DNA-Aufbau einfach erklärt: Doppelhelix, Basen, Replikation

Die DNA ist der Bauplan des Lebens. In fast jeder deiner Zellen steckt sie und enthält die Information für den Bau von Proteinen. Ihr Aufbau ist erstaunlich einfach: Vier verschiedene Bausteine reichen aus, um die ganze Erbinformation zu speichern.

Der Baustein: das Nukleotid

Die DNA ist eine Kette aus Nukleotiden. Jedes besteht aus drei Teilen:

• Phosphatgruppe
• Zucker (Desoxyribose)
• Base: Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) oder Cytosin (C)

Zucker und Phosphat wechseln sich ab und bilden das Rückgrat, die Basen zeigen nach innen.

Die Doppelhelix

Zwei Stränge winden sich wie eine verdrehte Strickleiter umeinander. Die Sprossen sind Basenpaare, zusammengehalten von Wasserstoffbrücken. Das Modell veröffentlichten James Watson und Francis Crick 1953, wesentlich gestützt auf Röntgendaten von Rosalind Franklin und Maurice Wilkins.

Diese komplementäre Basenpaarung bedeutet: Kennst du einen Strang, kennst du auch den anderen. Zu ATG gehört TAC. Daraus folgt auch die Chargaff-Regel: In doppelsträngiger DNA gibt es gleich viel A wie T und gleich viel G wie C.

Die beiden Stränge laufen gegenläufig (antiparallel): Einer verläuft von 5' nach 3', der andere von 3' nach 5'.

Vom Molekül zum Chromosom

Die menschliche DNA umfasst rund 3 Milliarden Basenpaare. Damit sie in den Zellkern passt, ist sie um Proteine, die Histone, gewickelt und stark verdichtet. Vor der Zellteilung wird sie als Chromosom sichtbar, siehe Mitose und Meiose.

DNA und RNA im Vergleich

Wie aus der Information ein Protein wird, erklärt die Proteinbiosynthese.

Die Replikation: So verdoppelt sich die DNA

Vor jeder Zellteilung wird die DNA kopiert. Das geschieht semikonservativ: Jede neue Doppelhelix besteht aus einem alten und einem neuen Strang.

1. Helikase trennt die beiden Stränge und bildet die Replikationsgabel.
2. Primase setzt kurze RNA-Startstücke, die Primer.
3. DNA-Polymerase baut passende Nukleotide an, und zwar nur in 5'-3'-Richtung.
4. Am Leitstrang geht das durchgehend, am Folgestrang in Stücken, den Okazaki-Fragmenten.
5. Ligase verknüpft die Stücke zu einem durchgehenden Strang.

Typische Fehler

• A mit G paaren: Es gilt immer A–T und G–C.
• Uracil in der DNA angeben: U kommt in der RNA vor.
• DNA und Gen gleichsetzen: Ein Gen ist nur ein Abschnitt der DNA.
• Polymerase und Helikase verwechseln: Die eine baut, die andere trennt.

Teste dein Wissen: Fragen mit Lösungen

1. Wie lautet der Gegenstrang zu ATG CCT? – Lösung: TAC GGA
2. Eine DNA enthält 30 % Adenin. Wie viel Guanin? – Lösung: 20 %: T = 30 %, für G und C bleiben 40 %, also je 20 %.
3. Aus welchen drei Teilen besteht ein Nukleotid? – Lösung: Phosphat, Desoxyribose, Base
4. Warum ist ein G-C-Paar stabiler als A-T? – Lösung: Es hat drei statt zwei Wasserstoffbrücken.
5. Was bedeutet semikonservativ? – Lösung: Jede neue Doppelhelix enthält einen alten und einen neuen Strang.
6. Welches Enzym trennt die Stränge? – Lösung: Helikase

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