Die DNA (Desoxyribonukleinsäure)
Geschichte
- 1868 isolierte Friedrich Miescher (Schweizer Chemiker) Nuklein aus weißen Blutkörperchen und später auch aus Lachseiern
- niemand vermutete aber, dass das Erbmaterial mit diesem Nuklein identisch ist
- die meisten Forscher meinten: nur die Proteine (mannigfaltige Eiweiße) kommen als Träger für die Erbanlagen infrage
- Zusammenhang zwischen Nukleinsäure und ihrer Funktion als Erbmaterial blieb bis Mitte des 20. Jahrhunderts unbekannt
- 1928 Griffith führt ein Experiment mit Bakterien durch:
-Verwendung von 2 verschiedenen Pneumokokken (Erreger einer Lungenentzündung)-Stämme
- S-Stamm (Injektion) rief bei Mäusen tödlich verlaufende Lungenentzündung vor
- R-Stamm harmlos, weil die kapsellosen Zellen von Enzymen des Wirts zerstört worden sind
- abgetötete Bakterien des S-Stammes riefen keine Lungenentzündung hervor
- gleichzeitige Injektion von abgetöteten Bakterien des S-Stammes und lebenden Bakterien des R-Stammes riefen wieder eine Lungenentzündung hervor
- 1944 erster Beweis, dass die DNA Träger der Erbanlagen durch Avery, Mc Carty und Mc Leod
- bauen auf das Versuchergebnis von Griffith auf
- begründen es so: die abgetöteten Zellen des S-Stammes haben ihr Erbmaterial an die Bakterien des R-Stammes gegeben und diese in die pathologe S-Form transferiert
- innerhalb von 10 Jahren gelang es ihnen die Substanz aus dem S-Stamm zu isolieren, die die Fähigkeit zur Kapselbildung übertrug
- beim Hinzufügen dieser Substanz, die sich als Desoxyribonukleinsäure herausstellte, zu einem R-Stamm, haben einige R-Bakterien die Information zur Kapselbildung übernommen
- es ist bewiesen, dass die DNA eine Überträgerfunktion hat
- 1952 dieses Ergebnis wird durch Experimente von Hershey und Chase mit Bakteriophagen bestätigt
- Forschungsarbeiten zur DNA-Struktur durch Francis Crick, Maurice Wilkins, Rosalind Franklin (britische Biochemiker) und James Watson (amerikanischer Biochemiker)
- 1953 mit Hilfe einer Röntgenbeugungsaufnahme des DNA- Moleküls, die Wilkins 1951 lieferte, entwarfen Crick und Watson ein Modell für das Molekül (Doppelhelixmodell), 1962 Nobelpreisträger für Medizin
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Crick und Watson mit ihrem Modell
- Arthur Kornberg (amerik. Biochemiker) gelang es nun eine DNA zu synthetisieren, allerdings noch nicht biologisch aktiv
- 1953 Francis Crick findet heraus, dass die DNA den Bauplan für die Proteine liefert
- 1961 Nirenberg und Mattei forschen weiter, inwelcher Art und Weise die DNA den Bauplan für die Proteine liefert
- 1962 liefert Beweis für Enzyme, die bestimmte Abschnitte der DNA erkennen und das Kettenmolekül dazwischen trennen (Restriktionsenzyme)
- 1967 Kornberg und seine Kollegen an der Stanford Univerity synthetisieren eine biolog. Aktive DNA aus relativ einfachen Bausteinen
- 1973 erstmalig erzeugen Menschen ein Lebewesen mit gezielt manipuliertem Erbgut (DNA-Stücke eines Frosches werden in Bakterien übertragen)
- 1990 French Anderson Kenneth Kulver u. Michael Blease versuchen ein Kind mit angeborenem Immundefekt zu heilen Gentherapie zu kurieren
- 1995 erstmals liegt das Genom eines Bakteriums vollständig entschlüsselt vor
Struktur
- DNA gehört zu den Nucleinsäuren und ist ein Makromolekül
- 3 chemische Grundbausteine: Zuckermoleküle mit 5 Kohlenstoffatomen (Desoxyribose), Phosphetsäurareste, stickstoffreiche organische Basen (Cytosin, Guanin, Thymin, Adenin)
- eine Einheit aus Zucker, Base und Phosphatsäure heißt Nucleotid
- DNA liegt als Doppelstrang vor, ein solcher Strang wird aus den Zucker-Phophat- bändern gebildet
- an diese sind Basen gebunden, welche nach innen gerichtet sind
- die Verteilung der Basen verläuft nach einem bestimmten Muster (siehe Bild 1):
- Cytosin und Guanin liegen einander immer gegenüber (aufgrund der Wasserstoffbrückenbindungen)
- Adenin und Thymin liegen sich ebenfall gegenüber
- daraus ergibt sich, dass der Gehalt von Cytosin u. Guanin und der Gehalt von Adenin und Thymin jeweils gleich ist
- Einzelstränge der DNA nicht identisch, sonder entgegengesetzt (ergänzen einander)
1)
- räumliche Struktur ähnelt einer in sich gedrehten Strickleiter (diese räuml. Struktur heißt Doppelhelix) (siehe Bild 2)
- eine Windung wird von 10 Nucleotiden gebildet
2)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
-eine Kugel des rechten Modells entspricht einem Atom
