Entdeckung der DNA – Watson und Crick
Tauche ein in die spannende Geschichte der DNA-Entdeckung! Vom ersten Nuklein über den Zuckeranteil der Nukleinsäure bis hin zur räumlichen Struktur - der Doppelhelix. Erfahre mehr über die Meilensteine und die Pioniere dieser revolutionären Erkenntnisse. Interessiert? Lass uns gemeinsam die faszinierende Welt der Biologie erkunden!
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Grundlagen zum Thema Entdeckung der DNA – Watson und Crick
Die Entdeckung der DNA – Biologie
Heutzutage wissen wir, dass die DNA die Erbinformation eines jeden Lebewesens trägt. Außerdem wissen wir, dass die DNA eine Nukleinsäure ist, die sich aus verschiedenen Desoxyribonukleotiden zusammensetzt. Noch vor weniger als einhundert Jahren dachte man allerdings, dass Proteine die Träger der Erbinformation sind. Was führte also zu den neuen Erkenntnissen? Wie wurde die DNA entdeckt? Diese und noch viel mehr Fragen sollen in einer Historie zur DNA geklärt werden.
Die Entdeckung der DNA – Zeitstrahl
Die wichtigsten Schritte zur Entdeckung der DNA lassen sich in den folgenden Stichpunkten zusammenfassen:
- 1896: Der Schweizer Friedrich Miescher extrahierte aus Eiter eine Substanz, die er als Nuklein bezeichnete.
- 1885–1894: Der Deutsche Albrecht Kossel isolierte erstmals die Nukleinbasen. Das gelang ihm unter Anwendung der von Richard Altmann entwickelten Methoden zur Aufspaltung des Nukleins in Proteine und Nukleinsäure. Anschließend benannte er die Basen Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin und befand sie eindeutig als Bausteine der Nukleinsäure.
- 1929: Der Litaue Phoebus Levene identifizierte den Zuckeranteil der Nukleinsäure als Desoxyribose – fortan sprach man von der Desoxyribonukleinsäure (Abk.: DNA). Außerdem nahm er eine kettenartige Struktur der DNA an.
- 1943: Der Kanadier Oswald Avery fand heraus, dass die Weitergabe von Erbinformationen auf der Weitergabe von DNA beruht.
- 1952: Die Britin Rosalind Franklin und ihr Doktorand nahmen das Röntgendiagramm der DNA auf.
- 1953: Der Amerikaner James Watson und der Brite Francis Crick wiesen die räumliche Struktur der DNA nach – die Doppelhelix.
Natürlich kann man diese Punkte auch in einem Zeitstrahl darstellen:
Im Folgenden wollen wir uns etwas genauer mit der Entschlüsselung der räumlichen Struktur der DNA befassen.
Die Entdeckung der DNA – Entschlüsselung der räumlichen Struktur
Heutzutage wird die Entdeckung der DNA-Struktur, der Doppelhelix, den Wissenschaftlern James Watson und Francis Crick zugeschrieben. Doch auch weitere Wissenschaftler waren an der Entschlüsselung der räumlichen Struktur beteiligt: Maßgeblich Maurice Wilkins und Rosalind Franklin, ein Forscher und eine Forscherin am King’s College in London.
Damals gab es einen regelrechten Wettlauf um die Entschlüsselung der DNA‑Struktur. So beschäftigten sich Watson und Crick zunehmend mit dem Forschungsgebiet des Erbguts, obwohl sie eigentlich an anderen Projekten arbeiteten. Auch in der Forschungsgruppe von John Randall am King’s College wurde eifrig an der DNA geforscht. Zunächst arbeiteten Wilkins und Franklin als Teil des Forschungsteams Hand in Hand – es kam allerdings schnell zu Uneinigkeiten und Konflikten, nicht zuletzt durch eine unklare Trennung der Aufgabengebiete. So redeten sie fortan kaum miteinander und hielten Forschungsfortschritte voreinander zurück.
Franklin machte viele Röntgenaufnahmen von der DNA. Unter anderem entstand dabei das sogenannte Foto 51 – ein Röntgendiagramm, das die Struktur der DNA erahnen lässt. Franklin hatte allerdings noch kein fundiertes Modell gefunden, das die Annahme einer Doppelhelixstruktur unterstützte.
Ein Assistent von Franklin zeigte Wilkins das Foto 51. Dieser wiederum zeigte es – ohne Einwilligung von Franklin – Watson und Crick, mit denen er im regelmäßigen Austausch stand. Watson konnte von der Röntgenaufnahme eindeutig auf die Doppelhelixstruktur schließen. Mit ihrem Vorwissen zu den Nukleinbasen und Basenpaarungen konnten Watson und Crick die gesamte Molekularstruktur der DNA herleiten.
Im Jahr 1962 erhielten Watson und Crick zusammen mit Wilkins den Nobelpreis für Medizin. Franklin war zu diesem Zeitpunkt bereits an einer Krebserkrankung verstorben und konnte deswegen nicht nominiert werden. In den Dankesreden der anderen Wissenschaftler wurde Franklin nicht erwähnt.
