DNA Aufbau
Die DNA ist das zentrale Element der Genetik und deshalb in der Biologie von herausragender Bedeutung. In diesem Artikel erklären wir dir, aus welchen Bestandteilen die DNA besteht und wie ihre Doppelhelix-Struktur aufgebaut ist.
Tipp: Am Ende dieses Artikels findest du eine kurze Zusammenfassung mit den wichtigsten Infos zum Aufbau der DNA auf einen Blick! |
Was ist die DNA - einfach erklärt!
Die DNA besteht aus sogenannten Nukleotiden. Ein Nukleotid wiederum setzt sich aus drei Teilen zusammen:
Einem Phosphatrest
Dem Zucker Desoxyribose
Einer von vier organischen Basen (Adenin, Guanin, Cytosin oder Thymin)
Hier siehst du, wie die Bestandteile der DNA schematisch dargestellt werden:
Abb. 1: Bestandteile der DNA/RNA
aus: STARK: Abitur-Training - Biologie Band 1, S. 62
Für die Betrachtung der DNA kannst du sowohl den Zucker Ribose als auch die Base Uracil ignorieren. Sie sind Bestandteile der, deren Aufbau dem der DNA sehr ähnlich ist.
Desoxyribose und Ribose sind sogenannte Pentosen, also Zuckermoleküle mit 5 C-Atomen. Diese fünf C-Atome werden im Uhrzeigersinn nummeriert:
Abb. 2: Pentose mit nummerierten C-Atomen
aus: STARK: Abitur-Training - Biologie Band 1, S. 62
Die Verbindung aus einem Zucker und einer Base wird Nukleosid genannt. Die Verbindung aus Zucker, Base und Phosphatrest ergibt das Nukleotid, den Baustein der DNA, den wir oben bereits erwähnt hatten.
Hier sind Nukleosid und Nukleotid schematisch dargestellt. Du siehst, dass der Phosphatrest über das C5-Atom (5‘) an den Zucker gebunden ist, die Base ist mit dem C1-Atom (1‘) des Zuckers verknüpft.
Abb. 3: Symbolische Darstellung der Nukleinsäure-Bausteine
aus: STARK: Abitur-Training - Biologie Band 1, S. 63
Das Nukleotid ist von zentraler Bedeutung für den Aufbau der DNA, also präge dir dieses Schaubild gut ein!
IMPORTANT TO KNOW
!! Die Abkürzung DNA steht für den englischen Begriff deoxyribonucleic acid. Im Deutschen spricht man von der Desoxyribonukleinsäure, abgekürzt DNS. DNS und DNA haben also die gleiche Bedeutung, nur in unterschiedlichen Sprachen. Wir benutzen hier den Begriff DNA, da dies die geläufige Bezeichnung ist !!
Wie ist die Doppelhelix-Struktur der DNA aufgebaut?
Die DNA besteht aus vielen aneinander geketteten Nukleotiden. Wie diese Nukleotide miteinander verknüpft sind, und was es mit Primär-, Sekundär- und Tertiärstruktur der DNA auf sich hat, erfährst du jetzt.
Primärstruktur der DNA Doppelhelix
Der Phosphatrest eines Nukleotids ist mit dem C3-Atom (3‘) eines weiteren Nukleotids verbunden. So entsteht eine lange Kette von miteinander verbundenen Nukleotiden. Diese Kette bezeichnet man auch als Polynukleotidstrang. Die beiden Enden eines Polynukleotidstrangs sind nie identisch. Ein Phosphatrest befindet sich immer nur an einem Ende der Kette. Dadurch ergibt sich die sogenannte Polarität, die „Richtung“ der Kette (hier 5‘ --> 3‘).
Der Polynukleotidstrang ist die sogenannte Primärstruktur der DNA.
Abb. 4: Ausschnitt aus einem Polynukleotidstrang (Primärstruktur) der DNA/RNA
aus: STARK: Abitur-Training - Biologie Band 1, S. 63
Sekundärstruktur der DNA-Doppelhelix
Die DNA besteht aus zwei gegenläufig zueinander verlaufenden Polynukleotidsträngen, die über Bindungen zwischen den Basen miteinander verknüpft sind. An das C1-Atom (1‘) des Zuckers eines jeden Nukleotids ist eine der vier bereits erwähnten Basen gebunden (Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin). Zwischen den Basen der Nukleotide zweier Stränge bilden sich sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen, die die Basenpaare und damit beide Stränge der DNA miteinander verbinden.
Hier kommt ein weiterer Begriff ins Spiel, den du kennen solltest: Die komplementäre Basenpaarung. Wasserstoffbrückenbindungen können sich nämlich nicht beliebig zwischen den vier Basen bilden, sondern nur zwischen den Paaren Adenin – Thymin und Cytosin – Guanin. Durch diese Bindungsverhältnisse ergibt sich zwangsläufig die sogenannte Antiparallelität, die gegenläufige Polarität der beiden Ketten des DNA-Doppelstrangs (5‘ → 3‘ und 3‘ → 5‘).
Die gegenläufig zueinander verlaufenden Polynukleotidstränge, die durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen komplementären Basen miteinander verbunden sind, nennt man Sekundärstruktur der DNA.
Abb. 5: Sekundärstruktur der DNA
aus: STARK: Abitur-Training - Biologie Band 1, S. 64
Tertiärstruktur der DNA-Doppelhelix
In der Realität sieht der DNA Aufbau noch etwas anders aus als im Schaubild: Die räumliche Struktur der DNA ist ein schraubig gewundener Doppelstrang, die sogenannte Doppelhelix. Dieser Begriff und die Abbildung der Tertiärstruktur der DNA sind dir mit Sicherheit schon einmal begegnet.
Abb. 6: Tertiärstruktur der DNA (schraubig gewundene Doppelhelix)
aus: STARK: Abitur-Training - Biologie Band 1, S. 65
IMPORTANT TO KNOW
!! Der Aufbau der RNA (Ribonukleinsäure) ist dem der DNA sehr ähnlich. Statt der Desoxyribose ist der Zucker der RNA die Ribose. Statt der Base Thymin findet man in der RNA Uracil, das sich ebenfalls mit Adenin paart. Mehr zur RNA erfährst du auf StudySmarter !!
Das Wichtigste zum DNA Aufbau im Überblick!
- Ein Phosphatrest, der Zucker Desoxyribose und eine der vier Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin bilden ein Nukleotid
- Eine Kette von Nukleotiden wird Polynukleotidstrang (Primärstruktur der DNA) genannt
- Zwei gegenläufige Polynukleotidstränge, die durch Bindungen zwischen komplementären Basen miteinander verbunden sind, bilden die Sekundärstruktur der DNA
- Die räumliche Struktur der DNA ist die Doppelhelix, ein schraubig gewundener Doppelstrang (Tertiärstruktur)
Glückwunsch! Jetzt weißt du alles zum DNA Aufbau. Weitere Artikel zum Thema Genetik, sowie Übungsaufgaben und Literatur, findest du auf StudySmarter.