- die Phosphatatome sind rot dargestellt (ganz außen)
- Sauerstoff ist gelb, Wasserstoff blau und Kohlenstoff dunkelgrau (zusammen Desoxyribose bzw. Zucker)
- die Basen in der Mitte sind hellgrau dargestellt
- jeder Mensch hat DNA-Fäden mit einer Gesamtlänge von 185 Milliarden km (15 mal Sonne-Pluto)
- DNA-Faden 2 Millionenstelmillimeter dünn
- die DNA wickelt sich um sogenannte Histonen (Eiweißklumpen), welche als ,,Verpackungsmaterial dem Schutz der DNA dienen
Bedeutung
- Träger der Erbinformationen
- am Aufbau der Eiweise sind 20 verschiedene Aminosäuren beteiligt, für deren Verschlüsselung ist die DNA zuständig (die Verschlüsselung der genetischen Information für die Eiweißsynthese heißt Genetischer Code):
- die Reihenfolge der Aminosäuren eines Eiweißmoleküls wird durch die Reihenfolge der Basen in der DNA festgelegt
- Verbindung von 3 aufeinanderfolgenden Basen des DNA-Strangs verschlüsseln eine Aminosäure, diese 3 Basen werden als Triplett bezeichnet (dieses nennt man Codon)
- für eine Kombination von den 3 aus den 4 Basen A, T, C, G ergeben sich 4^3=64 Möglichkeiten (die Reihenfolge der Basen ist entscheidend)
- da nur 20 Aminosäuren verschlüsselt werden müssen gibt es für dieselbe Aminosäure verschiedene Codierungsmöglichkeiten
- fast alle Organismen benutzen für die Aminosäurenverschlüsselung die gleichen Basenkombinationen
- es wurden Codetabellen aufgestellt aus denen man aus der Basenreihenfolge die codierte Aminosäure ablesen kann und umgekehrt
- Eiweiße sind sehr bedeutsam:
- z. B. sind sie am Aufbau von Haaren, Sehnen, Muslelfasern, Blutkörperchen... beteiligt (Struktureiweiße)
- Eiweiße steuern Prozesse wie z.B. die Ausbildung von Merkmalen, wie die Farbe einer Blüte
Quellen
-Biologie 10 Sachsen Paetec, Pews-Hocke u. Zabel
-GEO Wissen, März 98
-Encarta Enzyclopädie PLUS 2000
-Internet: http://www.aum.iawf.unibe.ch/vlz/bwl/Gen_Kurs/Gen_Kurs/DNA/strukt02.ht...
Häufig gestellte Fragen zur DNA (Desoxyribonukleinsäure)
Was ist die DNA (Desoxyribonukleinsäure)?
Die DNA ist ein Makromolekül, das zu den Nucleinsäuren gehört und die Erbinformationen trägt.
Wer hat die DNA entdeckt?
Friedrich Miescher isolierte 1868 Nuklein aus weißen Blutkörperchen und Lachseiern. Der Zusammenhang zwischen Nukleinsäure und ihrer Funktion als Erbmaterial blieb jedoch bis Mitte des 20. Jahrhunderts unbekannt.
Wer hat bewiesen, dass die DNA der Träger der Erbanlagen ist?
1944 wurde der erste Beweis dafür durch Avery, Mc Carty und Mc Leod erbracht.
Welchen Beitrag leisteten Crick und Watson zur DNA-Forschung?
Crick und Watson entwarfen 1953 mit Hilfe einer Röntgenbeugungsaufnahme das Doppelhelixmodell der DNA. 1962 erhielten sie dafür den Nobelpreis für Medizin.
Wie ist die DNA aufgebaut?
Die DNA besteht aus drei chemischen Grundbausteinen: Zuckermolekülen mit 5 Kohlenstoffatomen (Desoxyribose), Phosphatsäureresten und stickstoffreichen organischen Basen (Cytosin, Guanin, Thymin, Adenin). Eine Einheit aus Zucker, Base und Phosphatsäure heißt Nucleotid. Die DNA liegt als Doppelstrang vor, wobei die Basen nach innen gerichtet sind und sich immer Cytosin und Guanin bzw. Adenin und Thymin gegenüberliegen.
Was sind Histone und welche Funktion haben sie?
Histone sind Eiweißklumpen, um die sich die DNA wickelt. Sie dienen als Verpackungsmaterial und dem Schutz der DNA.
Was ist der Genetische Code?
Der Genetische Code ist die Verschlüsselung der genetischen Information für die Eiweißsynthese. Die Reihenfolge der Aminosäuren eines Eiweißmoleküls wird durch die Reihenfolge der Basen in der DNA festgelegt. Drei aufeinanderfolgende Basen (Triplett oder Codon) verschlüsseln eine Aminosäure.
Welche Bedeutung haben Eiweiße?
Eiweiße sind am Aufbau von Haaren, Sehnen, Muskelfasern, Blutkörperchen beteiligt (Struktureiweiße) und steuern Prozesse wie z.B. die Ausbildung von Merkmalen, wie die Farbe einer Blüte.
Was sind Restriktionsenzyme?
Restriktionsenzyme sind Enzyme, die bestimmte Abschnitte der DNA erkennen und das Kettenmolekül dazwischen trennen.
Was ist das Doppelhelixmodell?
Das Doppelhelixmodell beschreibt die räumliche Struktur der DNA, die einer in sich gedrehten Strickleiter ähnelt. Eine Windung wird von 10 Nucleotiden gebildet.
- Quote paper
- Kathrin Neidhold (Author), 2000, DNA - Desoxyribose Nukleinsäure, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/99306
