Vaterschaftstest unkommerziell - Ihre Informationsquelle
Aufbau der DNA

Dieser Artikel ist eine Kopie (http://de.wikipedia.org/wiki/DNA) aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU Lizenz für freie Dokumentation. Unter http://de.wikipedia.org/w/wiki.phtml?title=Desoxyribonukleins%C3%A4ure&action=history finden Sie die Liste der Autoren.

Die Desoxyribonukleinsäure (engl. und internat. DNA, dt. DNS) ist ein sehr großes Molekül, das als Träger der Erbinformation dient. Anhand dieser Information, die in einer bestimmten Form, dem genetischen Code, in die DNA eingeschrieben ist, werden Proteine produziert. Das Makromolekül ist aus den chemischen Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Phosphor und Stickstoff zusammengesetzt.

Die deutsche Abkürzung der Desoxyribonukleinsäure (DNS) wird im wissenschaftlichen Sprachgebrauch wegen der international gebräuchlichen englischen Abkürzung DNA (deoxyribonucleic acid) seltener verwendet. Außerdem werden durch die Abkürzung DNA Verwechslungen mit dem Domain Name System (DNS) des Internets vermieden.

Die Struktur der DNA wurde 1953 von James Watson und Francis Crick entschlüsselt, die 1962 dafür mit Maurice Wilkins den Nobelpreis erhielten. Entdeckt wurde sie allerdings schon 1869 von Friedrich Miescher, der ihre Funktion aber noch nicht sicher bestimmen konnte. Quelle (http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/17128/1.html)

Die Desoxyribonukleinsäure ist ein langes Polymer, also ein Kette von Einzelbausteinen, den Desoxyribonucleotiden. Es gibt vier verschiedene dieser Bausteine, jedes Nucleotid ist eine Verbindung aus dem Zucker Desoxyribose, einer heterocyclischen Nucleobase (Adenin, Thymin, Guanin oder Cytosin) und einem Phosphorsäure-Molekül. Die 5 Kohlenstoffatome einer Desoxyribose sind von 1' bis 5' nummeriert. Bei jedem in der DNA vorkommenden Nucleotid sitzt am 5'-Ende der Desoxyribose ein Phosphatrest, am 3'-Ende eine OH-Gruppe. Letztere wird allerdings beim Verknüpfen der Nucleotide (s. u.) aufgelöst. Nach dem Modell von Watson und Crick ist die DNA insgesamt aus zwei gegenläufigen DNA-Einzelsträngen aufgebaut, die je ein 5'-Ende mit einer Phosphat-Gruppe und ein 3'-Ende mit einer OH-Gruppe besitzen.

Die DNA besitzt eine Strickleiter-Struktur, bei der die zwei Holme der Leiter um eine gedachte Achse schraubenförmig gewunden sind (Doppelhelixstruktur). Die beiden Holme der Strickleiter werden aus Hunderttausenden sich abwechselnder Zucker- (Desoxyribose-) und Phosphat-Bausteine gebildet, die innerhalb jedes DNA-Einzelstrangs (Holms) über feste Atombindungen miteinander verknüpft sind. Die Sprossen der Strickleiter bestehen aus je zwei organischen Basen (einem so genannten Basenpaar), die über Wasserstoffbrücken (schwächere Bindungskräfte) miteinander verbunden sind und so dafür sorgen, dass die beiden Holme auch im schraubenförmigen Zustand der Strickleiter verknüpft bleiben und im gleichen Abstand nebeneinander liegen. Insgesamt gibt es in der DNA vier verschiedene organische Basen: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin, die mit den Anfangsbuchstaben A, T, G und C abgekürzt werden. Die Basenpaare werden von den jeweils komplementären Basen Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin gebildet. Zwischen Adenin und Thymin bilden sich dabei zwei Wasserstoffbrücken aus; Cytosin und Guanin sind über drei Wasserstoffbrücken miteinander verknüpft.

Das Riesenmolekül DNA ist demzufolge aus einer Vielzahl von vier verschiedenen Nukleotiden "zusammengesteckt", die in einem DNA-Einzelstrang in beliebiger Reihenfolge aneinander gebunden werden können und sich dadurch unterscheiden, dass sie jeweils nur eine von vier möglichen organischen Basen enthalten.

Jeweils drei solcher Basen, wie sie in einem DNA-Einzelstrang direkt hintereinander liegen, bilden ein so genanntes Basentriplett. Jedes Basentriplett steht für eine von 20 Aminosäuren, aus denen die Proteine aufgebaut sind. Die Reihenfolge der Basen - und damit der Basentripletts - bestimmt also die Reihenfolge der Aminosäuren in den Proteinen. Dadurch wird der Aufbau der Proteine mit Hilfe der Basensequenz innerhalb der DNA beschrieben. Die Basenabfolge (Basensequenz) eines Genabschnitts der DNA wird bei der Proteinbiosynthese zunächst durch die Transkription in die komplementäre Basensequenz der m-RNA-Moleküle überschrieben. Die von der mRNA übermittelte Information wird dann durch Translation am Ribosom in die Abfolge der Aminosäuren (Aminosäuresequenz) einer Polypeptidkette übersetzt. (Details hierzu siehe unter genetischer Code).

