; A paart mit T und G mit C. DNA ist in Chromosomen verpackt und wird vor Zellteilungen durch Replikation verdoppelt. Bei der Transkription wird Information in mRNA umgeschrieben, bei der Translation entsteht daraus ein Protein. Mutationen sind Veränderungen der DNA und können verschiedene Folgen haben.