Was ist DNA? Struktur, Funktion und Bedeutung
Entdecken Sie, was DNA ist: Die Desoxyribonukleinsäure als Träger der Erbinformation. Lernen Sie Struktur, Doppelhelix, Funktion in Zellen und moderne Anwendungen kennen. Zuverlässige Infos für alle!
DNA, die Desoxyribonukleinsäure, ist der Träger der genetischen Information in allen lebenden Organismen. Sie speichert die Baupläne für Proteine und bestimmt somit die Eigenschaften von Zellen, Organismen und Arten. Diese faszinierende Molekülkette wurde 1953 von James Watson und Francis Crick als Doppelhelix enträtselt.
Struktur der DNA
Die DNA besteht aus zwei langen Ketten, die sich wie eine Wendeltreppe umeinander winden – die berühmte Doppelhelix. Jede Kette ist eine Polynukleotidkette aus Nukleotiden, die aus einer Zuckergruppe (Desoxyribose), einer Phosphorsäure und einer der vier Basen bestehen: Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). Die Basenpaarung A-T und C-G sorgt für die Stabilität der Struktur. Diese genaue Anordnung ermöglicht die kompakte Speicherung enormer Datenmengen in winzigen Zellen.
Adenin (A) und Thymin (T): Bilden zwei Wasserstoffbrücken.
Cytosin (C) und Guanin (G): Bilden drei Wasserstoffbrücken für stärkere Bindung.
Desoxyribose: Der Zucker, der den Namen DNA gibt (im Gegensatz zu RNA mit Ribose).
Funktion der DNA in der Zelle
DNA dient als Erbinformationsspeicher und wird in den Chromosomen der Zellkerne abgelegt. Bei der Zellteilung kopiert sie sich selbst durch Replikation, um die Information an Tochterzellen weiterzugeben. Für die Proteinproduktion wird die DNA in Boten-RNA (mRNA) abgeschrieben (Transkription), die dann die Aminosäurenfolge diktiert (Translation). Ohne DNA gäbe es keine Entwicklung von Einzellern zu komplexen Organismen.
Entdeckung und historische Meilensteine
Schon 1869 isolierte Friedrich Miescher die DNA erstmals aus Zellkernen, nannte sie Nuklein. 1953 präsentierten Watson, Crick, Rosalind Franklin und Maurice Wilkins das Doppelhelix-Modell, basierend auf Röntgenaufnahmen. Dies revolutionierte die Biologie und führte zu Preisen wie dem Nobelpreis 1962.
Human Genome Project (2003): Kartierte das gesamte menschliche Genom mit 3 Milliarden Basenpaaren.
CRISPR-Cas9 (2012): Ermöglicht präzise DNA-Bearbeitung, z. B. zur Therapie genetischer Krankheiten.
DNA in der Vererbung und Anwendungen
Bei der Fortpflanzung mischen sich väterliche und mütterliche DNA, was Vielfalt schafft. Mutationen können Evolution antreiben. Heute nutzt man DNA in der Forensik (z. B. Tatortanalysen), Medizin (Gentechnik gegen Krebs) und Landwirtschaft (gentechnisch optimierte Pflanzen).
Vaterschaftstest: Vergleicht DNA-Profile mit 99,99% Genauigkeit.
Genealogie: Dienste wie Ancestry.com rekonstruieren Stammbäume via DNA.
Gentechnik: Goldene Reis mit Vitamin-A-DNA gegen Mangelernährung.
Zusammenfassung und Bedeutung
Die DNA ist das Molekül des Lebens, das alles von Augenfarbe bis Krankheitsanfälligkeit bestimmt. Ihre Erforschung hat die moderne Biotechnologie geprägt und verspricht Lösungen für globale Herausforderungen. Faszinierend: In jeder Ihrer Zellen passen 2 Meter DNA in einen Zellkern von 6 Mikrometern Durchmesser!