Warum ist DNA so wichtig? Einfach ausgedrückt enthält DNA die Anweisungen, die für das Leben notwendig sind.
Der Code in unserer DNA enthält Anweisungen zur Herstellung von Proteinen, die für unser Wachstum, unsere Entwicklung und unsere allgemeine Gesundheit von entscheidender Bedeutung sind.
Über DNA
DNA steht für Desoxyribonukleinsäure. Es besteht aus Einheiten biologischer Bausteine, die als Nukleotide bezeichnet werden.
DNA ist nicht nur für den Menschen, sondern auch für die meisten anderen Organismen ein lebenswichtiges Molekül. DNA enthält unser Erbmaterial und unsere Gene - das macht uns einzigartig.
Aber was macht DNA eigentlich? Lesen Sie weiter, um mehr über die Struktur der DNA zu erfahren, was sie tut und warum sie so wichtig ist.
DNA in Gesundheit, Krankheit und Alterung
Dein expansives Genom
Der vollständige Satz Ihrer DNA wird als Genom bezeichnet. Es enthält 3 Milliarden Basen, 20.000 Gene und 23 Chromosomenpaare!
Sie erben die Hälfte Ihrer DNA von Ihrem Vater und die Hälfte von Ihrer Mutter. Diese DNA stammt aus dem Sperma bzw. der Eizelle.
Gene machen tatsächlich sehr wenig aus Ihrem Genom aus - nur 1 Prozent. Die anderen 99 Prozent helfen dabei, Dinge wie wann, wie und in welcher Menge Proteine produziert zu regulieren.
Wissenschaftler lernen immer mehr über diese „nicht-kodierende“DNA.
DNA-Schäden und Mutationen
Der DNA-Code ist anfällig für Beschädigungen. Tatsächlich wird geschätzt, dass in jeder unserer Zellen täglich Zehntausende von DNA-Schadensereignissen auftreten. Schäden können beispielsweise durch Fehler bei der DNA-Replikation, freie Radikale und UV-Strahlung verursacht werden.
Aber keine Angst! Ihre Zellen verfügen über spezialisierte Proteine, die in der Lage sind, viele Fälle von DNA-Schäden zu erkennen und zu reparieren. Tatsächlich gibt es mindestens fünf Haupt-DNA-Reparaturwege.
Mutationen sind Veränderungen in der DNA-Sequenz. Sie können manchmal schlecht sein. Dies liegt daran, dass eine Änderung des DNA-Codes einen nachgeschalteten Einfluss auf die Art und Weise haben kann, wie ein Protein hergestellt wird.
Wenn das Protein nicht richtig funktioniert, kann dies zu Krankheiten führen. Einige Beispiele für Krankheiten, die aufgrund von Mutationen in einem einzelnen Gen auftreten, sind Mukoviszidose und Sichelzellenanämie.
Mutationen können auch zur Entstehung von Krebs führen. Wenn beispielsweise Gene, die für Proteine kodieren, die am Zellwachstum beteiligt sind, mutiert sind, können Zellen wachsen und sich außer Kontrolle teilen. Einige krebserregende Mutationen können vererbt werden, während andere durch Exposition gegenüber Karzinogenen wie UV-Strahlung, Chemikalien oder Zigarettenrauch erworben werden können.
Aber nicht alle Mutationen sind schlecht. Wir erwerben sie die ganze Zeit. Einige sind harmlos, während andere zu unserer Artenvielfalt beitragen.
Veränderungen, die in mehr als 1 Prozent der Bevölkerung auftreten, werden als Polymorphismen bezeichnet. Beispiele für einige Polymorphismen sind Haar- und Augenfarbe.
DNA und Altern
Es wird angenommen, dass sich mit zunehmendem Alter nicht reparierte DNA-Schäden ansammeln können, die den Alterungsprozess vorantreiben. Welche Faktoren können dies beeinflussen?
