DNA-Struktur

DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist ein großes Molekül, das die Gene enthält, die Anweisungen für die Synthese von Proteinen kodieren. Der Code besteht aus einer Sequenz von sich wiederholenden Untereinheiten oder Nukleotiden. Jedes Nukleotid besteht aus drei Teilen:

1. eine Phosphatgruppe (eine Säure),
2. ein Zucker (im Fall von DNA, Desoxyribose) und
3. ein Ring aus Kohlenstoff- und Stickstoffatomen (der Stickstoff kann eine Bindung mit Wasserstoff eingehen, so dass das Nukleotid basisch ist).

Eine Kette von Nukleotiden (Nukleinsäuren) wird gebildet, indem die Phosphatgruppe eines Nukleotids mit dem Zucker eines benachbarten Nukleotids verknüpft wird. Die Basen ragen von der Seite des Phosphat-Zucker-Rückgrats heraus. Die oben beschriebene 3. Komponente, die Base, die aus einem Ring von Kohlenstoff- und Stickstoffatomen besteht, kommt in 4 Formen für DNA vor. Diese Basen können in zwei Klassen unterteilt werden: die Purinbasen (Adenin und Guanin), die Doppelringe aus Stickstoff- und Kohlenstoffatomen aufweisen, und die Pyrimidinbasen (Cytosin und Thymin), die nur einen einzigen Ring aufweisen.

Ein DNA-Molekül besteht aus zwei Polynukleotidketten, die in Form einer Doppelhelix umeinander gewickelt sind. Die Ketten werden durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Purin- und Pyrimidinbasen zusammengehalten – insbesondere wird Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin gepaart. Somit ist eine Kette in der Doppelhelix komplementär zur anderen.

Von: www.thepepproject.net P = Phosphat; S = Zucker

Proteinsynthese

DNA wird „gelesen“, indem Drei-Basen-Sequenzen verwendet werden, um „Wörter“ zu bilden, die die Produktion spezifischer Aminosäuren steuern. Diese Drei-Basen-Sequenzen, bekannt als Tripletts oder Codons, sind in einer linearen Sequenz entlang der DNA angeordnet. Ein linearer DNA-Abschnitt, der für ein bestimmtes Protein kodiert, wird als Gen bezeichnet. Die Gesamtheit der Gene in der menschlichen Bevölkerung wird als menschliches Genom bezeichnet.

Der größte Teil der DNA ist im Zellkern enthalten (eine kleine Menge befindet sich in den Mitochondrien), aber der größte Teil der Proteinsynthese findet im Zytoplasma der Zelle statt. Da DNA-Moleküle zu groß sind, um durch die Kernmembran in das Zytoplasma zu gelangen, muss eine Nachricht die genetische Information vom Kern in das Zytoplasma tragen. Diese Nachricht wird von Boten-RNA (mRNA; Ribonukleinsäure) -Molekülen übertragen, kleinen einzelsträngigen Nukleinsäuren, die die kodierenden Informationen einzelner Gene enthalten. Der Durchgang von Informationen von DNA zu mRNA im Zellkern wird als Transkription bezeichnet, da die DNA-Sequenz eines einzelnen Gens tatsächlich in eine entsprechende RNA transkribiert wird.

Dann bewegt sich die mRNA in das Zytoplasma, wo sie den Zusammenbau einer spezifischen Sequenz von Aminosäuren zur Bildung des Genproteins steuert – dieser Prozess wird Translation genannt. Die Translation erfolgt an Ribosomen, die entweder frei im Zytoplasma sind oder an das endoplasmatische Retikulum gebunden sind. Somit wird die Synthese eines Proteins durch die Information in seiner DNA mit Hilfe von Botenstoffen (mRNA) und Übersetzern (tRNA) gesteuert.

Im Zellkern wird DNA in RNA transkribiert. Die mRNA trägt die Nachricht aus dem Zellkern zum Ribosom im Zytoplasma, wo die tRNA hilft, die Nachricht zu übersetzen, um ein Protein zu bilden.