Biologie · Klasse 9–10 · aktualisiert
DNA: Aufbau, Basenpaarung und Funktion
Wie ist DNA aufgebaut? Entdecke ihre Bausteine, die Basenpaarung und die Verpackung im Chromosom.
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Kurz gesagt
DNA ist ein langes Molekül aus Nukleotiden, dessen Basenfolge Erbinformation speichert. Zwei komplementäre Stränge bilden eine Doppelhelix: A paart sich mit T, G mit C. Gene sind funktionelle DNA-Abschnitte.
Die DNA speichert genetische Information in der Reihenfolge ihrer vier Basen. Zwei passende DNA-Stränge bilden eine Doppelhelix. Abschnitte der DNA heißen Gene und können unter anderem Informationen für Proteine enthalten. Auf dieser Seite untersuchst du den Weg vom einzelnen DNA-Baustein bis zum verpackten Chromosom.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
DNA ist die englische Abkürzung für „deoxyribonucleic acid“. Auf Deutsch heißt derselbe Stoff Desoxyribonukleinsäure, abgekürzt DNS. Im Unterricht wird meistens DNA gesagt. Bei Menschen und anderen Eukaryoten, also Lebewesen mit Zellkern, befindet sich ein großer Teil der DNA im Zellkern. Prokaryoten wie Bakterien besitzen keinen Zellkern; bei ihnen kann das Erbgut als ringförmiges DNA-Molekül frei in der Zelle liegen. Der Zellkern enthält Chromosomen. Ein Chromosom besteht aus verpackter DNA und Proteinen. Die DNA ist ein langes Molekül; ein Gen ist ein funktioneller Abschnitt davon.
Ein DNA-Strang besteht aus vielen Nukleotiden. Entlang des Strangs wechseln Zucker und Phosphat einander ab und bilden das Zucker-Phosphat-Rückgrat. Die Basen ragen nach innen. Ein Nukleosid enthält nur Zucker und Base; mit einer Phosphatgruppe wird es zum Nukleotid.
Merke: Ein Gen ist ein Teil der DNA. DNA wiederum ist ein wesentlicher Bestandteil eines Chromosoms.
Definition
Nukleotid
Ein DNA-Nukleotid besteht aus dem Zucker Desoxyribose, einer Phosphatgruppe und genau einer der vier Basen Adenin, Thymin, Guanin oder Cytosin.
Beispiel
- 1Stell dir eine Leiter vor.
- 2Zucker und Phosphat bilden abwechselnd die beiden langen Seiten.
- 3Die Basen zeigen nach innen und bilden zusammen die Sprossen.
- 4Das Bild erklärt die Anordnung, ist aber nur ein Modell: Eine echte DNA ist ein Molekül und keine starre Leiter.
Teste dich
Die DNA enthält vier Basen: Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C). Zwischen zwei DNA-Strängen paart sich Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin. Solche passenden Basen heißen komplementär. A und T werden durch zwei Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten, G und C durch drei. Die Basenpaare verbinden die beiden Zucker-Phosphat-Rückgrate. Die verbundenen Stränge winden sich zur Doppelhelix, ähnlich einer verdrehten Leiter.
Merke: Die Paarungsregel lautet: A–T und G–C. Kennst du einen Strang, kannst du deshalb die Basenfolge des anderen Strangs ergänzen.
Beispiel: Einen DNA-Gegenstrang ergänzen
- 1Gegeben ist der DNA-Abschnitt A – C – G – T – T – A.
- 2Ergänze Position für Position: A–T, C–G, G–C und T–A.
- 3Der komplementäre Abschnitt lautet T – G – C – A – A – T.
Teste dich
Die Reihenfolge der Basen trägt genetische Information. Wie bei Buchstaben kann eine andere Reihenfolge eine andere Information ergeben. Viele Gene enthalten Information für Proteine. Proteine wirken zum Beispiel beim Zellaufbau, bei der Verdauung oder bei der Abwehr von Krankheitserregern mit. Bei der Transkription wird die Information eines DNA-Abschnitts in mRNA umgeschrieben. Bei der Translation wird die mRNA-Information zur Bildung eines Proteins genutzt: DNA → mRNA → Protein. DNA übernimmt die Aufgaben dieser Proteine nicht selbst.
