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Aufbau und Struktur der DNA

Anfang des 20 Jahrhunderts erkannten Biologen erstmals, dass die genetische Information des Menschen sich im Zellkern auf sogenannten Chromosomen befindet. Etwas später konnte herausgefunden werden, dass diese Chromosomen aus zwei Molekülsorten bestehen: aus Proteinen und der Desoxiribonukleinsäure (Abkürzung DNA).

In unterschiedlichen Versuchen, wobei insbesondere die Versuche der Molekulargenetiker Griffith und Avery zu erwähnen sind, konnte bewiesen werden, dass die DNA, die Desoxyribonukleinsäure, der Träger der genetischen Information ist.

Die DNA ist ein kettenförmiges, unverzweigtes Makromolekül. Folgende Bausteine sind in der DNA enthalten:

  • Die Desoxyribose ist ein Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen.
  • An diese Desoxyribose ist eine organische Base gebunden. In der DNA kommen vier organische Basen vor: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin. Die Einheit aus Zucker und Base wird Nukleosid genannt.
  • Bindet zudem ein Phosphorsäurerest am Nucleosid, so entsteht ein Nucleotid. In einem DNA-Molekül sind viele Millionen diesen Nuclotide aneinandergereiht.
  • Die DNA liegt in einer Doppelhelixstruktur vor. Dabei bilden zwei komplementäre Nucleotid-Stränge eine lange, schraubenförmige Struktur aus. Diese Stuktur ähnelt in ihrem Aufbau einer Wendeltreppe.

Die DNA aller Eukrayoten ist mit einer Vielzahl von Proteinen verbunden. Man bezeichnet diese Verpackungseinheit als Chromatin. In ihrer Transportform wird die DNA in ihrer kompaktesten Verpackungsform, als Chromosomen, sichtbar.

DNA-Strang

Replikation der DNA

Bevor Mitose oder Meiose ablaufen können muss die DNA, also die Erbinformation, verdoppelt werden. Dies geschieht im Prozess der Replikation.

Diese Vervielfältigung der DNA erfolgt semikonservativ, das bedeutet, dass der DNA-Doppelstrang in seine Einzelstränge getrennt wird und an diesen Einzelsträngen komplementär neue Stränge gebildet werden.

Proteinbiosynthese

Ein weiteres Thema in der Molekulargenetik in der Oberstufe ist die Proteinbiosynthese. Sie beschreibt den Prozess der Neubildung von Proteinen in Zellen. Während dieses biochemischen Prozesses werden die Informationen, die auf der DNA gespeichert sind übersetzt in eine Aminosäuresequenz, aus der sich letztendlich Proteine zusammensetzen. Diese Proteine sind im menschlichen Körper an zahlreichen Prozessen beteiligt und daher für den Menschen von zentraler Bedeutung.

Die Proteinbiosynthese lässt sich in zwei Schritte unterteilen, in die Transkription, während der die Informtation der DNA in eine Transportform umgeschrieben wird und in die Translation, während der die Information in eine Aminosäuresequenz übersetzt wird.

Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten

Als Genregulation wird die Regulation der Transkription, also der Umschreibung der DNA, bezeichnet. Durch diesen Prozess kann eine Steuerung der Aktivität der Gene erfolgen.

Durch die Genregulation wird somit bestimmt, ob ein Protein, für das die Information auf einem bestimmten Gen gespeichert ist, in der Zelle gebildet wird oder nicht. Durch eine solche Regulation kann auf unterschiedliche Bedürfnisse des Körpers oder auch auf wechselnde Umweltbedingungen reagiert werden.

Man unterscheidet die Genregulation der Prokaryoten, zu denen Bakterien und Archeen zählen und die Genregulation der Eukaryoten, zu denen alle Lebewesen gehören deren Zellen einen Zellkern besitzen.

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Arbeitsblätter zum Ausdrucken zum Thema DNA und Molekulargenetik - Oberstufe

7 DNA - Verpackung und Chromatin Anzeigen Herunterladen
Vlcsnap 2013 03 26 13h33m14s153 Replikation der DNA (Expertenwissen) Anzeigen Herunterladen
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