Was ist DNA?

Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist ein Molekül, das als Erbmaterial dient und biologische Anweisungen enthält, die jeden Menschen und andere Organismen einzigartig machen. Bei der Fortpflanzung geben erwachsene Organismen ihre DNA und ihren Anweisungensatz an ihre Nachkommen weiter.

Die Struktur und Zusammensetzung der DNA

DNA besteht aus Nukleotiden, die im Wesentlichen chemische Bausteine ​​sind. Nukleotide verbinden sich in Ketten zu einem DNA-Strang und bestehen aus drei Teilen: einer Phosphatgruppe, einer Zuckergruppe und einer von vier Arten chemischer Basen:

• Adenin (A)
• Guanin (G)
• Cytosin (C)
• Thymin (T)

Diese chemischen Basen bilden zusammen die Informationen in der DNA und speichern diese in einem Code, der auf ihrer Sequenz basiert. Ein menschliches Genom – oder der vollständige Satz von Anweisungen der DNA – enthält etwa 3 Milliarden Basen und etwa 20.000 Gene auf 23 Chromosomenpaaren.

Wo DNA gefunden wird

DNA kommt in fast jeder Zelle des menschlichen Körpers vor. Sie befindet sich hauptsächlich im Zellkern (wo sie auch als „Kern-DNA“ bezeichnet wird), obwohl auch eine kleine Menge in den Mitochondrien vorhanden ist. Mitochondrien sind ein weiterer Teil der menschlichen Zellen und sind dafür verantwortlich, Energie aus der Nahrung in eine Form umzuwandeln, die die Zellen mit Energie versorgen kann.  Zusammengefasst wird die gesamte Kern-DNA eines Organismus als dessen „Genom“ bezeichnet.

Wie DNA funktioniert

Der Zweck der DNA besteht darin, Organismen – einschließlich Menschen – Anweisungen zu geben, wie sie sich entwickeln, überleben und reproduzieren können. Damit dies geschieht, werden DNA-Sequenzen – bekannt als „Gene“ – in Proteine ​​umgewandelt, komplexe Moleküle, die für die Ausführung der meisten Arbeit im menschlichen Körper verantwortlich sind. Obwohl Gene unterschiedlich groß sind – sie reichen von etwa 1.000 Basen bis zu 1 Million Basen beim Menschen – machen sie nur etwa 1 % der DNA-Sequenz aus. Der Rest der DNA-Sequenzen regelt, wann, wie und wie viel von einem Protein hergestellt 

Um Proteine ​​anhand der Anweisungen der DNA herzustellen, sind zwei Schritte erforderlich. Zunächst lesen Enzyme die in einem DNA-Molekül enthaltenen Informationen und übertragen sie dann auf ein separates Molekül namens Messenger-Ribonukleinsäure oder mRNA. Sobald dies geschieht, werden die vom mRNA-Molekül gesendeten Informationen in eine Sprache übersetzt, die Aminosäuren – auch als Bausteine ​​der Proteine ​​bekannt – verstehen können. Die Zelle wendet diese Anweisungen an, um die richtigen Aminosäuren miteinander zu verknüpfen und so einen bestimmten Proteintyp zu erzeugen. Da es 20 Arten von Aminosäuren gibt, die in vielen möglichen Reihenfolgen und Kombinationen zusammengesetzt werden können, hat die DNA die Möglichkeit, eine breite Palette von Proteinen zu 

Die Doppelhelix

Um zu verstehen, wie DNA funktioniert, ist es wichtig, auf die vier zuvor erwähnten chemischen Basen zurückzukommen: A, G, C und T. Sie paaren sich jeweils mit einer anderen Base, um Einheiten zu bilden, die „Basenpaare“ genannt werden. Dann bindet sich jede Base auch an ein Zuckermolekül und ein Phosphatmolekül und bildet ein Nukleotid. In zwei langen Strängen angeordnet, bilden Nukleotide etwas, das wie eine gedrehte Leiter oder Wendeltreppe aussieht, die als „Doppelhelix“ bezeichnet wird. Am Beispiel einer Leiter sind die Basenpaare die Sprossen, während die Zucker- und Phosphatmoleküle die vertikalen Seiten der Leiter bilden und alles 

