DNA leicht erklärt
Die DNA ist der Bauplan jedes Lebewesens. Sie speichert Information nicht in Wörtern, sondern in einer Abfolge von vier Bausteinen — und diese Abfolge lässt sich kopieren, weitergeben und ablesen.
Nukleotid — ein Baustein aus Zucker, Phosphat und einer Base.
Base — Adenin, Thymin, Guanin oder Cytosin.
Doppelhelix — zwei umeinander gewundene Stränge.
Komplementarität — jeder Strang enthält die vollständige Information über den anderen.
Gen — ein Abschnitt, der die Bauanleitung für ein Protein trägt.
Replikation — das Verdoppeln vor jeder Zellteilung.
Warum die Paarung so wichtig ist
Weil A immer zu T und G immer zu C passt, genügt ein Strang, um den anderen wiederherzustellen. Genau darauf beruht die Verdopplung: Die Doppelhelix wird wie ein Reißverschluss geöffnet, und an jeden halben Strang lagert sich der passende Gegenpart an. Aus einem Molekül werden zwei identische.
| Größe | Wert |
|---|---|
| Basenpaare je Zelle | rund 3,2 Milliarden |
| Chromosomen | 46 in 23 Paaren |
| proteincodierende Gene | etwa 20.000 |
| DNA-Länge je Zelle, gestreckt | rund 2 Meter |
| Übereinstimmung zwischen zwei Menschen | über 99,9 % |
Zwei Meter Faden in einem Zellkern von wenigen Tausendstel Millimetern — möglich nur, weil die DNA um Proteine gewickelt und mehrfach aufgespult wird. Erst kurz vor der Zellteilung wird sie zu den sichtbaren Chromosomen verdichtet.
💬 Mia fragt Opa Theo
Wenn wir zu 99,9 Prozent gleich sind — warum sehen wir dann so verschieden aus?
Ein Zehntel Prozent von drei Milliarden sind immer noch rund drei Millionen Unterschiede. Das reicht für sehr viel.
Und der Rest, der keine Gene ist?
Der steuert, wann und wie stark ein Gen abgelesen wird. Lange hieß es Müll — das war ein Irrtum.
DNA und Chromosom gleichgesetzt. Ein Chromosom ist stark verpackte DNA, sichtbar nur zur Teilung.
Uracil in der DNA. U kommt nur in der RNA vor und ersetzt dort das Thymin.
„Jedes Gen ist ein Merkmal." Die meisten Merkmale entstehen aus dem Zusammenspiel vieler Gene und der Umwelt.
Basenpaarung falsch herum. A zu T und G zu C — nie A zu G.
Ein DNA-Strang lautet 5'-ATG CGA TTC-3'. Gib den komplementären Strang an und erkläre, warum die Replikation als „semikonservativ" bezeichnet wird.
Lösung anzeigen
Komplementär: 3'-TAC GCT AAG-5'
Jede Base wird durch ihren festen Partner ersetzt, und der Gegenstrang verläuft
entgegengesetzt.
Semikonservativ heißt: Nach der Verdopplung besteht jedes der beiden neuen Moleküle
aus einem alten und einem neu gebauten Strang. Es wird also die Hälfte bewahrt.
Meselson und Stahl wiesen das 1958 nach, indem sie DNA mit schwerem Stickstoff
markierten und die Dichte nach jeder Teilung maßen — die Zwischendichte nach der
ersten Runde schloss alle anderen Modelle aus.
Vom Gen zum Eiweiß
Die DNA speichert Information - aber gelesen wird sie nie direkt an Ort und Stelle. Der Weg von einem Gen zu einem fertigen Eiweiß läuft in zwei Schritten ab, und dazwischen liegt eine Abschrift.
Der erste Schritt heißt Transkription. Ein Enzym öffnet die Doppelhelix an der Stelle des gesuchten Gens und schreibt einen der beiden Stränge ab. Das Ergebnis ist die mRNA, eine einsträngige Kopie, die den Zellkern verlassen kann. Das ist der eigentliche Sinn dieses Umwegs: Die DNA selbst bleibt geschützt im Kern liegen, hinausgeschickt wird nur die Arbeitskopie. Bei der Abschrift steht statt Thymin die Base Uracil - ansonsten gelten dieselben Paarungsregeln.
Der zweite Schritt heißt Translation und findet am Ribosom statt. Dort wird die mRNA in Dreierschritten abgelesen. Je drei Basen bilden ein Codon und stehen für genau eine Aminosäure. Passende Transportmoleküle bringen die jeweilige Aminosäure heran, das Ribosom hängt sie an die wachsende Kette, und aus dieser Kette faltet sich am Ende das fertige Eiweiß.
Dass ausgerechnet Dreiergruppen gelesen werden, ist kein Zufall, sondern die kleinste Lösung, die funktioniert. Es gibt vier Basen und zwanzig Aminosäuren, die verschlüsselt werden müssen. Bei Zweiergruppen gäbe es nur 4 · 4 = 16 Möglichkeiten - zu wenig. Bei Dreiergruppen sind es 4 · 4 · 4 = 64 Codons, also mehr als genug. Der Überschuss geht nicht verloren: Drei Codons dienen als Stoppsignal und beenden die Kette, eines dient gleichzeitig als Startsignal. Die übrigen verteilen sich so, dass die meisten Aminosäuren durch mehrere verschiedene Codons verschlüsselt werden. Genau das macht den Code erstaunlich fehlertolerant - vertauscht eine Mutation die dritte Base eines Codons, kommt sehr oft trotzdem dieselbe Aminosäure heraus, und das Eiweiß bleibt unverändert. Dieser Code ist zudem bei Bakterien, Pflanzen und Menschen fast identisch. Er wurde offenbar sehr früh festgelegt und seither kaum verändert - und genau deshalb lässt sich ein menschliches Gen überhaupt in ein Bakterium einbauen, das dann ein menschliches Eiweiß herstellt, etwa Insulin.
Legt man die DNA aller Zellen eines Menschen aneinander, ergibt das rund 150 Milliarden Kilometer — etwa die tausendfache Entfernung von der Erde zur Sonne.
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