DNA

25. Februar 2003, 14:38
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Wien - Das Molekül, das Leben macht: die Desoxyribonukleinsäure (DNA). Vor fünfzig Jahren entschlüsselten auf Basis von Röntgenstrukturanalysen Francis Crick und James Watson die Strickleiter-ähnliche Struktur jener Säure, welche die Erbinformationen trägt. Mit dieser Erkenntnis über das Doppel-Helix-Aussehen der DNA war die Wissenschaft buchstäblich an den Grundstrukturen des Ursprunges aller Organismen angelangt. - Im Folgenden einige Stichworte:

  • Basen: Die kleinsten Bestandteile der Erbsubstanz sind Basen. Bei Lebewesen, deren Erbgut aus Desoxyribonukleinsäure (DNA) besteht, sind das die Basen Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). Diese Basen sind auf einer gedrehten Strickleiter (Doppel-Helix) angeordnet, wobei die Basen-Bestandteile die "Stufen" darstellen, Zuckermoleküle sind sozusagen die seitlichen "Seile" der Strickleiter. Als Teile der "Stufen" der DNA-Strickleiter können nur Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin zusammenpassen.

  • DNA: Desoxyribonukleinsäure - das in der Doppelhelix in jeder Zelle vorhandene Erbgut. - Manche Organismen - zum Beispiel manche Viren - haben als Erbgut eine RNA (Ribonukleinsäure). Hier ist die Base Thymin durch Urazil (U) ersetzt. Es gibt auch Organismen, bei denen das Erbgut nicht als Doppel-Strang von Basen, sondern nur aus einem Strang besteht.

  • Die Größe der Erbsubstanz:
    - Viren weisen beispielsweise ein Genom von 3.000 Basenpaaren auf.
    - Das Erbgut von Bakterien ist typischerweise eine Million, zwei oder drei Millionen Basenpaare lang.
    - Das menschliche Erbgut besteht aus drei Milliarden Basenpaaren. Würde man eine Base als einen Buchstaben verstehen, wäre das eine Bibliothek mit 1.000 Büchern (Viren: eine Seite mit 3.000 Buchstaben, Bakterien: ein Buch mit 1.000 Seiten).

  • Jeweils drei Basen sind bei der Eiweiß-Produktion für die Herstellung einer Aminosäure verantwortlich. Aus Ketten von Aminosäuren setzen sich die Proteine zusammen. Es gibt zwanzig Aminosäuren. Die "Buchstaben" A-A-G auf der DNA bedeuten beispielsweise die Aminosäure Lysin.

  • Gene: Das sind funktionelle Abschnitte der DNA. Das menschliche Erbgut besteht aus 50.000 bis 70.000 Genen, von denen bisher nur ein Teil bekannt ist. Die Gene - unterschiedlich lange Abschnitte von DNA - steuern die Entwicklung von Lebewesen von der Keimzelle bis zum Tod in allen Lebensabläufen.

  • Chromosomen: Die DNA mit ihren Basenpaaren als Bestandteile ist viel zu lang, als dass sie in jeden Zellkern hineinpassen würde. Deshalb ist zunächst auf Rollen (Histone) gewickelt. Sie bilden wieder die Chromosomen als Teilabschnitte des Genoms. Die Zahl der Chromosomen ist unterschiedlich. Beim Menschen sind es 23 Chromosomenpaare.

  • Das Genom eines Organismus ist die Summe der DNA, die in jeder Zelle vorhanden ist. In ihm ist der gesamte Bauplan des Lebewesens - aber auch seine evolutionäre Herkunft - festgeschrieben.

  • Bei der "Genomik" ist die Wissenschaft nicht stehen geblieben. Denn die Gene sind nicht der "Stoff", aus dem Gesundheit und Krankheit bestehen. Es sind die von ihnen kodierten Proteine. Deshalb dürfte in Zukunft die Proteomik mit der Erforschung der Eiweißstoffe und ihrer Funktionen die wichtigste Rolle spielen. - Die Entwicklung aber geht im Endeffekt bis zur Darstellung ganzer Funktionsabläufe in Organismen.

  • Hinzu kommt noch die Epigenetik: Unter diesem Begriff werden jene Aspekte der genetischen Information zusammengefasst, die nicht in der DNA-Sequenz selbst kodiert sind, sondern in Form von Modifizierung und Verpackung des DNA-Moleküls. Durch derartige Mechanismen, die nicht starr vererbt werden, sondern flexibel sind, können in unterschiedlichen Zelltypen trotz identer DNA verschiedene genetische "Programme" realisiert werden. (APA)

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