Nukleinsäuren: DNA & RNA – Der Bauplan des Lebens erklärt

Was sind Nukleinsäuren?

Makromoleküle zur Speicherung und Übertragung genetischer Information. Zwei Typen: DNA (Desoxyribonukleinsäure) und RNA (Ribonukleinsäure).

Monomer: Das Nukleotid

Jedes Nukleotid = stickstoffhaltige Base + Pentose + Phosphatgruppe.

• Basen: Purine (Adenin, Guanin); Pyrimidine (Cytosin, Thymin in DNA / Uracil in RNA).
• Zucker: Desoxyribose (DNA) vs. Ribose (RNA) – 2'-OH-Unterschied.
• Verbindung: 3'-5'-Phosphodiesterbindungen → direkter Rückgrat (5'→3').

DNA: Das genetische Archiv

• Doppelsträngige Helix (antiparallel).
• Basenpaarung: A=T (2 Wasserstoffbrücken), G≡C (3 Wasserstoffbrücken).
• Stabil, langfristige Speicherung. Nukleär (Chromosomen) + mitochondrial.
• Replikation: Semikonservativ, hohe Genauigkeit (Korrekturlesen).

RNA: Der vielseitige Arbeiter

• Einsträngig (faltet sich in komplexe 3D-Strukturen).
• Weniger stabil (2'-OH → basische Hydrolyse).
• mRNA: Trägt Kodiersequenz zum Ribosom.
• tRNA: Adapter – Anticodon + Aminosäure.
• rRNA: Katalytischer Kern des Ribosoms (Ribozyom).
• Regulatorische RNAs: miRNA, siRNA, lncRNA, circRNA – Gensilenzierung, Chromatin-Remodellierung, Gerüstbildung.

Zentrales Dogma

DNA → (Transkription) → RNA → (Translation) → Protein. Reverse Transkription (Retroviren, Retrotransposone) fügt RNA → DNA hinzu.

Warum sie unverzichtbar sind

1. Vererbung: Treue Übertragung über Generationen.
2. Proteinsynthese: Alle zelluläre Struktur/Funktion.
3. Genregulation: Spatio-temporale Kontrolle.
4. Katalyse: Ribozymen, RNase P, Spliceosom.
5. Signalgebung: cAMP, cGMP, ATP (Energiewährung).
6. Abwehr: CRISPR-Cas (prokaryotisch), RNAi (eukaryotisch).
7. Biotechnologie: PCR, Sequenzierung, Gentherapie, mRNA-Impfstoffe, synthetische Biologie.

Ohne Nukleinsäuren kann Leben, wie wir es kennen, nicht existieren.