Die Entdeckung der DNA – Zusammenfassung
Dieses Video aus der Biologie thematisiert die Entdeckung der DNA – insbesondere die Entschlüsselung ihrer räumlichen Struktur. Außerdem weißt du nun, dass neben den Wissenschaftlern Watson und Crick auch Wilkins und insbesondere die Wissenschaftlerin Franklin eine große Bedeutung bei der Entdeckung der DNA hatten. Auch zum Thema Entdeckung der DNA findest du interaktive Übungen und ein Arbeitsblatt.
Transkript Entdeckung der DNA – Watson und Crick
In den frühen 1950er-Jahren wurde die Suche nach dem Geheimnis der DNA-Struktur zu einem Wettlauf, der von Rivalität und gescheiterten Partnerschaften geprägt war. Zu diesem Wettlauf traten zwei Mannschaften an: Francis Crick und James Watson, ein Physiker und ein Genetiker von der Universität Cambridge, sowie Maurice Wilkins und Rosalind Franklin, ein ehemaliger Kernphysiker und eine Biophysikerin vom Kings College, London. Sie bildeten sehr unterschiedliche Partnerschaften. Watson und Crick hatten sich zusammengetan, weil sie die DNA leidenschaftlich interessierte. Für Franklin war das einfach nur ein Problem, das sie lösen sollte. Wilkins und Franklin wussten, dass das DNA-Molekül zu klein war, um es zu sehen. Deshalb verwendeten sie Röntgenstrahlen, um Hinweise über seine Form zu erhalten. Der Plan war, dass Franklin einzelne DNA-Stränge sorgfältig fotografieren sollte, damit Wilkins diese Bilder nutzen konnte, um die Struktur des Moleküls zu entschlüsseln. Franklin glaubte jedoch, dass sie beauftragt wurde, das DNA-Problem im Alleingang zu lösen und alle Hoffnungen auf eine Zusammenarbeit waren verloren. Es ist ziemlich klar, dass, wenn man das Entschlüsseln der DNA-Struktur als einen Wettlauf betrachtet, wir diesen Wettlauf schon sehr früh verloren haben, da wir eine Zusammenarbeit für unmöglich hielten. Franklin führte ihre Forschung allein fort und produzierte Dutzende von DNA-Bildern, einschließlich „Foto 51“ – das ein X in der Mitte des DNA-Moleküls zeigte; ein Muster, das auf eine helikale Struktur hinwies. Franklin hatte nicht bemerkt, wie nah sie ganz allein schon der Lösung des Rätsels gekommen war. Während dessen begegnete an der Universität Cambridge das gegnerische Team von Crick und Watson der Herausforderung dadurch, dass es Modelle dazu entwickelte, wie es sich DNA vorstellte – vielleicht wie ein Kreuz oder eine Helix. Sie versuchten Modelle zu erstellen, die Sinn ergaben, weil sie wussten oder wenigstens die tiefe Einsicht hatten, dass, wenn sie die Struktur kannten, ihnen diese erzählen konnte, wie das genetische Material funktioniert. Wir missachteten hier alle Regeln, indem wir uns kaum um die Beweise scherten. Wir wollten einfach versuchen, eine schöne Struktur zu entwickeln, die gleichzeitig chemischen Regeln gehorchte. Aber dieses Rätsel konnte nicht allein durch Vermutungen gelöst werden und ohne irgendwelche konkreten Daten begannen auch ihre Pläne auseinanderzufallen. Während eines Besuchs in London zeigte Wilkins Watson dann einige der Forschungsarbeiten, die Wissenschaftler am King`s College produziert hatten, darunter Franklins „Foto 51“. Es war eine perfekte Helix! Es war ein kreuzähnliches Muster – das bedeutete, dass es eine Helix gab und ich sagte: ‚Maurice, du musst Modelle bauen!‘ Durch das Scheitern Wilkins Partnerschaft mit Franklin fiel es deshalb Crick und Watson zu, das Geheimnis zu lösen. Am 23. Februar 1953 enthüllten Crick und Watson die Doppelhelix: den Schlüssel zur Struktur unserer Gene. Neun Jahre später, 1962, teilten sich Francis Crick und James Watson den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin zusammen mit Maurice Wilkins. Rosalind Franklin starb 1958 an Krebs. Für ihre Rolle beim Fotografieren der DNA-Struktur wurde sie nie offiziell geehrt. Dennoch sind es diese vier Wissenschaftler, denen heute die Lösung eines der wichtigsten biologischen Rätsel aller Zeiten zugeschrieben wird, des der DNA-Doppelhelix.
Entdeckung der DNA – Watson und Crick Übung
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Gib an, wer daran arbeitete, die Struktur der DNA zu entschlüsseln.
TippsMaurice Wilkins arbeitete mit einer Biophysikerin zusammen.
Die Initialen der Forscher/-innen lauten: F. C., J. W., M. W. und R. F.
