Wie ist die DNA aufgebaut?

Wie ist die DNA aufgebaut? Übung

• Beschrifte die schematische Darstellung des Aufbaus der DNA.

  Tipps

  Die Desoxyribose ist ein Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen.

  Lösung

  Das zusammengesetzte Wort „Desoxyribonukleinsäure“ verrät dir die Bausteine der DNS beziehungsweise DNA. Die DNS enthält folgende Bestandteile:

  Die Desoxyribose ist ein Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen: die Ribose. Anstelle der $\ce{OH}$-Gruppe am zweiten Kohlenstoffatom befindet sich dort ein $\ce{H}$-Atom. Im Namen Desoxyribose steht „Desoxy-“ für „ohne Sauerstoff“. An die Desoxyribose ist eine organische Base gebunden.
  In der DNA kommen vier verschiedene Basen vor:

  • die Pyrimidine Cytosin und Thymin und
  • die Purine Adenin und Guanin.

  Durch ein Stickstoffatom sind die Basen über das erste Kohlenstoffatom mit der Desoxyribose verbunden. Diese Einheit aus Zucker und Base nennt man Nukleosid.
  Am fünften Kohlenstoffatom der Desoxyribose ist eine Phosphatgruppe gebunden. Diese Einheit aus Zucker, Base und Phosphatgruppe nennt man Nukleotid. Und als verkürzter Begriff „Nuklein“ kommt dieser auch in der Abkürzung DNS vor. Die Phosphatgruppen wirken übrigens als Säure. Da sie Protonen abgegeben haben, ist das Nukleotid in der DNA negativ geladen.

• Gib die Funktion der DNA wieder.

  Tipps

  Zwei der Antworten sind richtig.

  Deine DNA stimmt in weiten Teilen mit der DNA deiner Eltern überein.

  Lösung

  Die DNA ist der Träger unserer Erbinformation. Genauer gesagt bedeutet das: Die DNA enthält die Informationen für die Ausprägung bestimmter Merkmale. Jeder Mensch hat ein einzigartiges DNA-Profil. So können zum Beispiel Täter und Täterinnen durch DNA-Spuren am Tatort identifiziert werden.

  Die DNA spielt eine zentrale Rolle bei der Vererbung, da sie die genetischen Informationen enthält, die von den Eltern an ihre Nachkommen weitergegeben werden. Durch die sexuelle Fortpflanzung wird die elterliche DNA neu kombiniert, was zu genetischer Vielfalt und einzigartigen Merkmalskombinationen bei den Nachkommen führt.

• Stelle die Basenpaare der DNA und die Anzahl der jeweiligen Wasserstoffbrücken tabellarisch dar.

  Tipps

  Pyrimidine setzen sich aus einem Ring mit sechs Atomen zusammen, Purine aus einem Fünfring und einem Sechsring.

  Lösung

  In der DNA kommen vier verschiedene Basen vor: die Pyrimidine Cytosin und Thymin sowie die Purine Adenin und Guanin.
  Pyrimidine setzen sich aus einem Ring mit sechs Atomen zusammen, Purine aus einem Fünfring und einem Sechsring.

  Die Basen im Inneren der DNA werden über Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten. Dabei lagern sich immer nur bestimmte Basen aneinander: Adenin paart sich über zwei Wasserstoffbrückenbindungen mit Thymin und Guanin über drei Wasserstoffbrückenbindungen mit Cytosin.

• Beschreibe den Aufbau der DNA.

  Tipps

  Eine kovalente Bindung wird auch Atombindung genannt.

  Eine Wasserstoffbrückenbindung bildet sich zwischen einem kovalent gebundenen Wasserstoffatom eines Moleküls und einem stark elektronegativen Atom eines anderen Moleküls aus.

  Lösung

  Mehrere Nukleotide sind über kovalente Bindungen zu einem DNA-Strang verknüpft. Dieser Strang endet auf der einen Seite mit der $\ce{\textbf{OH}}$-Gruppe am dritten Kohlenstoffatom der Desoxyribose und am anderen Ende mit einer Phosphatgruppe am fünften Kohlenstoffatom der Desoxyribose. Aus diesem Grund spricht man von einem 5’-Ende und einem 3’-Ende des DNA-Stranges.

  Die Reihenfolge der Basen, die sogenannte Basensequenz, ist von Mensch zu Mensch verschieden und liefert den genetischen Code, also die Informationen darüber, welche Proteine schließlich gebildet werden.

  Würde die DNA als Einzelstrang vorliegen, wäre sie nicht stabil. Zwei DNA-Einzelstränge sind also zu einem Doppelstrang zusammengelagert. Die Desoxyribose-Phosphat-Einheiten bilden dabei das Rückgrat der DNA und die Basen im Inneren werden über Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten. Dies wird komplementäre Basenpaarung genannt.

• Bestimme, bei welcher Struktur es sich um DNA handelt.

  Tipps

  Du kannst dir das DNA-Molekül wie eine verdrehte Leiter vorstellen.

  Lösung

  Du kannst dir die DNA ein bisschen wie eine Leiter vorstellen: Die Seiten werden durch das Desoxyribose-Phosphat-Rückgrat gebildet und die Sprossen durch die Basenpaare der DNA.

  Im Detail bedeutet das, dass zwei DNA-Einzelstränge zu einem Doppelstrang zusammengelagert sind. Hierbei bilden die Desoxyribose-Phosphat-Einheiten das Rückgrat der DNA und die Basen im Inneren werden über Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten.

• Welcher Aspekt der DNA ist für Vaterschaftsanalysen relevant?

  Tipps

  Tatsächlich ist nur eine Antwort richtig.

  Lösung

  Der Aufbau der DNA wirkt zunächst recht abstrakt. Dennoch wird das Wissen über ihre Struktur in vielfältiger Weise genutzt:

  Ein DNA-Molekül setzt sich aus vielen Millionen Nukleotiden zusammen. Die Reihenfolge der Basen, die als Basensequenz bezeichnet wird, variiert von Mensch zu Mensch und bildet den genetischen Code. Dieser Code findet Anwendung in:

  • der Diagnostik von Erbkrankheiten,
  • der Aufklärung von Kriminalfällen und
  • der Identifizierung biologischer Väter.