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Aufbau und Funktion der DNA

Die DNA ist der Bauplan jedes Lebewesens. In dieser Lektion lernst du, wie die Doppelhelix aufgebaut ist, welche Basen sich paaren und wie aus der Basenfolge eine Information für den Bau von Eiweißen wird.

  • Fach: Biologie
  • Klasse 9
  • Thema: Genetik
  • Dauer: 16 Min
  • Niveau: Mittel
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Ein Molekül als Bauplan

Die DNA, deutsch Desoxyribonukleinsäure, liegt im Zellkern und trägt die Erbinformation. Ihre Bausteine heißen Nukleotide, und jedes besteht aus drei Teilen: einem Zucker (Desoxyribose), einem Phosphatrest und einer von vier organischen Basen – Adenin, Thymin, Guanin oder Cytosin, kurz A, T, G und C. Zucker und Phosphat verbinden sich abwechselnd zu einem langen Strang, das ist das Rückgrat. Die Basen hängen wie Zähne nach innen.

Zwei solche Stränge liegen einander gegenüber und sind zu einer Doppelhelix verdrillt, einer Strickleiter, die in sich gedreht ist. Zusammengehalten wird sie durch Wasserstoffbrücken zwischen den Basen, und zwar nach einer festen Regel: A paart immer mit T, G immer mit C. Diese komplementäre Basenpaarung ist der Grund, warum ein Strang genügt, um den anderen zu rekonstruieren. Kennst du die Folge A-T-G-C, kennst du auch den Gegenstrang T-A-C-G.

Die Information steckt in der Reihenfolge der Basen. Ein Abschnitt, der den Bauplan für ein bestimmtes Eiweiß enthält, heißt Gen. Immer drei Basen hintereinander, ein Basentriplett, stehen für eine Aminosäure. Der Weg ist zweistufig: Bei der Transkription wird der Genabschnitt in eine mRNA abgeschrieben, die den Kern verlässt. Bei der Translation lesen die Ribosomen die mRNA Triplett für Triplett ab und hängen die passenden Aminosäuren zu einem Eiweiß zusammen.

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DNA und RNA – zwei Rollen, ein Prinzip

Beide Moleküle sind Nukleinsäuren und arbeiten mit dem gleichen Basenalphabet, fast jedenfalls. Die DNA ist das Archiv: doppelsträngig, stabil, bleibt im Zellkern und wird bei jeder Zellteilung verdoppelt. Die RNA ist die Arbeitskopie: einzelsträngig, kurzlebig, verlässt den Kern und bringt die Information zu den Ribosomen.

Diese Arbeitsteilung hat einen Sinn. Das Original bleibt geschützt an einem Ort, nach außen geht nur eine Kopie eines einzelnen Gens. Ginge die Kopie verloren oder würde sie beschädigt, ist der Bauplan selbst unversehrt – es wird einfach neu abgeschrieben.

DNA

Dauerhafter Speicher der Erbinformation. Bleibt im Zellkern und wird vor jeder Zellteilung identisch verdoppelt.

Beispiele

  • Basenfolge eines Gens: A-T-G-C-C-A
  • beim Menschen auf 46 Chromosomen verteilt
  • Verdopplung vor der Zellteilung (Replikation)

Signalwörter

  • doppelsträngig, Doppelhelix
  • Zucker Desoxyribose
  • Basen A, T, G, C
  • bleibt im Zellkern

RNA

Transportiert eine Kopie eines einzelnen Gens aus dem Kern zu den Ribosomen, wo das Eiweiß gebaut wird.

Beispiele

  • mRNA zur DNA-Folge A-T-G-C-C-A lautet U-A-C-G-G-U
  • mRNA als Boten-RNA auf dem Weg zum Ribosom
  • wird nach Gebrauch wieder abgebaut

Signalwörter

  • einzelsträngig
  • Zucker Ribose
  • statt Thymin steht Uracil (U)
  • verlässt den Zellkern
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Gegenstrang und mRNA bestimmen

Ein DNA-Abschnitt hat die Basenfolge A-T-G-C-C-A. Bestimme den komplementären DNA-Strang und die daraus abgeschriebene mRNA.

Gegeben:

  • DNA-Strang: A-T-G-C-C-A
  • Paarungsregeln in der DNA: A–T und G–C
  • In der RNA steht Uracil (U) anstelle von Thymin

Gesucht:

Komplementärer DNA-Strang und mRNA

Lösung:

  1. Gehe Base für Base vor und setze jeweils die Partnerbase ein: zu A kommt T, zu T kommt A, zu G kommt C, zu C kommt G.
  2. Komplementärer DNA-Strang: T-A-C-G-G-T.
  3. Für die mRNA gilt dieselbe Paarung, nur tritt Uracil an die Stelle von Thymin. Wo in der DNA ein T stünde, steht in der RNA ein U.
  4. mRNA: U-A-C-G-G-U. Die sechs Basen bilden zwei Tripletts, UAC und GGU – sie codieren also zwei Aminosäuren.

Komplementärer DNA-Strang: T-A-C-G-G-T. mRNA: U-A-C-G-G-U. Weil immer drei Basen für eine Aminosäure stehen, ergibt dieser Abschnitt eine Kette aus zwei Aminosäuren.

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Jetzt bist du dran!

Aufgabe 1 von 3

Welche Basenpaarungen kommen in der DNA vor?

Welche Basenpaarungen kommen in der DNA vor?
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Das Wichtigste in Kürze

  • Die DNA ist eine Doppelhelix aus Nukleotiden: Zucker, Phosphat und eine der Basen A, T, G, C.
  • Komplementäre Basenpaarung: A–T und G–C. Deshalb reicht ein Strang als Vorlage für den anderen.
  • Ein Gen ist der Abschnitt, der den Bauplan für ein Eiweiß enthält. Drei Basen codieren eine Aminosäure.
  • Transkription im Kern erzeugt die mRNA, Translation am Ribosom baut daraus das Eiweiß.
  • Typischer Fehler: In der RNA Thymin statt Uracil schreiben. Thymin gibt es nur in der DNA.

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Das solltest du vorher können

Das kommt als Nächstes

  • Proteinbiosynthesein Arbeit
  • Mutationenin Arbeit