DNA
DNA (Desoxyribonukleinsäure)
Die DNA (englisch: deoxyribonucleic acid, deutsch: Desoxyribonukleinsäure, DNS) ist das zentrale Molekül der Vererbung in nahezu allen bekannten Lebewesen. Sie enthält die Bauanleitung für Proteine und damit die Grundlage für Aufbau, Funktion und Regulation von Zellen und Organismen. Chemisch besteht die DNA aus zwei langen Ketten von Nukleotiden, die sich zu einer Doppelhelix winden. Jede Kette setzt sich aus vier Basen – Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin – zusammen. Die Abfolge dieser Basen bildet den genetischen Code. Durch diesen Code können Zellen Proteine nach präzisen Vorgaben herstellen, was Entwicklung, Stoffwechsel und Anpassungsfähigkeit des Lebens ermöglicht. DNA findet sich vor allem im Zellkern (als Chromosomen), bei Bakterien im Cytoplasma und in einigen Zellorganellen wie den Mitochondrien oder Chloroplasten. Diese universelle Struktur macht DNA zu einem der zentralen Merkmale biologischer Systeme. Sie ist stabil genug, um Informationen über viele Generationen weiterzugeben, aber auch flexibel genug, um Mutationen und damit evolutionäre Veränderungen zu ermöglichen.
Struktur und Aufbau
Die DNA besteht aus Nukleotiden, die jeweils einen Zucker (Desoxyribose), eine Phosphatgruppe und eine der vier Basen enthalten. Zwei Nukleotidstränge verbinden sich über Wasserstoffbrücken zwischen den Basenpaaren Adenin–Thymin und Guanin–Cytosin. Diese komplementäre Basenpaarung ermöglicht eine präzise Verdopplung der Erbinformation. Das charakteristische Doppelhelix-Modell wurde 1953 von James Watson und Francis Crick vorgestellt und basiert auf den Röntgenbeugungsdaten von Rosalind Franklin. Innerhalb der Zelle ist DNA nicht frei schwebend, sondern eng mit Proteinen verknüpft, die für Verpackung und Regulation sorgen. Bei Eukaryoten ist sie zu Chromosomen organisiert, während sie bei Prokaryoten meist in ringförmiger Form vorliegt. Diese strukturelle Organisation ermöglicht nicht nur eine kompakte Speicherung, sondern auch einen gezielten Zugriff auf Gene. Der Aufbau der DNA erklärt zugleich ihre Funktion als stabiles, aber veränderbares Informationssystem. Jede Zelle enthält eine große Zahl von Basenpaaren, deren exakte Reihenfolge die individuellen Merkmale eines Organismus bestimmt.
Funktion und Bedeutung
Die Hauptaufgabe der DNA besteht darin, genetische Information zu speichern und weiterzugeben. Bei der Zellteilung wird sie nahezu fehlerfrei kopiert, sodass Tochterzellen denselben genetischen Bauplan erhalten. Bestimmte Abschnitte der DNA, die Gene, dienen als Vorlage für die Herstellung von RNA und anschließend Proteinen. Diese Proteine steuern Stoffwechselprozesse, bauen Strukturen auf und regulieren Signalwege innerhalb der Zelle. Veränderungen in der DNA – sogenannte Mutationen – können neue Eigenschaften hervorbringen, aber auch Krankheiten verursachen. Dadurch ist DNA sowohl Motor der Evolution als auch Grundlage genetischer Störungen. Fortschritte in der Molekularbiologie und Genetik haben das Verständnis der DNA in den letzten Jahrzehnten stark erweitert. Heute können Wissenschaftler DNA gezielt analysieren, sequenzieren und verändern, was in Medizin, Forensik und Biotechnologie Anwendung findet. So dient die DNA nicht nur als Träger des Erbguts, sondern auch als Werkzeug zur Erforschung und Nutzung biologischer Prozesse. Ihre universelle Bedeutung macht sie zu einem der wichtigsten Forschungsfelder der modernen Naturwissenschaften.
