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Wie bereits ausgeführt, wird die menschliche Gestalt wesentlich durch Proteine bestimmt. jedes einzelne Protein ist ein kompliziertes Gebilde aus Aminosäuren, deren Art und Reihenfolge der Anordnung im Erbgut (genetisch) exakt festgelegt sein müssen.
In den Nukleinsäuren sind nun genau diejenigen Informationen verschlüsselt, die zum Aufbau der Proteine benötigt werden.
Zwei Formen von Nukleinsäuren:
- DNA (Desoxyribonukleinsäure)
- RNA (Ribonukleinsäure)
Der Aufbau der DNA
Die DNA kann in ihrem Aufbau mit einer Strickleiter verglichen werden, deren Stränge sich in einer rechtsgängigen Schraube umeinanderwinden. jeder dieser beiden Stränge – deren Richtung übrigens gegenläufig ist – besteht aus zwei unterschiedlichen Arten von Molekülen, nämlich
- Zuckermolekülen (Desoxyribose)
- Phosphatgruppen
Jedes Zuckermolekül (Z) ist mit einer Phosphatgruppe (P) und jede Phosphatgruppe wiederum mit einem Zuckermolekül fest verknüpft.
So entstehen zwei lange Stränge von sich abwechselnden Zucker- und Phosphatmolekülen.
Die „Sprossen“ dieser Strickleiter gehen jeweils von den Zuckermolekülen aus und werden von je zwei stickstoffhaltigen Basen gebildet, und zwar aus
- Adenin (A) und Thymin (T) oder aus
- Guanin (G) und Cytosin (C).
Die Größe und chemische Struktur der Basen schreibt vor, dass ein Adenin immer mit einem gegenüberliegenden Thymin und ein Guanin immer mit einem gegenüberliegenden Cytosin gepaart ist.
Auf diese Weise bestimmt die Reihenfolge der Basen (Basensequenz) des einen Stranges immer auch die des anderen – beide Stränge sind einander komplementär, vergleichbar mit dem Negativ und dem Positiv einer Fotografie.
Die Basenpaarung erfolgt über Wasserstoffbrückenbindungen.
Nukleotid und Gen
Man fasst die Kombination einer dieser Basen mit einem Zuckermolekül sowie einer Phosphatgruppe als Nukleotid zusammen.
Da in der DNA nur vier verschiedene Basen vorkommen, gibt es in ihr auch nur vier verschiedene Nukleotide.
Die beiden Stränge der DNA sind nun aus vielen Millionen solcher Nukleotide zusammengesetzt – oder anders ausgedrückt, die „Strickleiter“ hat viele Millionen „Sprossen“.
Ein DNA-Abschnitt mit ungefähr 1000 Sprossen bildet eine Erbeinheit, die auch als Gen bezeichnet wird.
Die DNA des Menschen ist sehr lang: der Mensch hat schätzungsweise 30 000 – 40 000 Gene.
Zu jedem Protein, das vom Menschen gebildet wird, existiert auch ein Gen.
Dieses legt fest, aus welchen und wie vielen Aminosäuren das von ihm gesteuerte Protein aufgebaut ist.
Aufbau der RNA
Die RNA (Ribonukleinsäure) ist die zweite Form von Nukleinsäuren, die sich von der DNA in mehreren Punkten unterscheidet:
– Im Gegensatz zur doppelsträngigen DNA ist die RNA nur einsträngig.
– Anstatt des Zuckermoleküls Desoxyribose findet man in der RNA die Ribose.
– Die Base Thymin ist in der RNA durch Uracil.
Am entspiralisierten DNA-Abschnitt wir eine einsträngige Zwischenkopie (RNA) des DNA-Stranges gebildet.
An jede Base des abzulesenden DNA-Stanges wird die komplementäre Base am RNA-Stang angebaut, wobei jedoch bei der RNA Uracil statt Thymin verwendet wird.
Die Basensequenz des RNA-Stranges ist damit komplementär der Basensequenz des DNA-Stranges.
Wandert die RNA dann zu en Ribosomen im Zytoplasma, um als Vorlage bei der Transkription zu dienen, wird sie als m-RNA bezeichnet.
Es gibt drei verschiedene Arten von RNA, die alle eine Teilaufgabe bei der Herstellung der Proteine erfüllen.
(Nähere Erläuterungen dazu im Fachgebiet Genetik.)