Viele Merkmale hängen von mehreren Genen, biologischen Abläufen und äußeren Einflüssen ab. Die DNA ist daher keine vollständige Vorhersage jedes Merkmals.
Definition
Gen
Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt mit einer bestimmten Basenreihenfolge, der für eine funktionelle Einheit codiert. Viele Gene enthalten die Information für die Bildung eines Proteins.
Teste dich
Lange DNA-Moleküle werden mit Proteinen aufgewickelt und gefaltet. DNA kann sich um Histon-Proteinkomplexe legen. Eine solche Einheit heißt Nukleosom. Viele Nukleosomen bilden Chromatin. Lockeres Chromatin erleichtert den Zugang zum Ablesen oder Kopieren. Vor und während der Zellteilung wird das Material besonders stark verdichtet; in dieser Transportform sind Chromosomen erkennbar. Die meisten menschlichen Körperzellen mit Zellkern besitzen 46 Chromosomen in 23 Paaren. Diese Zahl beschreibt Chromosomen, nicht Gene oder Nukleotide.
Die Desoxyribose besitzt fünf nummerierte Kohlenstoffatome. Am 3′-Ende eines Strangs liegt eine freie OH-Gruppe am dritten Kohlenstoffatom, am 5′-Ende eine Phosphatgruppe am fünften. Die Stränge der Doppelhelix verlaufen antiparallel: Einer zeigt von 5′ nach 3′, sein Partner von 3′ nach 5′. Ein neuer Strang wächst nur in 5′→3′-Richtung, weil Nukleotide am 3′-Ende angefügt werden. Diese Richtung ist wichtig, wenn DNA kopiert wird.
Beispiel
- 1Vergleiche die DNA mit einem sehr langen Faden.
- 2Für die Arbeit muss ein Abschnitt zugänglich sein.
- 3Für einen geordneten Transport wird der Faden dagegen kompakt aufgewickelt.
- 4Das Modell erklärt, warum DNA unterschiedliche Verpackungszustände besitzt.
Beispiel: Antiparallele Stränge
- 1Zum Strang 5′–A–C–G–T–3′ gehört der antiparallele Strang 3′–T–G–C–A–5′.
- 2A paart mit T und C mit G; die Enden zeigen in entgegengesetzte Richtungen.
Teste dich
Alles auf einen Blick
DNA
Bausteine
Nukleotide enthalten Desoxyribose, Phosphat und eine Base
Basenpaarung
A paart mit T und G mit C
Form
Zwei passende Stränge bilden eine Doppelhelix
Information
Die Basenreihenfolge trägt genetische Information
Gene
Funktionelle Abschnitte liegen auf der DNA
Verpackung
DNA und Proteine bilden Chromatin und Chromosomen
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Ein DNA-Baustein im Modell
- 1Ein DNA-Baustein enthält Desoxyribose, eine Phosphatgruppe und Guanin.
- 2Guanin ist eine der vier möglichen Basen; der Baustein ist ein Nukleotid.
- 3Auf dem Gegenstrang passt Cytosin zu Guanin.
- 4Das Basenpaar verbindet die zwei Zucker-Phosphat-Rückgrate.
Fehler finden
DNA und Chromosom einordnen In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Richtig: Ein Gen ist ein funktioneller Abschnitt der DNA, aus der ein Chromosom mit Proteinen aufgebaut ist. Die falsche Zeile vertauscht Teil und Ganzes.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Ein DNA-Abschnitt, der funktionelle Information trägt, heißt . DNA und Proteine bilden gemeinsam . Eine Einheit aus aufgewickelter DNA und einem Histon-Proteinkomplex heißt . Bei der Zellteilung liegt DNA besonders kompakt vor.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback