DNA verstehen: Struktur, Funktion und Vererbung

DNA, oder Desoxyribonukleinsäure, ist allgemein als der grundlegende Baustein des Lebens bekannt. Diese Moleküle enthalten einen genetischen Code, der die zelluläre Aktivität und biologische Entwicklung in fast allen Lebewesen bestimmt. DNA wird von Eltern vererbt und von Nachkommen geerbt. Sie bestimmt spezifische Merkmale, einschließlich dessen, wie ein Individuum aussehen wird, bis hin zu der Wahrscheinlichkeit, wie lange es wahrscheinlich leben wird. Das vollständige menschliche Genom besteht aus etwa drei Milliarden DNA-Molekülen.

DNA von Eltern

Menschen erhalten einen vollständigen Satz Gene von ihrer Mutter und einen weiteren von ihrem Vater. Gene sind Sequenzen von Nukleotiden, die Informationen zum Aufbau und Erhalt von Zellen enthalten. Gene können die Hautfarbe, den Körpertyp, die Persönlichkeit und sogar den IQ eines Individuums bestimmen. Insgesamt haben Menschen etwa 30.000 verschiedene Gene, die auf 46 Chromosomen verteilt sind. Jedes Chromosom enthält etwas weniger als 1.000 Gene.

Chromosomen

DNA ist im Zellkern einer Zelle zu Chromosomen gewickelt. Abgesehen von Fortpflanzungszellen enthält jede Zelle 46 lineare Chromosomen. Von den 23 Chromosomenpaaren (insgesamt 46) sind 22 in Größe, Form und genetischem Inhalt ähnlich. Diese Chromosomen werden als Autosomen bezeichnet. Das 23. Paar wird als Geschlechtschromosom bezeichnet. Es besteht entweder aus zwei X-Chromosomen oder einer XY-Kombination und bestimmt das Geschlecht eines Individuums. Zellen mit zwei X-Chromosomen ergeben Frauen und Zellen mit einem X- und einem Y-Chromosom ergeben Männer.

DNA-Basen

Vier chemische Basen bilden die DNA-Kodierung: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). Basepaare entstehen, wenn die Basen A und T und die Basen C und G paarweise zusammengehen. Diese Basepaare verbinden sich mit einem Phosphatmolekül und einem Zuckermolekül und bilden eine größere Struktur, die als Nukleotid bekannt ist. Nukleotide sind zu Spiralformationen angeordnet, die als Doppelhelixen bezeichnet werden. Die Doppelhelix ist ähnlich wie eine Leiter aufgebaut – die Sprossen bestehen aus Basepaaren (entweder A&T-Kombinationen oder C&G-Kombinationen) und die Seitenstücke bestehen aus Zucker- und Phosphatmolekülen.

Replikation

Die DNA-Replikation ist entscheidend für neue Zellen. Alle neuen Zellen müssen eine exakte Kopie der DNA haben, die in den Ausgangszellen vorhanden war. Eine Kopie des erblichen „Bauplans“ ist wichtig, weil sie die zelluläre Aktivität und die allgemeine biologische Entwicklung steuert. Glücklicherweise kann jede Strang der Doppelhelix als Muster für die Duplikation dienen.

Einzigartigkeit

Die DNA-Sequenzierung ist beim Menschen einzigartig. Abgesehen von seltenen Fällen von eineiigen Zwillingen werden keine zwei Menschen genau dieselbe DNA haben. Allerdings sind von den etwa drei Milliarden Basepaaren, die das menschliche Genom vervollständigen, mehr als 99 Prozent bei allen Menschen gleich. Der nächste lebende Verwandte des Menschen, der Schimpanse, teilt 96 Prozent unserer DNA. Trotz einer scheinbar hohen Übereinstimmungsrate haben Menschen und Schimpansen immer noch 40 Millionen verschiedene DNA-Moleküle.