DNA
Die DNA steckt in allem. In Menschen und Tieren, Pflanzen und Bakterien. Ihr Rückgrat besteht aus Zuckermolekülen, an die vier Basen in unterschiedlicher Abfolge gebunden sind. Durch die Abfolge dieser vier Basen wird festgelegt, wie ein Protein zusammengebaut werden soll. Die DNA enthält die Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin.
Die Struktur der DNS lässt sich am einfachsten veranschaulichen, wenn man sich eine Wendeltreppe vorstellt, dessen Aussenkanten aus Zuckern und Phosphaten bestehen und durch übereinandergestapelte Basenpaare verbunden sind.
Ein Basenpaar stellt eine Stufe dieser Wendeltreppe dar. Die Basen sind dabei an die Zucker der beiden Stränge gebunden. In der DNS (von Desoxyribonucleinsäure) gibt es vier Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin, abgekürzt A, G, C und T. Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften kann A nur mit T paaren und C nur mit G, so wie jeweils nur ein Schlüssel in ein bestimmtes Schloss hineinpasst. Die Reihenfolge dieser Basen entlang der DNS-Stränge bestimmt die Erbinformation einer Zelle.
Die Erbinformation ist in Genen organisiert. Gene stellen die Baupläne für jede Zelle, jedes Organ und jeden Organismus, auch den menschlichen. Sie sind die "Rezepte" für das Herstellen von Proteinen, welche ebenfalls in jeder Zelle gebraucht werden und eine Vielzahl von Funktionen erfüllen müssen.
Jede Zelle enthält fast 2 Meter DNS, und zwar obwohl die meisten Zellen von Auge gar nicht erkennbar sind! Die DNS wird daher fest aufgewunden und raumsparend in Chromosomen verpackt. Menschliche Zellen enthalten 46 Chromosomen, wovon zwei über unser Geschlecht entscheiden.
Wäre die gesamte DNS einer Zelle eine Bibliothek, wären die Chromosomen die Bücher und die Gene die Bücherseiten.
Ein Buch aus vier Buchstaben
Und wie können jetzt alle Gene mit nur vier Buchstaben geschrieben werden?
Das Geheimnis liegt darin, dass nicht ein Buchstabe allein, sondern deren drei ein Wort der DNS-Sprache bilden, z.B. "AGC". Aus den vier Buchstaben lassen sich zwar höchstens 64 Wörter (=4x4x4 mögliche Kombinationen) bilden, dies reicht jedoch aus: die DNS muss bloss 20 verschiedene Wörter schreiben - die der Proteinsprache.
Von DNS zu Protein
Aufgewundene DNA ist nicht ablesbar. Zur Proteinherstellung wird die Wendeltreppe daher erstmal zu einer Leiter entwunden. Die Leiter wird dann an der benötigten Stelle geschnitten, und zwar längs, so wie ein Reissverschluss geöffnet wird, wobei die Basenpaare vorübergehend getrennt werden.
Eine Seite der DNS wird in eine weitere Nukleinsäure umgeschrieben: die mRNA. Ist das Ablesen abgeschlossen, wird die mRNA von der DNA getrennt. Die getrennten DNA-Basen finden wieder zusammen und der Reissverschluss schliesst sich. Die DNS wird wieder aufgewunden und erhält ihre Wendeltreppenstruktur zurück. Dass die beiden DNS-Stränge problemlos wieder zusammenfinden, liegt an der spezifischen Paarung der obenerwähnten Basen. Dank des Schloss-Schlüssel Prinzips weiss die Zelle jederzeit, welche Base in einem Strang zu welcher Base im anderen Strang gehört.
Die mRNA hingegen verlässt den Zellkern und wird dort durch Proteinfabriken geschleust. Dabei wird sie in Proteinwörter - Aminosäuren - "übersetzt".
Einmal kopieren, bitte!
Manchmal (z.B. wenn die Zellteilung ansteht) muss die Zelle ihre gesamte DNS kopieren. Die spezifische Basenpaarung erlaubt ihr auch dies. Wenn der Reissverschluss an einem Ende geöffnet wird, kann ein bestimmtes Protein die gesamte DNS "abfahren" und an jede einzelne Base das dazupassende Gegenstück anhängen. Dadurch entstehen aus zwei DNS Strängen deren vier, von denen je zwei identisch sind.
Die Struktur der DNS wurde übrigens 1953 durch die Wissenschafler James D. Watson und Francis Crick entdeckt. Sie basierten ihre Theorie auf der Vorarbeit von Rosalind Franklin. Der wissenschaftliche Name der DNS-Wendeltreppe ist Doppelhelix.
Noch mehr über DNA und Gene gibt's bei Gene-ABC.