Etwas, das eine große Rolle bei den mit dem Altern verbundenen DNA-Schäden spielen kann, sind Schäden durch freie Radikale. Dieser eine Schadensmechanismus reicht jedoch möglicherweise nicht aus, um den Alterungsprozess zu erklären. Es können auch mehrere Faktoren beteiligt sein.
Eine Theorie darüber, warum sich mit zunehmendem Alter DNA-Schäden ansammeln, basiert auf der Evolution. Es wird angenommen, dass DNA-Schäden genauer repariert werden, wenn wir im gebärfähigen Alter sind und Kinder haben. Nachdem wir unsere höchsten reproduktiven Jahre hinter uns haben, nimmt der Reparaturprozess natürlich ab.
Ein weiterer Teil der DNA, der am Altern beteiligt sein kann, sind Telomere. Telomere sind Abschnitte repetitiver DNA-Sequenzen, die sich an den Enden Ihrer Chromosomen befinden. Sie schützen die DNA vor Schäden, verkürzen sich aber auch mit jeder Runde der DNA-Replikation.
Die Verkürzung der Telomere wurde mit dem Alterungsprozess in Verbindung gebracht. Es wurde auch festgestellt, dass einige Lebensstilfaktoren wie Fettleibigkeit, Exposition gegenüber Zigarettenrauch und psychischer Stress zur Verkürzung der Telomere beitragen können.
Vielleicht kann eine gesunde Lebensweise wie die Aufrechterhaltung eines gesunden Gewichts, der Umgang mit Stress und das Nichtrauchen die Verkürzung der Telomere verlangsamen? Diese Frage ist für Forscher weiterhin von großem Interesse.
Woraus besteht DNA?
Das DNA-Molekül besteht aus Nukleotiden. Jedes Nukleotid enthält drei verschiedene Komponenten - einen Zucker, eine Phosphatgruppe und eine Stickstoffbase.
Der Zucker in der DNA heißt 2'-Desoxyribose. Diese Zuckermoleküle wechseln sich mit den Phosphatgruppen ab und bilden das „Rückgrat“des DNA-Strangs.
An jeden Zucker in einem Nukleotid ist eine Stickstoffbase gebunden. Es gibt vier verschiedene Arten von Stickstoffbasen in der DNA. Sie beinhalten:
- Adenin (A)
- Cytosin (C)
- Guanin (G)
- Thymin (T)
Wie sieht DNA aus?
Die beiden DNA-Stränge bilden eine 3-D-Struktur, die als Doppelhelix bezeichnet wird. In der Abbildung sieht es ein wenig aus wie eine Leiter, die zu einer Spirale verdreht ist, in der die Basenpaare die Sprossen und das Zuckerphosphat-Rückgrat die Beine sind.
Darüber hinaus ist anzumerken, dass die DNA im Kern eukaryotischer Zellen linear ist, was bedeutet, dass die Enden jedes Strangs frei sind. In einer prokaryotischen Zelle bildet die DNA eine kreisförmige Struktur.
Was macht DNA?
DNA hilft Ihrem Körper zu wachsen
DNA enthält die Anweisungen, die ein Organismus - Sie, ein Vogel oder eine Pflanze - benötigt, um zu wachsen, sich zu entwickeln und sich zu vermehren. Diese Anweisungen sind in der Sequenz der Nukleotidbasenpaare gespeichert.
Ihre Zellen lesen diesen Code drei Basen gleichzeitig, um Proteine zu erzeugen, die für Wachstum und Überleben wichtig sind. Die DNA-Sequenz, die die Informationen zur Herstellung eines Proteins enthält, wird als Gen bezeichnet.
Jede Gruppe von drei Basen entspricht bestimmten Aminosäuren, die die Bausteine von Proteinen sind. Beispielsweise spezifizieren die Basenpaare TGG die Aminosäure Tryptophan, während die Basenpaare GGC die Aminosäure Glycin spezifizieren.
Einige Kombinationen, wie TAA, TAG und TGA, zeigen auch das Ende einer Proteinsequenz an. Dies weist die Zelle an, dem Protein keine Aminosäuren mehr hinzuzufügen.
