DNA verstehen: Struktur, Funktion und Replikation

Einleitung

DNA ist das gebräuchliche Akronym für Desoxyribonukleinsäure. DNA enthält die genetischen Informationen eines Organismus, laut der Minnesota State University. Alle Organismen enthalten DNA, die die Synthese essenzieller Proteine und Enzyme ermöglicht. Zudem kann sich DNA in einem Prozess namens Replikation selbst vervielfältigen. Ungefähr 5 Fuß DNA sind im Zellkern jeder Zelle komprimiert und gewickelt.

DNA-Struktur

DNA besteht aus sich wiederholenden Einheiten, die als Nukleotide bezeichnet werden, laut Cleveland Hickman Ph.D., Larry Roberts Sc.D. und Allan Larson Ph.D. in ihrem Buch „Integrated Principles of Zoology.“ Ein Nukleotid besteht aus einer Phosphatgruppe, einer stickstoffhaltigen Base und Desoxyribose, einem Zucker. DNA hat die Form einer verdrehten Leiter, und diese Struktur wird Doppelhelix genannt. Die Phosphatgruppe in DNA ist mit Desoxyribose verbunden und bildet die aufrechten Teile der Leiterstruktur, die Rückgrate genannt werden. Die stickstoffhaltigen Basen bilden die Sprossen zwischen den Rückgraten.

DNA-Rückgrate

Die stickstoffhaltigen Basen verbinden die Rückgrate miteinander. Die beiden Rückgrate sind jedoch antiparallel, was bedeutet, dass die Informationen auf jedem Rückgrat in die entgegengesetzte Richtung gelesen werden. Der Beginn eines Rückgrats ist über stickstoffhaltige Basen mit dem Ende des anderen Rückgrats verbunden.

Stickstoffhaltige Basen

Thymin, Adenin, Guanin und Cytosin sind die vier stickstoffhaltigen Basen, die in DNA vorkommen. Ihre Reihenfolge und Platzierung verleihen DNA ihre verdrehte Form. Thymin kann nur an Adenin binden und Cytosin nur an Guanin. Wenn beispielsweise auf einer Seite eines DNA-Strangs ein Abschnitt des Rückgrats eine Adenin-Base enthalten kann, muss das andere Rückgrat, das mit diesem Abschnitt verbunden ist, eine Thymin-Base haben, um an die Adenin-Base zu binden. Diese spezifischen Paarungen setzen sich entlang der Länge des DNA-Strangs fort. Dies macht die beiden Rückgrate komplementär.

DNA-Funktion

DNA leitet die Synthese von Proteinen und Enzymen, die für das Leben des Organismus notwendig sind. Der Prozess dieser Synthese erfordert mehrere Schritte der Weitergabe von Informationen von der DNA zu anderen Molekülen. Diese Schritte werden Transkription und Translation genannt.

Transkription

DNA enthält die Informationen, die notwendig sind, um Proteine zu erstellen. Aber sie wirkt nicht direkt bei der Proteinsynthese. Ein Vermittler wird verwendet, um Informationen von der DNA zu nehmen, um Protein zu erstellen. Der Vermittler ist ein Molekül namens Boten-RNA (mRNA). Transkription ist der Transfer von Informationen von einem der DNA-Rückgrate zu mRNA. Die Translation folgt dem Transkriptionsschritt.

Translation

Während der Translation heftet sich die mRNA an Ribosomen, die Zellstrukturen sind, die sich direkt außerhalb des Zellkerns befinden. Ribosomen helfen, Proteine zu erstellen. Die mRNA verwendet die Informationen aus der DNA, um zu steuern, welche Aminosäuren verwendet werden, um bestimmte Proteine zu produzieren. Der Prozess der Translation ist so effizient, dass 500 Aminosäuren innerhalb von 30 Sekunden gesammelt und verwendet werden können, um ein Protein zu erstellen.