DNA

In Krimi-Serien wird die DNA oft benutzt, um Täter oder Täterinnen zu überführen, denn die DNA ist Träger unserer Erbinformationen. Damit ist sie ein essenzieller Teil der Genetik und bildet die Grundlage der Vererbung. Du wirst ihr im Biologie-Unterricht oft begegnen.
Was genau ist die DNA und wie ist sie aufgebaut? Wie sieht die Doppelhelix aus? Welche Funktion hat die DNA? Das erklärt dir simpleclub jetzt Schritt für Schritt.

DNA einfach erklärt

DNA ist die englische Übersetzung für DNS. DNS steht für Desoxyribonukleinsäure und DNA ist kurz für desoxyribonucleic acid. Sie gehört zu den Nukleinsäuren und ist in jeder Zelle vorhanden.

Du kannst dir die DNA wie einen Grundplan zu deinem Körper vorstellen, in dem alle Erbinformationen festgelegt sind. In der DNA befinden sich nämlich alle Gene. Dadurch werden Eigenschaften und das Aussehen eines Individuums ausgemacht. Außerdem enthält die DNA Baupläne für bestimmte Stoffe, die unser Körper braucht. Das heißt auch, dass dein Körper ohne DNA nicht arbeiten kann.
Die DNA liegt im Zellkern der Zellen eines Lebewesens. Die Form der DNA bezeichnet man als Doppelhelix. Sie sieht aus wie eine Leiter, die verdreht wurde.

DNA Definition

DNA Funktion

Die DNA hat verschiedene Funktionen. Durch sie funktioniert die geschlechtliche oder ungeschlechtliche Weitergabe der Erbinformationen. Das nennt man Vererbung.
Außerdem ist sie ein Informationsspeicher und enthält Baupläne für Zellbestandteile oder Zelltypen. Zudem dient sie auch als Informationsspeicher für Proteine, bzw. Enzyme, die für wichtige biologische Prozesse verantwortlich sind.

DNA Aufbau

Die wichtigsten Bestandteile der DNA sind der Zucker Desoxyribose, Phosphate und Basen. Zusammen formen sie Desoxyribonukleotide. Der Begriff klingt jetzt erst mal komplizierter als er ist.
Mehrere dieser Desoxyribonukleotide ergeben ein Molekül, die DNA.

Nukleotid

Ein Nukleotid kannst du dir als eine Einheit aus einer Base, einem Phosphat und einem Zucker vorstellen. Ein DNA-Strang besteht aus mehreren Nukleotiden, die wie eine Kette angeordnet sind. Die DNA besteht aus zwei Einzelsträngen Diese zwei DNA-Stränge ergeben zusammen die Doppelhelix. Die Doppelhelix ist in der Mitte durch Wasserstoffbrücken verbunden. Dazu aber gleich mehr.
Die Phosphate dienen dabei als Säure, deswegen ist die DNA eine Nukleinsäure und daher stammt auch ihr Name.

Phosphatgruppe

So eine Kette besteht abwechselnd aus Phosphat und Zucker. Das gibt der Doppelhelix-Form Stabilität. Man nennt es auch das Rückgrat.

Zucker Desoxyribose

Die in der DNA vorhandene Zuckerart heißt Desoxyribose. Der Zucker Desoxyribose dient dazu die Kette aus Phosphat und Zucker mit den Basen zu verbinden.

DNA Basen

Die vier Basen der DNA sind Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Sie sind, wie du jetzt weißt, an den Zucker gebunden.

Zwei DNA-Stränge liegen sich gegenüber. Die Basen liegen dazwischen und halten dabei die Form der Doppelhelix zusammen. Das tun sie durch sogenannte Wasserstoffbrücken.
Die Basen greifen dann wie Puzzleteile ineinander. Genauso wie nicht alle Teile eines Puzzles zusammenpassen, passen auch nicht alle Basen aneinander.
Adenin und Thymin passen zueinander und Guanin und Cytosin können sich verbinden.

Basen, die zusammen ein Puzzle ergeben, nennt man komplementär. Außerdem werden sie oft nur mit ihren Anfangsbuchstaben abgekürzt.
A und T sind also komplementär und G und C.
Du kannst dir merken: Es gehören immer jeweils die runden und die eckigen Buchstaben zueinander.

Adenin und Thymin bilden zusammen zwei Wasserstoffbrückenbindungen und Guanin und Cytosin zusammen drei.

Jedes Lebewesen hat eine eigene Reihenfolge dieser Basen und damit einen individuellen genetischen Code.