Proteine bestehen aus verschiedenen Kombinationen von Aminosäuren. Wenn jedes Protein in der richtigen Reihenfolge zusammengestellt wird, hat es eine einzigartige Struktur und Funktion in Ihrem Körper.
Wie kommt man vom DNA-Code zu einem Protein?
Bisher haben wir erfahren, dass DNA einen Code enthält, der den Zellen Informationen zur Herstellung von Proteinen gibt. Aber was passiert dazwischen? Einfach ausgedrückt geschieht dies in einem zweistufigen Prozess:
Zunächst teilen sich die beiden DNA-Stränge. Dann lesen spezielle Proteine im Kern die Basenpaare auf einem DNA-Strang, um ein intermediäres Messenger-Molekül zu erzeugen.
Dieser Prozess wird als Transkription bezeichnet und das erzeugte Molekül wird als Messenger-RNA (mRNA) bezeichnet. mRNA ist eine andere Art von Nukleinsäure und tut genau das, was der Name schon sagt. Es bewegt sich außerhalb des Kerns und dient als Botschaft an die zelluläre Maschinerie, die Proteine bildet.
Im zweiten Schritt lasen spezialisierte Komponenten der Zelle die Botschaft der mRNA drei Basenpaare gleichzeitig und arbeiteten daran, ein Protein, Aminosäure für Aminosäure, zusammenzusetzen. Dieser Vorgang wird als Übersetzung bezeichnet.
Wo befindet sich DNA?
Die Antwort auf diese Frage kann von der Art des Organismus abhängen, über den Sie sprechen. Es gibt zwei Arten von Zellen - eukaryotische und prokaryotische.
Für Menschen gibt es DNA in jeder unserer Zellen.
Eukaryontische Zellen
Menschen und viele andere Organismen haben eukaryotische Zellen. Dies bedeutet, dass ihre Zellen einen membrangebundenen Kern und mehrere andere membrangebundene Strukturen haben, die Organellen genannt werden.
In einer eukaryotischen Zelle befindet sich DNA im Zellkern. Eine kleine Menge DNA findet sich auch in Organellen, den Mitochondrien, die die Kraftwerke der Zelle sind.
Da im Kern nur wenig Platz vorhanden ist, muss die DNA dicht gepackt sein. Es gibt verschiedene Verpackungsstufen, die Endprodukte sind jedoch die Strukturen, die wir Chromosomen nennen.
Prokaryotische Zellen
Organismen wie Bakterien sind prokaryotische Zellen. Diese Zellen haben keinen Kern oder keine Organellen. In prokaryotischen Zellen befindet sich die DNA in der Mitte der Zelle eng gewickelt.
Was passiert, wenn sich Ihre Zellen teilen?
Die Zellen Ihres Körpers teilen sich als normaler Teil des Wachstums und der Entwicklung. In diesem Fall muss jede neue Zelle eine vollständige Kopie der DNA haben.
Um dies zu erreichen, muss Ihre DNA einen Prozess durchlaufen, der als Replikation bezeichnet wird. In diesem Fall teilen sich die beiden DNA-Stränge. Dann verwenden spezialisierte zelluläre Proteine jeden Strang als Matrize, um einen neuen DNA-Strang herzustellen.
Wenn die Replikation abgeschlossen ist, gibt es zwei doppelsträngige DNA-Moleküle. Ein Satz geht in jede neue Zelle, wenn die Teilung abgeschlossen ist.
Wegbringen
DNA ist entscheidend für unser Wachstum, unsere Fortpflanzung und unsere Gesundheit. Es enthält die Anweisungen, die Ihre Zellen benötigen, um Proteine zu produzieren, die viele verschiedene Prozesse und Funktionen in Ihrem Körper beeinflussen.
Weil DNA so wichtig ist, können Schäden oder Mutationen manchmal zur Entwicklung von Krankheiten beitragen. Es ist jedoch auch wichtig zu bedenken, dass Mutationen von Vorteil sein und auch zu unserer Vielfalt beitragen können.
