Das Zentrale Dogma der Biologie

DNA wird kopiert, RNA wird übersetzt und Proteine machen die ganze Arbeit. Dieser Artikel vermittelt ein grundlegendes Verständnis des zentralen Dogmas der Biologie.

DNA

Die DNA, bzw. DNS auf Deutsch (Desoxyribonukleinsäure) speichert all unsere genetische Information. Sie ist in Form einer Doppelhelix in den Kernen all unserer Zellen vorhanden. Die Doppelhelix verleiht der DNA Stabilität und Langlebigkeit. Dies ist sehr wichtig, da wir unsere genetische Information möglichst so beibehalten wollen, wie sie ist.

Die DNA kann man sich als zwei aneinandergeklebte, sehr lange Stränge aus vier verschiedenen Basen vorstellen. Diese Basen sind Moleküle, die normalerweise mit den Buchstaben A, T, G und C abgekürzt werden. Dabei sind immer A (Adenin) und T (Thymin) miteinander gepaart. Befindet sich auf einem Strang also ein A, so findet man an der gleichen Stelle des anderen Stranges ein T. Dasselbe gilt auch für G (Guanin) und C (Cytosin).

Ein DNA-Strang ist ungefähr zwei Meter lang. Man kann sich kaum vorstellen, wie kompakt die DNA sein muss, um in einen Zellkern zu passen, den man von blossem Auge gar nicht sehen kann. Nur mit dem Mikroskop kann man überhaupt Zellen erkennen, die typischerweise von 1 bis 100 Mikrometer klein sind. Der Kern ist natürlich noch um einiges kleiner. Mit einer Grösse von etwa 150 Mikrometer stellt die Eizelle der Frau eine Ausnahme dar. Diese kann man, auch ohne Hilfe des Mikroskops, gerade noch sehen.

Gene kann man sich als unterschiedlich grosse Teilketten der DNA vorstellen. Das bedeutet, dass Gene im Grunde genommen verschiedene Kombinationen und Längen der vier obengenannten Basen darstellen. Damit Gene auch exprimiert werden können, müssen diese von der DNA abgelesen werden. Durch diesen Prozess entsteht die RNA.

RNA

Damit die RNA entstehen kann, werden die zwei Stränge der DNA nach und nach aufgerissen. Ein Strang wird in dieser Zeit abgelesen und kopiert. So entsteht die RNA. Der Unterschied ist, dass die RNA nur aus einem einzelnen Strang besteht und dass die Base Thymin jeweils durch die Base U (Uracil) ersetzt wird. Diese RNA ist nicht mehr so stabil und muss deshalb möglichst schnell übersetzt werden. Dazu wird sie zuerst aus dem Zellkern heraus in das Zytosol transportiert. Das Zytosol ist der Flüssige Teil der Zelle, wo unter anderem auch der Zellkern eingebettet ist. Dort wird die RNA dann in eine lange Kette von Aminosäuren übersetzt.

Das funktioniert so: Immer drei Basen zusammen codieren für eine Aminosäure. Nun haben wir vier verschiedene Basen (A, U, G, C). Das gibt 64 verschiedene Basentripletts, sogenannte Codons. Allerdings gibt es nur 20 verschiedene Aminosäuren. Das bedeutet, das mehrere Codons für dieselbe Aminosäure codieren können. Aminosäuren sind die Bausteine der Proteine. Von den 20 Aminosäuren kann der menschliche Körper aber nur 12 selber herstellen. Die restlichen 8 müssen also durch Nahrung aufgenommen werden.

Das Ende dieser sogenannten Translation wird ebenfalls durch eines von drei verschiedene Codons gekennzeichnet. Es gibt also drei verschiedene Codons, die für „Stop“ codieren. Erreicht das Ribosom („die Übersetzungsmaschine“) ein solches Codon, wirft es die Aminosäurenkette ab.

Proteine

Aus dieser Kette an Aminosäuren entsteht nun ein Protein. Zuerst müssen aber noch einige Schritte durchlaufen werden. Es beginnt mit der Faltung der Kette, danach können noch weitere Moleküle angehängt oder Aminosäurenreste entfernt werden. Zudem können sich auch mehrere Ketten zusammenschliessen und ein sogenanntes multimeres Protein bilden. Es gibt auch Fälle, wie zum Beispiel beim Hormon Insulin, wo die Kette gespalten wird, damit das Hormon aktiv wird.

Die Fertigstellung eines Proteins ist ziemlich aufwändig, aber unglaublich wichtig. Es gibt eine enorme Vielfalt an Proteinen, jedes mit einer wichtigen Funktion. Es gibt viele verschiedene Arten von Proteinen mit unterschiedlichen Aufgaben. Wie schon erwähnt gibt es zum Beispiel Hormone, die wichtig sind für die Kommunikation von verschiedenen Organen. Es gibt Enzyme, welche biochemische Prozesse beschleunigen, Strukturproteine, Transportproteine, oder zum Beispiel Rezeptorproteine, die dafür sorgen, dass Nervenimpulse zwischen Zellen verbreitet werden können. Proteine sind also essentiell und ein Proteinmangel kann verheerende Folgen haben. Eine ausgewogene Ernährung ist wichtig, damit uns auch die 8 Aminosäuren, die unser Körper nicht selbst herstellen kann, zur Verfügung stehen, um Proteine herzustellen.

Anmerkungen

Bitte beachte, dass dieser Artikel nur die Grundlagen abdeckt. Die beschriebenen Prozesse sind um einiges komplexer. Falls du noch mehr darüber lesen willst, kannst du gerne auch bei den Quellen, die unten aufgelistet sind nachschauen.

Quellen
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