DNA

DNA / DNS Grundlagen

DNA bzw. DNS Grundlagen ist das erste Thema im übergeordneten Kapitel Genetik. Wir zeigen euch wie die DNA aufgebaut ist und aus welchen Einzelteilen sie besteht. Hierfür schauen wir uns explizit den Aufbau von Nukleotiden an und wie aus ihnen ein DNA-Strang entsteht.

Themen zur DNA auf dieser Seite

Bevor wir direkt in das Thema DNA einsteigen, sollten wir zuerst die Verwirrung hinter den Abkürzungen DNA und DNS aufklären. Hierzu eine genaue Wortbeschreibung:

Englisch: DNA (DeoxyriboNucleic Acid)

Deutsch: DNS (DesoxyribonNucleinSäure)

Die Begriffe DNA und DNS unterscheiden sich nur in ihrer Herkunft, nicht in ihrer Bedeutung. DNA ist schlichtweg die englische Variante des Begriffs DNS. Geläufiger ist der Begriff DNA, weswegen wir ihn in diesem Artikel verwenden werden. Kommen wir jetzt zum wesentlichen Thema dieses Artikels: Den Aufbau der DNA.

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Wie ist die DNA (Deutsch „Desoxyribonukleinsäure“) aufgebaut?

Die DNA ist aus sogenannten Nukleotiden aufgebaut. Merkt euch diesen Begriff, da er für den Aufbau eines DNA-Stranges wichtig sein wird.

Jedes Nukleotid besteht wiederum aus 3 Teilen:

  • einer Phosphatgruppe (P),
  • dem Zucker Desoxyribose
  • und einer von vier organischen Basen (Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin).

Schauen wir uns zunächst eine vereinfachte Darstellung eines Nukleotids an, bevor wir ins Detail gehen:

Nukleotid

Wenn ihr euch das Schaubild genauer anschaut, seht ihr, dass der Begriff Pentose hier das erste Mal fällt. Bevor Verwirrungen auftreten fangen wir direkt mit diesem Baustein der DNA an.

Die Pentose

Pentose
Eine Pentose ist ein Zucker mit fünf Kohlenstoff-Atomen. Diese sind von 1 bis 5 im Uhrzeigersinn angeordnet (Siehe Symbol-Grafik). Was ihr euch auf jeden Fall merken müsst ist folgendes: Desoxyribose ist Bestandteil des Aufbaus der DNA, wobei Ribose Bestandteil des Aufbaus von RNA ist. (Hier zum RNA Artikel)

Wie man den Bildern entnehmen kann liegt der Unterschied zwischen Desoxyribose und Ribose bei dem fehlenden Sauerstoffatom (O-Atom). Dieses Wissen ist später wichtig um die Verkettung von Nukleotiden zu einem DNA-Strang nachvollziehen zu können. Dazu jedoch später mehr.

Um das sogenannte „DNA-Rückgrat“ (Pentose+Phosphatgruppe) bilden zu können, müssen wir uns zunächst die Phosphatgruppen ansehen. Das ist das P in der oben skizzierten Grafik des Nukleotids.

Was sind Phosphatgruppen (Auch Phosphatreste genannt)?

Phosphatreste

Die Phosphatgruppe dockt in der DNA immer an das 5. C-Atom der Desoxyribose an. Das ist auch der Grund, warum weiter oben in der Skizze des Nukleotids das P an die 5 gekoppelt ist. Warum dort auch die wichtige Zahl 3 auftaucht, erfahren wir später und kann bei der Betrachtung eines einzelnen Nukleotids erstmal außen vorgelassen werden.

Das DNA-Rückgrat besteht also aus der Pentose und der Phosphatgruppe. Warum die Kombination der beiden Bestandteile so genannte werden, kann man am besten grafisch erklären:

DNA-Rückgrat

Wie man den Grafiken entnehmen bildet das DNA-Rückgrat, also die Phosphatgruppe und die Desoxyribose, die Stränge der „DNA-Leiter“. Was die Sprossen zwischen den Strängen sind, schauen wir uns im nächsten Abschnitt genauer an.

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Basen Übersicht

Nachdem wir uns die Phosphatgruppen und die Desoxyribose angeschaut haben, fehlt noch der 3. Teil eines Nukleotids: Die Base.

Wie man oben in der Skizze erkennen kann, verbindet sich die Base in einem Nukleotid an dem 1. C-Atom der Desoxyribose. Wichtige dabei ist, dass es vier organische Basen gibt, die wie folgt aussehen:

Basen (Struktur & Symbol)

Oben haben wir geschrieben, dass es 4 organische Basen gibt, aber warum führen wir hier 5 auf? Die Antwort ist folgende: Es gibt zwei Grundkörper für organische Basen. Sie heißen Pyrimidinbasen und Purinbasen.

Purinbasen: (Adenin, Guanin)

Pyrimidinbasen: (Cytosin, Thymin, Uracil)

Wir sehen also, dass es 5 Basen gibt, die auf zwei verschiedenen Grundkörpern beruhen. Wichtig zu wissen ist, dass Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin in der DNA vorkommen, wobei in der RNA die Base Thymin mit der Base Uracil ausgetauscht wird, sodass dort Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil vorkommen.

Aufgabe der Base in der DNA?

Zwei Nukleotide verbinden sich über die Basen miteinander, wobei immer eine der zwei Purinbasen sich mit einer der beiden Pyrimidinbasen verbindet. Grafisch dargestellt sehen zwei verbundene Nukleotide wie nebenstehend aus.

Nukleotide und Basen

Und wie bildet sich ein DNA-Strang?
Durch die Verknüpfung von mehreren Nukleotiden.

Wie auf dem Bild zu sehen ist, verbindet sich das C3-Atom (3‘) der oberen Pentose mit der Phosphatgruppe des unteren Nukleotids.
Die beiden Stränge der Helix verlaufen gegenläufig, also antiparallel: Dem 5‘-Ende des einen Stranges liegt antiparallel das 3‘-Ende des komplementären Stranges gegenüber. Diese Enden entsprechen dabei den jeweiligen C-Atomen der Ribose.

DNA-Strang

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