Die Desoxyribonukleinsäure (DNA): Aufbau, Funktion und Struktur erklärt
In diesem Artikel werden dir Aufbau, Funktion und Struktur der Desoxyribonukleinsäure erklärt. Gebräuchliche Abkürzungen für diesen Grundbaustein des Lebens sind entweder DNA (aus dem Englischen: deoxyribonucleic acid) oder DNS (Desoxyribonukleinsäure). Wir werden in diesem Artikel den Begriff DNA verwenden, behalte aber im Kopf, dass DNA und DNS genau dasselbe sind.
Die DNA ist bei allen Lebewesen – auch bei dir – der Träger der Erbinformation. Das bedeutet, dass in deiner DNA der gesamte Bauplan für deinen Körper enthalten ist. Und dieser Bauplan ist in jeder der Zellen, aus denen dein Körper besteht, enthalten. Alles, was dich ausmacht – deine Augenfarbe, Haarfarbe, Körpergröße und so weiter – all das ist in deiner DNA gespeichert (die übrigens ganz einzigartig ist).
Damit du wachsen kannst oder dein Körper alte, kaputte Zellen in deinem Körper ersetzen kann (ungefähr ein Zehntel deiner Zellen wir jährlich ersetzt), müssen sich Zellen regelmäßig teilen. Der Prozess der Zellteilung wird auch „Mitose“ genannt. Damit aus einer Zelle zwei Zellen werden können, muss natürlich auch die DNA, die wie bereits erwähnt ja in jeder Zelle enthalten ist, verdoppelt werden.
Damit du verstehen kannst, wie diese Teilung funktioniert, solltest du zuerst ein paar Sachen über die Struktur und den Aufbau der DNA wissen.
Der Aufbau – Doppelhelix und Basenpaare
Beim Aufbau hat die DNA gleich zwei Besonderheiten: (1) Die DNA ist ein sogenanntes Kettenmolekül, das bedeutet, dass die Bestandteile in einer langen Kette, dem sogenannten „DNA-Strang“ angeordnet sind, und (2) normalerweise kommt DNA als sogenannte Doppelhelix vor, du kannst dir das wie eine lange, der Länge nach eingedrehte Strickleiter vorstellen. Wie bei einer echten Strickleiter bestehen auch bei der DNA die zwei gegenüberliegenden „Seile“ und die dazwischen liegenden „Sprossen“ aus unterschiedlichen Bestandteilen.
Die „Seile“ unserer DNA-Strickleiter bestehen aus Phosphorsäure und einem speziellen Zucker, der Desoxyribose. Der Zweck dieses Teils der DNA liegt vor allem darin, die „Sprossen“ in Position zu halten.
Die „Sprossen“ bestehen jeweils aus einem Basenpaar, also zwei Basen (eine Base ist das Gegenteil einer Säure). Insgesamt finden sich in der gesamten DNA nur vier verschiedene Basen: Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin. Die beiden Wissenschaftler James Watson und Francis Crick haben festgestellt, dass jeweils (1) Adenin und Thymin sowie (2) Guanin und Cytosin ein Basenpaar im DNA-Strang bilden und haben dafür den Nobelpreis erhalten. Insgesamt besteht jeder DNA-Strang aus rund 2,9 Milliarden Basenpaaren und ist etwa 2 Meter lang. Für Computerfreaks: jeder (winzig kleine) DNA-Strang speichert ungefähr 725 Megabyte an Daten. Damit ist die DNA besser als jede Festplatte, wenn es um die Speicherung von Daten geht.
Entlang des DNA-Stranges gibt es also viele, viele Basenpaare, die deine gesamte Erbinformation speichern. Die Information ist dabei in der Abfolge der verschiedenen Basenpaare gespeichert – wie genau, wird aktuell gerade noch erforscht. Eine bestimmte Abfolge von Basenpaaren auf der DNA, die die Informationen zu einem gewissen Merkmal deines Körpers enthalten, wird jedenfalls „Gen“ genannt.
Deine gesamte Erbinformation, ist also nur durch die vier Basen Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin sowie deren Abfolge gespeichert.
Die Zellteilung
Zurück zur Zellteilung: entscheidet dein Körper, dass eine Zelle geteilt werden soll, muss zuerst die DNA verdoppelt werden. Würde die DNA nicht verdoppelt werden, würde eine der beiden Zellen nach der Teilung den Bauplan des Körpers nicht mehr „kennen“. Damit die DNA ohne Fehler geteilt wird, verwendet der Körper Proteine, das sind kleine organische Maschinen, die die DNA der Länge nach in der Mitte (also zwischen den Basenpaaren) teilen.
Wie du bereits weißt, gehören immer bestimmte Basen zusammen. Das weiß auch dein Körper, er ergänzt die fehlenden Basen und schon gibt es statt einem DNA-Strang zwei DNA-Stränge und die Zelle kann sich teilen. Im Teilungsprozess wird die DNA übrigens in der jeweiligen Zelle in mehreren Teilen aufgewickelt. Diese aufgewickelten Teile der DNA nennt man dann Chromosomen.