LösungDie Namen der vier Forscher/-innen lauten:
- Francis Crick
- James Watson
- Maurice Wilkins und
- Rosalind Franklin.
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Gib an, in welchem Zeitraum die intensive Erforschung der DNA begann.
TippsIn der gesuchten Zeit waren Autos und Busse bereits beliebte Fortbewegungsmittel.
LösungIn den frühen 1950er-Jahren begann die intensive Forschung nach der Struktur der DNA. 1953 wurde das Modell der Doppelhelix enthüllt und 1963 wurde einigen der beteiligten Forschern der Nobelpreis verliehen.
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Erläutere, wie die Forscher bei der Entschlüsselung der DNA-Struktur vorgingen.
TippsWatson und Crick arbeiteten sehr anschaulich und bauten Modelle.
Wilkins beauftragte Franklin, mittels Röntgenstrahlung Fotos zu erstellen.
LösungWatson und Crick hatten sich zusammengetan, weil sie die DNA leidenschaftlich interessierte. Sie entwickelten Modelle dazu, wie sie sich die Struktur der DNA vorstellten.
Für Franklin ging es einfach nur um ein Problem, das sie lösen sollte. Franklin fotografierte einzelne DNA-Stränge sorgfältig, damit Wilkins diese Bilder nutzen konnte, um die Struktur des Moleküls zu entschlüsseln. Ihre Partnerschaft scheiterte später.
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Stelle dar, wie die Forscherteams arbeiteten.
TippsDer gedankliche Weg über das Modell zur Vorstellung führte Watson und Crick schließlich zur Struktur der DNA.
LösungFrancis Crick und James Watson, ein Physiker und ein Genetiker von der Universität Cambridge, versuchten mit Hilfe von Modellen die Struktur der DNA zu verstehen. Sie enthüllten letztlich die Struktur der DNA als Doppelhelix.
Maurice Wilkins und Rosalind Franklin, ein ehemaliger Kernphysiker und eine Biophysikerin vom Kings College in London dagegen, arbeiteten mit genauen Fotos, die sie mittels Röntgenstrahlung hergestellt hatten. Das wichtige Foto 51 entstand durch Rosalind Franklin.
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Nenne den entscheidenden Hinweis, der Watson auf die richtige Idee brachte.
TippsDas Wort Helix bedeutet Spirale.
Wilkins forschte am Kings' College in London.
LösungDer entscheidende Hinweis war das Foto 51, dass Franklin am King's College in London gemacht hatte. Wilkins zeigte Watson dieses Foto. Hier wurde die Struktur der DNA als Helix (Spirale) erkannt.
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Beschreibe, wie es Watson und Crick gelang, die Struktur der DNA zu entschlüsseln.
TippsWatson und Crick gingen den ungewöhnlichen Weg, zunächst ein Modell zu entwickeln, um daraufhin die Struktur und Funktion des Moleküls zu erkennen.
LösungWatson und Crick entwickelten zunächst Modelle. Sie stellten sich vor, dass die Struktur ein Kreuz oder eine Helix sein könnte. Wenn sie die Struktur kannten, würden sie auch herausfinden, wie das genetische Material funktioniert.
Beweise waren ihnen zunächst unwichtig.
Während eines Besuchs in London zeigte Wilkins Watson Forschungsarbeiten, die Wissenschaftler am Kings' College produziert hatten. Franklins Foto 51 lieferte Watson und Crick den entscheidenden Hinweis zur Struktur den DNA. Das Foto zeigte eine perfekte Helix.
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Hallo Leonhardthevi,
wir bedauern zutiefst, dass der Fehler bezüglich des Todesdatums von Rosalind Franklin in unserem Video noch nicht korrigiert wurde. Wir schätzen Ihr Feedback und verstehen, wie wichtig es ist, solche Ungenauigkeiten auszuräumen.
Ich habe inzwischen einen Hinweis im Video eingefügt, der den Fehler klarstellt.
Dieses Video wurde nicht intern von uns produziert, sondern stammt von einem unserer Partner. Daher sind wir darauf angewiesen, dass unser Partner die notwendigen Schritte unternimmt, um den Fehler zu korrigieren.
Wir werden uns erneut in Verbindung setzen, um sicherzustellen, dass die Korrektur vorgenommen wird.
Nochmals vielen Dank für Ihren Hinweis und Ihre Geduld!
Beste Grüße aus der Redaktion
Leider wurde der Fehler, dass Rosalind Franklin im Jahre 1958 verstarb und nicht, wie im Video fälschlicherweise behauptet, 1985, bis jetzt nicht korrigiert.
Hallo Kordilla Emag,
da hast du völlig recht! Der Fehler wurde vermerkt und wird baldmöglichst korrigiert. Vielen Dank für den Hinweis!
Liebe Grüße aus der Redaktion
Rosalind Franklin starb nicht 1985 sondern 1958 - deshalb hat sie den Nobelpreis nicht bekommen