Was ist DNA? Bedeutung, Aufbau und Funktion einfach erklärt

Die DNA steckt in fast jeder Zelle unseres Körpers. Sie ist die Grundlage der Genetik und beeinflusst mit, wie wir wachsen, funktionieren und welche Merkmale wir haben. Kleine Unterschiede in der DNA tragen dazu bei, dass wir Menschen uns voneinander unterscheiden. In diesem Artikel erfahren Sie einfach erklärt, wie die DNA aufgebaut ist, wo sie sich befindet, was die Funktion der DNA ist und welche Rolle der Lebensstil spielt.

Was ist DNA und wofür steht die Abkürzung ausgeschrieben?

DNA steht ausgeschrieben für „deoxyribonucleic acid“. Auf Deutsch wird sie Desoxyribonukleinsäure genannt und kann mit DNS abgekürzt werden. Sie bezeichnet das Molekül, in dem die genetischen Informationen eines Menschen gespeichert sind.

Dazu gehören etwa Anweisungen für den Aufbau, die Entwicklung und die Funktionen des Körpers: etwa, wie bestimmte Proteine und Enzyme gebildet werden und welche Aufgaben sie im Stoffwechsel, Immunsystem oder Gewebe übernehmen. Die DNA beeinflusst aber auch äußerliche Merkmale wie die Augenfarbe, Haarstruktur, die Körperzusammensetzung oder Hautmerkmale.

Ein Mensch erhält den größten Teil seiner Erbinformation je zur Hälfte über die Ei- und die Samenzelle der biologischen Eltern, weshalb man auch von Erbgut spricht. Die Forschung an der DNA bildet eine wichtige Grundlage der modernen Biologie, Genetik und Medizin.

Wo befindet sich die DNA im Körper?

Die DNA befindet sich überwiegend im Zellkern der meisten Körperzellen. Sie ist vielfach gefaltet und zusammen mit Proteinen kompakt organisiert. Diese Strukturen werden Chromosomen genannt. So bleibt die DNA geschützt. Würde man die komplette DNA einer einzigen Zelle auseinanderziehen, wäre sie etwa zwei Meter lang.

Chromosomen sitzen im Nukleus der meisten menschlichen Zellen, also im „Kern“. Die meisten menschlichen Körperzellen enthalten 46 Chromosomen, die in 23 Paaren angeordnet sind. Von jedem Paar stammt in der Regel ein Chromosom von der Mutter und eines vom Vater.

Vor einer Zellteilung wird das Erbmaterial besonders stark verdichtet, sodass die Chromosomen sichtbar werden. Die Erbinformation wird dann „kopiert“ und an die Tochterzellen weitergegeben.

Auch die Mitochondrien, die „Kraftwerke“ der Zellen, enthalten ebenfalls einen kleinen Teil der DNA. Reife rote Blutkörperchen besitzen hingegen keine Zellkern-DNA, denn sie haben keinen Zellkern.

Wie sieht die DNA aus?

Das DNA-Molekül erscheint als die bekannte, gegenläufige Doppelhelix. Ihr Modell wurde 1953 von James Watson und Francis Crick beschrieben. Eine wichtige Grundlage bildeten Röntgenbeugungsdaten von Rosalind Franklin und Maurice Wilkins. 1962 erhielten sie dafür den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Der Doppelstrang sieht aus wie eine verdrehte Strickleiter. Zwei DNA-Stränge winden sich schraubenförmig umeinander. Ihre Basen liegen im Inneren der Doppelhelix und bilden feste Paare.

Mit bloßem Auge ist DNA nicht als solche erkennbar und auch unter den üblichen Lichtmikroskopen sieht man sie nicht. Bei der Zellteilung können jedoch stark verdichtete Chromosomen sichtbar gemacht werden.

Wie ist der Aufbau der DNA?

Wenn wir die Helix als verdrehte Leiter betrachten, besteht das starke Rückgrat der DNA hauptsächlich aus Phosphat und Desoxyribose, also Zucker. Die Sprossen werden aus Basenpaaren gebildet, wobei jeweils nur zwei von vier Basen im komplementären System zusammenpassen. Zusammen bilden je eine Zuckergruppe, eine Phosphatgruppe und eine Base ein Nukleotid. Nukleotide sind die grundlegenden Bestandteile der DNA.

Die vier Basen lagern sich immer nach dem Komplementärprinzip paarweise an:

• Adenin (A) bindet an Thymin (T),
• Cytosin (C) an Guanin (G)

Diese Basenpaare verbinden die beiden DNA-Stränge über Wasserstoffbrücken. Die Abfolge der Basen an einem DNA-Strang enthält den genetischen Code und umfasst auch Bereiche, die mitregeln, wann und wie stark Gene abgelesen werden.

Welche Funktion und Aufgaben hat die DNA?

In der menschlichen DNA finden sich rund 20.000 proteincodierende Gene. Daneben gibt es weitere DNA-Abschnitte, die funktionelle RNA bilden oder die Genaktivität regulieren.

