DNA steht für Desoxyribonukleinsäure, das Molekül, das die genetische Information des Menschen und aller anderen lebenden Organismen trägt.
Desoxyribonukleinsäure besteht aus vier chemischen Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. Die Sequenz dieser Basen innerhalb der DNA kodiert die genetische Information.
Menschliche Genome umfassen etwa drei Milliarden chemische Basen. Mehr als 99 Prozent der menschlichen DNA sind von Individuum zu Individuum identisch. Der Großteil der DNA befindet sich im Zellkern, während sich der Rest in den Mitochondrien befindet.
Die Entdeckung der DNA
Obwohl DNA 1869 vom deutschen Biochemiker Frederich Miescher beobachtet wurde, wurde ihre Bedeutung nicht erkannt. Die Doppelhelix-Struktur der DNA wurde fast ein Jahrhundert später von Francis Crick, James Watson, Rosalind Franklin und Maurice Wilkins und 1953 entdeckt.
Die Struktur der DNA
Moleküle, die Nukleotide genannt werden, machen DNA. Jedes Nukleotid umfasst eine Stickstoffbase, eine Zuckergruppe und eine Phosphatgruppe. Die vier zuvor erwähnten Stickstoffbasen bilden Gene, die den Zellen Anweisungen geben, wie sie Proteine produzieren sollen. Ein menschliches Genom hat ungefähr 20.000 Gene.
Die DNA-Struktur besteht aus zwei miteinander verbundenen Strängen chemischer Basen, die eine Spirale bilden, die als Doppelhelix bekannt ist. Stellt man sich die Doppelhelix als Leiter vor, so werden die beiden Seiten von den Phosphat- und Zuckergruppen gebildet, während die Sprossen von den Basen gebildet werden. Diese Basen sind tatsächlich in gepaarten Einheiten. Guanin und Cytosin bilden ein Basenpaar; Adenin und Thymin bilden ein weiteres Basenpaar.
DNA hat die Fähigkeit, sich zu replizieren, sodass ein DNA-Strang in der Doppelhelix als Matrize fungiert, von der die Basensequenzen dupliziert werden. Da DNA-Moleküle so lang sind, sind sie unglaublich eng gewunden, um Chromosomen zu bilden, damit sie in Zellen passen. Ein Chromosom hat ein DNA-Molekül. Menschen haben 23 Chromosomenpaare und die DNA in ihnen trägt Erbinformationen, fast wie eine Blaupause für die nächste Generation.
Tiere und Pflanzen speichern DNA im Zellkern, während sie bei Prokaryonten wie Bakterien im Zytoplasma der Zelle gespeichert wird. Viele Viren enthalten keine DNA und sind stattdessen auf RNA angewiesen. RNA, Ribonukleinsäure, ist der DNA sehr ähnlich und ist wie die DNA für alle Lebensformen essentiell, ist jedoch eher einzel- als doppelsträngig und verwendet Uracil als chemische Base anstelle von Thymin.
In einer DNA-Sequenz kann die Reihenfolge der Basen mithilfe einer Technologie namens DNA-Sequenzierung bestimmt werden. Darüber hinaus kann die Basenordnung in Chromosomen, Genen und einem Genom gefunden werden.
Verwendung für DNA-Tests
Da die DNA Erbinformationen enthält, kann sie Aufschluss darüber geben, ob Krankheiten, von denen andere Familienmitglieder betroffen sind, ein Risiko für eine Person darstellen. Genetische Störungen können diagnostiziert werden und DNA-Tests können auch zeigen, ob eine Person Träger einer genetischen Mutation ist. Wenn dies der Fall ist, könnte das defekte Gen von den Kindern dieser Person geerbt werden.
Neben der Krankengeschichte bestätigen DNA-Tests familiäre Verbindungen. Eine häufige Anwendung des DNA-Fingerabdrucks ist in Vaterschaftsfällen. Es kann auch helfen, Geschwister zu identifizieren, wenn Kinder in jungen Jahren getrennt wurden und wieder vereint wurden.
In der forensischen Wissenschaft wird DNA verwendet, um Verbrechen aufzuklären, wenn Blut-, Haut- oder andere Körperproben an Tatorten entnommen werden. Wenn Leichen aufgrund schlechter Zersetzung nicht identifiziert werden können, wird zu diesem Zweck DNA verwendet.
