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Was ist DNA und wie funktioniert sie?

DNA ist vielleicht das berühmteste biologische Molekül; es ist in allen Formen des Lebens auf der Erde gegenwärtig. Aber was ist DNA oder Desoxyribonukleinsäure? Hier decken wir das Wesentliche ab.

Praktisch jede Zelle in Ihrem Körper enthält DNA oder den genetischen Code, der Sie macht. Die DNA trägt die Anweisungen für die Entwicklung, das Wachstum, die Reproduktion und das Funktionieren alles Lebens.

Unterschiede im genetischen Code sind der Grund, warum eine Person eher blaue Augen hat als braun, warum manche Menschen für bestimmte Krankheiten anfällig sind, warum Vögel nur zwei Flügel haben und warum Giraffen lange Hälse haben.

Erstaunlicherweise würde die gesamte DNS im menschlichen Körper mehr als 300 Mal in die Sonne und zurück gelangen.

In diesem Artikel beschreiben wir die Grundlagen der DNA, woraus sie besteht und wie sie funktioniert.

Was ist DNA?

Kurz gesagt, DNA ist ein langes Molekül, das den einzigartigen genetischen Code jeder Person enthält. Es enthält Anweisungen zum Aufbau der Proteine, die für die Funktion unseres Körpers essentiell sind.

Die DNA-Anweisungen werden von Eltern zu Kind weitergegeben, wobei etwa die Hälfte der DNA eines Kindes vom Vater und die Hälfte von der Mutter stammt.

Struktur

DNA-Stickstoffbasen

DNA ist ein zweisträngiges Molekül, das verdrillt erscheint und ihm eine einzigartige Form gibt, die als Doppelhelix bezeichnet wird.

Jeder der beiden Stränge ist eine lange Sequenz von Nukleotiden oder einzelnen Einheiten aus:

  • ein Phosphatmolekül
  • ein Zuckermolekül namens Desoxyribose, mit fünf Kohlenstoffen
  • eine stickstoffhaltige Region

Es gibt vier Arten von stickstoffhaltigen Regionen, die Basen genannt werden:

  • Adenin (A)
  • Cytosin (C)
  • Guanin (G)
  • Thymin (T)

Die Reihenfolge dieser vier Basen bildet den genetischen Code, der unsere Anweisungen für das Leben ist.

Die Basen der beiden DNA-Stränge sind miteinander verbunden, um eine leiterartige Form zu erzeugen. Innerhalb der Leiter bleibt A immer bei T, und G bleibt immer bei C, um die "Sprossen" zu erzeugen. Die Länge der Leiter wird durch die Zucker- und Phosphatgruppen gebildet.

Verpackungs-DNA: Chromatin und Chromosomen

Karyotyp des Menschen männlich Bildnachweis: National Human Genome Research Institute

Die meiste DNA lebt in den Zellkernen und einige finden sich in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen.

Weil wir so viel DNA haben (2 Meter in jeder Zelle) und unsere Kerne so klein sind, muss die DNA unglaublich sauber verpackt werden.

DNA-Stränge werden um Proteine ​​geschlungen, aufgerollt und umwickelt, die Histone genannt werden. In diesem gewundenen Zustand wird es Chromatin genannt.

Chromatin wird durch einen Prozess, der Supercoiling genannt wird, weiter kondensiert und dann in Strukturen, die Chromosomen genannt werden, verpackt. Diese Chromosomen bilden die bekannte "X" -Form, wie im Bild oben zu sehen ist.

Jedes Chromosom enthält ein DNA-Molekül. Menschen haben 23 Chromosomenpaare oder insgesamt 46 Chromosomen. Interessanterweise haben Fruchtfliegen 8 Chromosomen und Tauben haben 80.

Chromosom 1 ist das größte und enthält etwa 8.000 Gene. Das kleinste ist Chromosom 21 mit etwa 3.000 Genen.

Was ist ein Gen?

Jede DNA-Länge, die für ein spezifisches Protein kodiert, wird als Gen bezeichnet. Zum Beispiel kodiert ein Gen für das Protein Insulin, das Hormon, das hilft, den Zuckerspiegel im Blut zu kontrollieren. Menschen haben etwa 20.000-30.000 Gene, obwohl die Schätzungen variieren.

Unsere Gene machen nur etwa 3 Prozent unserer DNA aus, die restlichen 97 Prozent sind weniger gut verstanden. Es wird angenommen, dass die herausragende DNA an der Regulierung der Transkription und Translation beteiligt ist.

Wie erzeugt die DNA Proteine?

Für Gene, die ein Protein bilden, gibt es zwei Hauptschritte:

Transkription: Der DNA-Code wird kopiert, um Messenger-RNA (mRNA) zu erzeugen. RNA ist eine Kopie von DNA, ist aber normalerweise einzelsträngig. Ein weiterer Unterschied ist, dass RNA nicht die Base Thymin (T) enthält, die durch Uracil (U) ersetzt wird.

Übersetzung: Die mRNA wird durch Transfer-RNA (tRNA) in Aminosäuren umgewandelt.

Die mRNA wird in Abschnitten mit drei Buchstaben gelesen, die Codons genannt werden. Jedes Codon kodiert für eine spezifische Aminosäure oder einen Baustein eines Proteins. Zum Beispiel codiert das Codon GUG für die Aminosäure Valin.

Es gibt 20 mögliche Aminosäuren.

Was ist ein Telomer?

DNA-Telomer-Diagramm

Telomere sind Regionen wiederholter Nukleotide am Ende der Chromosomen.

Sie schützen die Enden des Chromosoms vor Beschädigung oder Verschmelzung mit anderen Chromosomen.

Sie wurden mit den Plastikspitzen auf Schnürsenkeln verglichen, die verhindern, dass sie ausgefranst werden.

Wenn wir älter werden, wird diese schützende Region immer kleiner. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt und die DNA repliziert wird, wird das Telomer kürzer.

In einer Nussschale

Chromosomen sind eng gewickelte DNS-Stränge. Gene sind Abschnitte der DNA, die einzelne Proteine ​​kodieren.

Anders gesagt, DNA ist der Masterplan für das Leben auf der Erde und die Quelle der wunderbaren Vielfalt, die wir um uns herum sehen.

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