Ein Gen​ ist ein Abschnitt aus Nukleotiden am Strang der DNA, der meistens eine Anleitung für ein bestimmtes Protein enthält. Proteine übernehmen zahlreiche Aufgaben. Manche wirken als Enzyme, andere dienen beispielsweise als Baustoffe, Transportmoleküle, Signalstoffe oder Antikörper. Funktionelle RNA übernimmt direkt Aufgaben in der Zelle. Bestimmte RNA-Moleküle helfen beispielsweise dabei, Proteine herzustellen oder die Aktivität anderer Gene zu regulieren. Die Gesamtheit aller genetischen Informationen wird Genom genannt.

Doch der DNA-Aufbau ermöglicht nicht nur das Speichern, sondern auch das Weitergeben von Informationen. 4 wichtige Funktionen sind:

1. Information speichern: Die Reihenfolge der Basen enthält genetische Informationen.
2. Protein- und RNA-Bildung ermöglichen: Gene dienen als Grundlage für die Herstellung von Proteinen.
3. Information weitergeben: Vor einer Zellteilung wird die DNA kopiert.
4. Vererbung ermöglichen: Ein Kind erhält Erbgut von beiden biologischen Elternteilen.

Was ist der Unterschied zwischen DNA, Gen, Chromosom und Genom?

Die Begriffe rund um die DNA können verwirrend sein. Hier sind die wichtigen Elemente der Genetik im Überblick:

Warum unterscheidet sich die Erbinformation von Mensch zu Mensch?

Der größte Teil der DNA ist bei allen Menschen gleich. Unterschiede entstehen jedoch, wenn einzelne DNA-Bausteine oder längere Abschnitte des Erbguts voneinander abweichen. Solche Unterschiede werden als genetische Varianten bezeichnet.

Viele dieser Genvarianten werden von den biologischen Eltern vererbt und bei jedem Kind neu kombiniert. So entsteht eine individuelle genetische Ausstattung.
Neue Veränderungen können unter anderem beim Kopieren der DNA entstehen. Sie werden als Mutation bezeichnet und können ohne erkennbare Folgen bleiben oder die Funktion eines Gens beeinflussen.

Was sind SNPs und was haben sie mit genetischen Veranlagungen zu tun?

An einzelnen Positionen der DNA kann sich der enthaltene „Buchstabe“, also eine der Basen A, T, C oder G, zwischen Menschen unterscheiden. Häufig vorkommende Varianten an einer solchen Position heißen „Single Nucleotide Polymorphisms“, kurz SNPs, und werden „Snips“ gesprochen.

Ein Beispiel ist der SNP rs35874116 im Gen TAS1R2. An dieser Position können die Varianten C und T vorkommen. Da Menschen die meisten Chromosomen paarweise besitzen, ergeben sich daraus die Genotypen CC, CT oder TT. Viele SNPs haben keine bekannte Auswirkung, aber andere werden in Studien mit Merkmalen oder biologischen Prozessen in Verbindung gebracht, die statistisch bestimmt werden.

Wie lassen sich Unterschiede in der DNA untersuchen?

Labore können je nach Fragestellung einzelne genetische Varianten, bestimmte Gene, Chromosomen oder größere Bereiche des Erbguts untersuchen. Die Verfahren unterscheiden sich in ihrem Umfang und ihrer Aussagekraft. Einige genetische Untersuchungen verfolgen medizinische Zwecke. Dabei können je nach Fragestellung beispielsweise PCR-Verfahren, Microarrays oder Sequenzierungen zum Einsatz kommen. Lifestyle-DNA-Tests häufig mithilfe von Microarrays ausgewählte Genvarianten, die mit Merkmalen aus Bereichen wie Ernährung, Stoffwechsel, Schlaf oder Fitness in Verbindung stehen können.

Was bedeutet die DNA für mein Leben?

Die menschliche DNA-Sequenz ist weitgehend bekannt. Wie jede genetische Variante wirkt und mit Umweltfaktoren zusammenspielt, ist jedoch noch längst nicht vollständig verstanden. Es lassen sich durch den Ablauf einer DNA-Analyse ausgewählte Varianten bestimmen, die in Studien mit Übergewicht, der Geruchswahrnehmung oder dem Schlafrhythmus in Verbindung stehen. Meistens wirken mehrere Gene bei einer Eigenschaft zusammen.

Allerdings sind die Gene nur ein Teil unseres Lebens, denn auch äußere Faktoren wie die Umwelt, die Ernährung, Bewegung oder Rauchen haben einen Einfluss auf unsere Merkmale und unsere Gesundheit. Die Epigenetik erforscht etwa, inwiefern solche Faktoren die Genaktivität beeinflussen, ohne die DNA-Sequenz selbst zu ändern. Die DNA-Methylierung ist dabei einer von mehreren epigenetischen Mechanismen.

Eine genetische Veranlagung bedeutet also nicht zwangsläufig, dass eine Eigenschaft oder eine Erkrankung wirklich auftritt. Neben genetischen Veranlagungen haben der Lebensstil, die Umwelt und gesundheitliche Voraussetzungen einen großen Einfluss auf das Wohlbefinden.