Verdopplung der DNA/DNA-Replikation

Die DNA ist in der Lage, sich mit Hilfe von Enzymen selbst zu verdoppeln. Sie wird nach dem so genannten semi-konservativen Prinzip repliziert. Die doppelsträngige Helix wird zunächst durch das Enzym Helicase aufgetrennt. Ein Einzelstrang dient als Matrize für den zu synthetisierenden komplementären Gegenstrang, d.h. die replizierte DNA besteht jeweils aus einem alten und einem neu synthetisierten komplementären Einzelstrang. Der Vorgang der DNA-Synthese, d.h. die Bindung der zu verknüpfenden Nucleotide, wird durch Enzyme aus der Gruppe der DNA-Polymerasen vollzogen. Ein zu verknüpfendes Nucleotid muss in der Triphosphat-Verbindung - also als Desoxyribonukleosidtriphosphat - vorliegen. Durch Abspaltung zweier Phosphatteile wird die für den Bindungsvorgang benötigte Energie frei.

Im Bereich der durch das Enzym Helicase gebildeteten Replikationsgabel (das heißt, zweier auseinander laufender DNA-Einzelstränge) markiert zunächst ein RNA-Primer den Startpunkt der DNA-Neusynthese. An das RNA-Molekül hängt die DNA-Polymerase dann ein zum Nucleotid des alten DNA-Einzelstrangs komplementäres Nucleotid, daran wieder ein weiteres neues passendes Nukleotid usw., bis die DNA wieder zu einem Doppelstrang komplettiert wurde. Dies geschieht an beiden geöffneten Einzelsträngen. Dennoch ergibt sich dabei ein Problem: Die Verknüpfung der neuen Nucleotide zu einem komplementären DNA-Einzelstrang verläuft nur in 5'?3' Richtung, d.h. kontinuierlich den alten 3'?5'-Strang entlang (und dabei diesen ablesend) in Richtung der sich immer weiter öffenenden Replikationsgabel ohne Pause in einem Schritt durch. Die Synthese des zweiten neuen Stranges am alten 5'?3'-Strang dagegen kann nicht kontinuierlich in Richtung der Replikationsgabel, sondern nur von dieser weg ebenfalls in 5'?3' Richtung erfolgen. Die Replikationsgabel ist aber zu Beginn der Replikation nur ein wenig geöffnet, weshalb an diesem Strang - quasi in 'unpassender' Gegenrichtung - immer nur ein kurzes Stück neuer komplementärer DNA entstehen kann. Da hier jeweils eine DNA-Polymerase nur ca. 1000 Nucleotide verknüpft, ist es notwendig, den gesamten komplementären Strang stückchenweise zu synthetisieren. Bei etwas weiter geöffnetem Zustand der Replikationsgabel lagert sich daher ein neuer RNA-Primer wieder direkt an der Gabelungsstelle an den DNA-Einzelstrang an, und die nächste DNA-Polymerase beginnt - sich von der Replikationsgabel entfernend - erneut ca. 1000 Nucleotide an den RNA-Primer zu hängen. Dasselbe Spielchen wird laufend wiederholt, d.h. der komplementäre DNA-Strang entsteht nach und nach häppchenweise. Bei der Synthese des 3'?5'-Stranges wird also pro DNA-Syntheseeinheit jeweils ein neuer RNA-Primer benötigt. Primer und zugehörige Syntheseeinheit bezeichnet man als Okazaki-Fragment. Erwähnt sei noch, dass die für den Replikations-Start benötigten RNA-Primer enzymatisch abgebaut werden. Dadurch entstehen Lücken im neuen DNA-Strang, welche durch spezielle DNA-Polymerasen mit DNA-Nucleotiden aufgefüllt werden. Zum Abschluss verknüpft das Enzym Ligase die noch nicht miteinander verbundenen neuen DNA-Abschnitte zu einem einzigen, langen, komplementären Doppelstrang. Nach Abschluss der Replikation wurden also zwei DNA-Einzelstränge in etwas unterschiedlicher Weise jeweils wieder zu einem Doppelstrang ergänzt. Aus einem DNA-Molekül sind somit zwei entstanden.

Andere Funktionen der DNA

Mutationen von DNA-Abschnitten - z.B. Austausch von Basen gegen andere oder Änderungen in der Basensequenz - führen zu Veränderungen des Erbguts, die zum Teil tödlich (letal) für den betroffenen Organismus sein können. Gelegentlich sind solche Mutationen aber auch von Vorteil; sie bilden dann den Ausgangspunkt für die Veränderung von Lebewesen im Rahmen der Evolution. DNA-Moleküle spielen als Informationsträger und "Andockstelle" auch eine Rolle für Enzyme, die für die Transkription zuständig sind. Siehe RNA-Polymerase. Weiterhin ist die Information bestimmter DNA-Abschnitte, wie sie etwa in operativen Einheiten wie dem Operon vorliegt, wichtig für Regulationsprozesse innerhalb der Zelle.

Die DNA, die nach aktuellem Wissensstand nicht Träger von Erbinformationen ist, wird nichtkodierende Desoxyribonukleinsäure genannt.

Werbung: »Die Maschinelle Übersetzung (MT) versucht, ohne "menschliche" Mithilfe mittels eines Computerprogrammes Übersetzungen automatisch durchzuführen. Neben den einfachen maschinellen Übersetzern (mit oft angeführter mäßiger Übersetzungsqualität) für den "Privatgebrauch" gibt es aufwendige Systeme, die mittels spezieller Terminologiedatenbanken und durch Rückkopplung mit nachträglichen "menschlichen" Korrekturen das Übersetzungsergebnis verbessern. «