Wir wissen jetzt, wie die DNA aufgebaut ist und wie ihre Einzelstränge zusammenfinden und zusammenhalten, doch wie wird die Erbinformation in der DNA kodiert? Wie bestimmt die Abfolge von Stickstoffbasen die Beschaffenheit eines Genprodukts z.B. eines Proteins? Die Antwort liegt im genetischen Code. Der genetische Code ist ein spannendes Thema für sich und gut für einen eigenen Basics-Beitrag.
Daher an dieser Stelle nur soviel: die Basen, also die Buchstaben der DNA bilden „Worte” (Codons). Jedes dieser Codons besteht immer aus genau drei Buchstaben. Bei vier verschiedenen Buchstaben und drei Buchstaben/Basen pro Wort/Codon in beliebiger Kombination ergeben sich 4 hoch 3 = 64 verschiedene mögliche Wörter. Die allermeisten davon können eindeutig in einen von vielen verschiedenen Proteinbausteinen (Aminosäuren) übersetzt (translatiert) werden: das Codon TTC kodiert beispielsweise für die Aminosäure Phenylalanin. Wenn ein Protein z.B. aus 400 Bausteinen besteht, muß ein Stück DNA, in dem die Information für dieses Protein gespeichert ist, mindestens 400 Codons als 1200 Basen enthalten.

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Die letzte Abbildung zeigt zum Abschluß noch die schematische, typische und aus zahlreichen Darstellungen bekannte Form oder Struktur eines DNA-Moleküls: man nennt diese Form Doppelhelix und sie erinnert ein wenig an eine in sich verwundene Wendeltreppe oder Strickleiter. Eine Helix ist eine zylindrisch verlaufende Spiralform. Eine Doppelhelix liegt vor, wenn zwei Helices sich um eine gemeinsame Achse winden. So ist es bei der DNA, die ja meist als Doppelstrang vorliegt: die beiden komplementären Stränge, die aneinandergelagert sich um eine virtuelle Achse winden, bilden eine Doppelhelix.
Die Abbildung weist auch auf die Ausmaße der DNA hin: der Abstand zwischen zwei Basenpaaren beträgt 0,34 nm und eine Windung der Doppelhelix ist 3,4 nm lang.
Für die Aufklärung dieser Struktur im Jahr 1953 erhielten Watson & Crick den Nobelpreis (und verdient hätte ihn genauso sehr Rosalind Franklin), denn erst die Entdeckung der Struktur der DNA ermöglichte es, dieses Molekül zu verstehen und legte den Grundstein der modernen Genetik.

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Bildquellen:

[1] Zephyris, englischsprachige Wiki; creative commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_orbit_animated.gif#/media/File:DNA_orbit_animated.gif

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Kommentare (14)

  1. #1 Skrazor
    23/05/2011

    Wow… Bitte, schreib sofort ein Sachbuch über solche Sachen, weil im Erklären bist du echt Weltmeister! Ich hab das Gefühl du könntest echt jedem alles näher bringen, egal wie kompliziert 🙂

    Schön endlich wieder was von dir lesen zu können. Ich hoffe du hattest einen schönen Urlaub?

    PS: ab wann sind denn blooD’N’Acid fanshirts erhältlich und wo? 😀

  2. #2 KommentarAbo
    24/05/2011

  3. #3 Cornelius Courts
    24/05/2011

    @skrazor: Danke für das Feedback (und der Nachfrage: Urlaub war sehr schön) 🙂

    Ein blooD’N’Acid-Fanshirt? Großartige Idee 😀 Ich werde demnächst mal einen Entwürfe-Wettbewerb ausrufen ;-D

  4. #4 nihil jie
    24/05/2011

    Na… so einen Artikel hätte ich sehr begrüßt als ich vor langer zeit mein Abi gemacht habe. Bio war da nämlich einer meiner Leistungsfächer 😉
    Sehr gut erklärt …

  5. #5 Rahmsen
    24/05/2011

    Im oberen kleinen Absatz über der Abbildung des Doppelstranges schreibst du, dass die rechte Abfolge TCTG ist. In der Abbildung steht aber TCAT. Wenn ich richtig verstanden hab, ginge deine Abfolge auch garnicht, da das dritte Basenpaar TT ist.

  6. #6 Skrazor
    24/05/2011

    Entwürfe-Bewerb? Da bin ich dabei xD

  7. #7 Cornelius Courts
    24/05/2011

    @Rahmsen:

    Im oberen kleinen Absatz über der Abbildung des Doppelstranges schreibst du, dass die rechte Abfolge TCTG ist. In der Abbildung steht aber TCAT. Wenn ich richtig verstanden hab, ginge deine Abfolge auch garnicht, da das dritte Basenpaar TT ist.

