TEIL III: ALLGEMEINE BIOLOGISCHE GRUNDLAGEN DER PHYSIOLOGIE UND ANATOMIE

 

 

1. Nucleinsäuren: Struktur und Organisation

 

1.1 Aufbau, Struktur, Sequenz

Lange Zeit nahm man an, dass Proteine die Träger der Erbstubstanz darstellen. Erst Mitte der vierzieger Jahre des vergangenen  Jahrhunderts machte man die Entdeckung, dass das Genmaterial aus Nucleinsäuren besteht.

 

Ein wesentliches Merkmal alles Lebendigen ist die Fähigkeit zur Vermehrung der eigenen Art. Form, Gestalt und Eigenschaften werden an die Nachkommen weitergegeben, sie werden vererbt. Genetik ist die Lehre von den Gesetzmäßigkeiten dieser Erbvorgänge.

 

Das Grundmolekül genetischer Information ist die DNA (Desoxyribonuklein-säure): Jede Zelle besteht aus einem Zellkern (Ausnahme: reife Erythrozyten), den Zellorganellen und der Zellhülle (=Zellmembran). Die DNA befindet sich zum ganz großen Teil im Zellkern, nur ein geringer Teil davon kommt außerhalb davon in den Mitochondrien vor.

 

Neben der Nucleinsäure DNS gibt es auch noch die Ribonukleinsäure, die RNS. (Über ihre Funktion siehe weiter unten). 

Die Bausteine der Desoxyribo-nucleinsäuren sind die Nucleotide, die ihrerseits aus drei Komponenten bestehen, einer Säure, einem Zucker und einer Base. Alle Nucleotide miteinander Verbunden ergibt die Desoxyribonucleinsäure. 

a) die Säure:

Sie bildet das "Rückgrat" der DNA und besteht aus Phosphorsäure.

 

b) Der Zucker Desoxyribose:

Wie oben bei den Kohlenhydraten bereits erwähnt, handelt es sich bei der Desoxyribose um ein Zuckermolekül mit fünf Kohlenstoffatomen (Pentose). Sie ist mit der Phosphorsäure verbunden und bildet quasi das Zwischenstück.

 

c)Basen der Nucleotide:

An diesen Zucker angehängt ist jeweils eine Base. Und zwar kommen vier verschiedene Basen in der DNA vor:

  1. Adenin (A):
  2. Guanin (G):
  3. Cytosin (C):
  4. Thymin (T):

Eine DNA entsteht, wenn sich nun viele solcher Nucleotide hintereinander zu einem langen Strang verbinden. Im Falle der DNA des Menschen sind es ca. 3 Milliarden Nukleotide, die hintereinander sich verbinden. Dabei wird die Reihenfolge der Basen, also welche Basen hintereinander folgen, als Primärstruktur bezeichnet. Eine DNA besteht aber nun nicht aus einem solchen langen Strang, sondern aus zwei miteinander verbundenen Stränge. Dabei ist wichtig zu verstehen dass immer nur zwei Basen sich miteinander verbinden können. Es sind dies die Paare:

 

  Adenin (A) --------- Thymin (T)

  Cytosin (C) -------- Guanin (G)

 

Das heißt der eine Nucleotidstrang verbindet sich über die Basenpaarung mit dem anderen Strang. Ein Art Strickleiter entsteht, die wie eine Wendeltreppe angeordnet ist. Diese "Wendeltreppenform" nennt man, analog zur Sekundärstruktur der Proteine, Helix.

Diese Anordnung, und die Tatsache, dass sich immer nur zwei bestimmte Basen miteinander verbinden können hat den enormen Vorteil, das bei Teilung des Doppelstrangs in einen Einzelstrang (und das geschieht z.B. dann wenn die Zelle sich Teilen will und ihre DNA verdoppeln will = Replikation), der jeweilige Einzelstrang spiegelbildlich (komplementär) zum anderen verhält, d.h. wenn ich die Abfolge eines Strangs kenne, kenne ich automatisch die Abfolge des anderen und umgekehrt.

                                            

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