Die Form der Doppelhelix verleiht der DNA die Fähigkeit, biologische Anweisungen mit großer Genauigkeit weiterzugeben. Dies ist der Fall, weil die Spiralform der Grund dafür ist, dass sich DNA während der Zellteilung selbst replizieren kann. Wenn es für eine Zelle an der Zeit ist, sich zu teilen, teilt sich die Doppelhelix in der Mitte und wird zu zwei Einzelsträngen. Von dort aus fungieren die Einzelstränge als Vorlagen zur Bildung neuer Doppelhelix-DNA-Moleküle, die – sobald die Basen gepaart und der Struktur hinzugefügt wurden – sich als Replik des ursprünglichen DNA-Moleküls herausstellen. 

Die Geschichte und Entdeckung der DNA

1869 entdeckte der Schweizer Arzt und Biochemiker Friedrich Miescher eine chemische Substanz in menschlichen Leukozyten. Seine Forschung konzentrierte sich auf den chemischen Inhalt des Zellkerns. Um einen besseren Einblick zu erhalten, untersuchte er Eiter auf chirurgischen Verbänden aus dem örtlichen Krankenhaus. Eiter enthielt bekanntermaßen große Mengen Leukozyten, also reinigte Miescher deren Kerne, um ihre Zusammensetzung besser zu verstehen. Dabei konnte er eine neue chemische Substanz im Zellkern isolieren, die er „Nuklein“ nannte – heute ist sie jedoch als DNA bekannt. Obwohl während Mieschers Lebzeiten und kurz danach eine beträchtliche Menge an Forschung zu Nukleinsäuren betrieben wurde, sollte es noch mehrere Jahrzehnte dauern, bis die Wissenschaftler ihre Bedeutung 

Ab den 1930er Jahren erwachte das Interesse an der DNA wieder und bald darauf folgten viele bedeutende Entdeckungen, darunter die Erkenntnis, dass die DNA für die Weitergabe von Erbmerkmalen verantwortlich ist. Die Struktur der DNA war in den 1930er Jahren ebenfalls Gegenstand von Forschungen, unter anderem von dem englischen Physiker und Molekularbiologen William T. Astbury, der vermutete, dass die DNA ein langes, spiralförmiges, lineares Molekül sei. 

Der bekannteste Durchbruch in der DNA-Forschung kam 1953, als Rosalind Franklin, James Watson, Francis Crick und Maurice Wilkins Forschungen durchführten, die zur Entdeckung des Doppelhelixmodells der DNA führten. Mithilfe von Röntgenbeugungsmustern und dem Bau von Modellen stellten die Wissenschaftler fest, dass die Doppelhelixstruktur der DNA es ermöglicht, biologische Informationen von einer Generation zur nächsten zu übertragen.

1962 erhielten Watson, Crick und Wilkins für ihre Entdeckung den Nobelpreis für Medizin. Obwohl Franklin eigentlich Anspruch auf den Preis gehabt hätte, starb sie 1958 im Alter von 37 Jahren an Eierstockkrebs. Die Regeln des Nobelpreises besagen, dass der Preis nicht unter mehr als drei Personen aufgeteilt oder nach dem Tod einer Person vergeben werden 

Ein Wort von Health Life Guide

Wie viele Wissenschaftler, die in den Anfängen dieses Fachgebiets die Genetik erforschten, war Watson dafür bekannt, schädliche – und wissenschaftlich ungenaue – Ansichten über Rasse, Ethnizität, Geschlecht und sexuelle Identität sowie andere demografische Merkmale zu haben.1  wenn die Entdeckungen, die er zusammen mit seinen Kollegen machte, bedeutsam waren, ist es dennoch wichtig, Aspekte seiner Arbeit anzuerkennen, die heute nicht mehr aktuell sind.