DNA Struktur

Jetzt kennst du schon alle Bestandteile der DNA und weißt, dass ihr Rückgrat aus dem Zucker Desoxyribose und den Phosphaten besteht.
Viele aufeinander folgende Nukleotide ergeben zusammen einen DNA-Strang. Weil ein DNA-Strang alleine aber zu instabil ist, wird die Doppelhelix-Struktur gebildet, die aussieht wie eine Strickleiter. Zwei DNA-Stränge bilden dabei die Seile und die Basen stellen die Sprossen dar.
Diese Helix-Form windet sich allerdings. Das heißt, aus der bildlichen Strickleiter wird eine Wendeltreppe.

Der Zucker Desoxyribose hat fünf Kohlenstoffatome. Ein Nukleotid ist durch das dritte Kohlenstoffatom des Zuckers an den Phosphatrest des nächsten Nukleotids gebunden. Das heißt also, dass an diesem dritten Kohlenstoffatom der DNA-Strang in eine OH-Gruppe endet und auf der anderen Seite des Strangs am fünften Kohlenstoffatom in eine Phosphatgruppe.
Das nennt man das 5’-Ende und das 3’-Ende. Die DNA kann sich immer nur in diese Richtung erweitern, also vom 5’-Ende zum 3’-Ende.

Primärstruktur der DNA Doppelhelix

Die DNA in einer Zelle ist etwa 2 Meter lang. Deshalb muss sie etliche Male gefaltet werden, damit sie überhaupt in unsere Zellen hinein passt. Diese Faltungen nennt man DNA-Struktur.

Daraus ergibt sich ein Problem. Wenn die DNA so oft gefaltet ist, können die Informationen nicht abgelesen werden. Genauso wie du den Text auf einem zerknüllten Blatt Papier nicht lesen kannst, solange du es nicht auffaltest. Genauso ist es auch mit der DNA.

Die Primärstruktur ist die einfachste Struktur und einfach eine reine Abfolge der Grundbausteine, also quasi der DNA-Einzelstrang. Bei der DNA ist damit also die Nukleotidsequenz gemeint. Durch eine Verbindung von Kohlenstoffatomen mit dem Phosphat eines anderen Nukleotids, entsteht eine lange Kette an Nukleotiden, die Polynukleotidstrang heißt. Die Nukleotidsequenz hat eine Polarität, da ein Ende eine freie 3'-OH-Gruppe (Hydroxylgruppe) trägt und das andere eine freie 5'-Phosphatgruppe. Dadurch wird die Leserichtung der DNA bestimmt, also die 5´-Ende und 3'-Ende Struktur.

Sekundärstruktur der DNA Doppelhelix

Die Polynukleotidstränge sind durch die Wasserstoffbrückenbindungen der Basen miteinander verbunden.
Eine der vier Basen hängt dabei am ersten Kohlenstoffatom der Desoxyribose.
Wie du schon weißt, können sich nur komplementäre Basen miteinander verbinden. Diese gegenläufigen Polynukleotidstränge, die anhand von Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden, heißen Sekundärstruktur der DNA.

Die Sekundärstruktur ist also die Verknüpfung der Primärstruktur, zur DNA-Doppelhelix.

Tertiärstruktur der DNA Doppelhelix

Räumlich liegt die DNA nicht in der Form einer Strickleiter vor, sondern sie ist aufgewickelt wie eine Wendeltreppe. Die dreidimensionale Faltung der DNA-Doppelhelix ergibt das typische Bild der Tertiärstruktur. Im Gegensatz dazu ist die Sekundärstruktur noch linear, also quasi flach.

DNA Zusammenfassung

Für alle Lebewesen ist die DNA Träger der Erbinformationen. Sie dient quasi als Grundplan eines Körpers und bestimmt dadurch beispielsweise Eigenschaften und Aussehen eines Menschen.

Die DNA liegt im Zellkern und ist spiralisiert in Form einer Doppelhelix verpackt.

Der Zucker Desoxyribose, Phosphate und vier verschiedene Basen bilden zusammen die DNA.
Die Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin können sich nur verbinden, wenn sie komplementär zueinander sind. Adenin und Thymin sind komplementär und Guanin und Cytosin. Du kannst dir das vorstellen wie Puzzleteile, die ineinander passen.

Zucker, Phosphat und Base ergeben zusammen ein Nukleotid. Viele aneinandergereihte Nukleotide bilden einen DNA-Strang. Für mehr Stabilität sind zwei DNA-Stränge in der Mitte durch die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen verbunden.