    Danke für’s Aufpassen! Du hast natürlich recht.
    Ist inzwischen korrigiert.

  8. #8 roastbeef
    25/05/2011

    Eine Kleinigkeit ist mir noch aufgefallen, die eventuell für etwas Verwirrung sorgen könnte. Du schreibst:
    “Die Pyrimidinbasen, die in der DNA auftreten, heißen Thymin und Cytidin, die Purinbasen sind Guanin und Adenin.”

    Die Pyrimidinbasen sind die beiden Nukleinbasen Thymin und Cytosin. Als Cytidin bezeichnet man jedoch das Nukleosid aus Cytosin und assoziierter D-Ribose. Und um die Sache noch schnell zu vervollständigen: Ein Nukleotid ist schließlich ein Nukleosid mit einem Mono-, Di- oder Triphosphat.

  9. #9 Cornelius Courts
    25/05/2011

    @roastbeef:

    Die Pyrimidinbasen sind die beiden Nukleinbasen Thymin und Cytosin. Als Cytidin bezeichnet man jedoch das Nukleosid aus Cytosin und assoziierter D-Ribose.

    Jap, auch das ist richtig. Die korrekte Bezeichnung findet sich auch in der Abbildung der Strukturformeln.
    Ist korrigiert. Danke.

  10. #10 ursuppe
    14/06/2011

    in der Art wünschte man sich so manchen Wikipedia-Artikel! *thumbs up*

    letztes Jahr meinte ja die NASA sie hätten ein Lebewesen mit Arsen in der DNA entdeckt, was sich dann aber wohl als methodischer Mumpitz herausstellte.

    Gibt es evtl. auch andere künstlich kreierte DNA mit mehr Basen oder anderen Elementen? Interessant ist ja immer warum die Evolution bei diesem Informationsspeicher gelandet ist.

    Hier gibts einen ebenso anschaulichen Überblick über die Informationseigenschaften der DNA

  11. #11 Filsir
    04/01/2015

    Toller Artikel! habe nur eine Frage zur Ableserichtung der DNA-Polymerase: liest diese den Vorlage-Strang nicht in 3′->5′-Richtung ab, weil die Polymerisation der Nukleotide in 5′-3′-Richtung erfolgen muss?

  12. #12 Cornelius Courts
    05/01/2015

    @Filsir: ” liest diese den Vorlage-Strang nicht in 3′->5′-Richtung ab, weil die Polymerisation der Nukleotide in 5′-3′-Richtung erfolgen muss?”

    Völlig richtig, ist ein Tippfehler. Danke für’s Aufpassen 🙂

  13. #13 Dani
    28/06/2016

    Lieber Herr Dr. Courts,
    vielen Dank für diesen ausführlichen Beitrag – hat mir schon sehr geholfen. Allerdings habe ich noch ein Verständnisproblem: die DNA wird ja nach dem Tod durch Desoxyribonukleasen abgebaut. Dennoch findet sich in Knochen, die schon sehr lange liegen, noch immer DNA, die untersucht werden kann. Wie ist es möglich, dass dieses Molekül so lange intakt bleibt (abgesehen von Bodenbeschaffenheit usw.). Gibts da einen chemischen Grund für? Dani

  14. #14 Cornelius Courts
    28/06/2016

    @Dani: danke für die Rückmeldung.

    “Wie ist es möglich, dass dieses Molekül so lange intakt bleibt (abgesehen von Bodenbeschaffenheit usw.). Gibts da einen chemischen Grund für? ”

    Das liegt daran, daß die “Halbwertszeit” von DNA in Knochen wesentlich länger ist als in anderen Geweben. Das hat v.a. mit der Zugänglichkeit von Wasser zu tun, da die (meisten und wichtigsten) enzymatischen Abbaureaktionen ein feuchtes Milieu brauchen, um ablaufen zu können. Grundsätzlich ist die DNA-Degradierung (nicht ganz linear) assoziiert mit den Faktoren Zeit, Temperatur und eben der Gegenwart von Wasser und es gibt durchaus eine maximale Dauer, die DNA, auch in Knochen, überstehen kann. Einer Schätzung zufolge dauert es in Knochen 521 Jahre, bis die Hälfte der Bindungen in einem DNA-Molekül zerstört sind (https://rspb.royalsocietypublishing.org/content/279/1748/4724), das ergibt eine Nukleotid-Fragmentierungsrate von 5.5 × 10e-6 pro Jahr.
    Aus diesem Modell folgt, daß (mitochondriale) DNA nach ca. 6,8 Mio Jahren bis auf eine durchschnittliche Länge von einem Nukleotid degardiert und damit nicht mehr analysierbar ist.