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KRANKHEITSGEBIETE

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GLOSSAR

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DNA

"Unser Leben hängt an einem seidenen Faden" - so lautet eine gängige Redensart. Richtiger wäre es wohl zu sagen, unser Leben hängt an DNA-Fäden. Und zwar beim Menschen an 46 DNA-Fäden. DNA ist die englische Abkürzung für Desoxyribonucleinsäure - der Stoff, aus dem die Gene sind, denn diese Substanz speichert das "Buch des Lebens", die Erbinformation. Wenn man es zunächst etwas vereinfacht darstellen möchte, kann man sich die DNA als einen Faden aus etwa 3,2 Milliarden Gen-"Buchstaben" vorstellen, bei dem die Reihenfolge der Gen-"Buchstaben" genau festgelegt ist. In Wahrheit ist es aber etwas komplzierter: Die DNA besteht nicht nur aus einem, sondern aus zwei einzelnen Fadensträngen, die sich miteinander verbunden haben und sich wie eine Strickleiter verdrillen. Der Wissenschaftler spricht von einem "Doppelstrang". Die beiden äußeren Stränge der strickleiterförmigen DNA sind immer abwechselnd aus einem Zucker und einer Phosphorsäure aufgebaut. Die Sprossen der Strickleiter bestehen aus vier unterschiedlichen chemischen Substanzen ("Basen"). Diese Basen heißen (1.) A = Adenin (2.) T = Thymin (3.) C = Cytosin (4.) G = Guanin. Betrachtet man die genetische Information als Text, so entsprechen die Basen den Buchstaben des genetischen Textes. Jeweils zwei dieser "Gen-Buchstaben" liegen sich immer gegenüber und bilden zusammen eine Sprosse des strickleiterförmigen Doppelstranges. Das nennen die Wissenschaftler Basenpaar. Und zwar bilden immer A und T bzw. C und G ein Paar. In der Anordnung dieser Basen sind die Bauanleitungen für die Bestandteile der Zelle verschlüsselt. Die Abfolge von je drei Basen (z. B. AGT) bildet ein Code-Wort. Entschlüsselt man diese Codes, erkennt man, dass jedes Drei-Buchstaben-Wort für eine von insgesamt 20 Aminosäuren steht, welche die Bausteine der Eiweiße darstellen.

DNA-Verdopplung, Replikation

(lat: replicare = wiederholen) Vor einer Zellteilung muss jeder DNA-Faden im Zellkern zuerst verdoppelt werden, damit beide Zellen nach der Teilung die vollständige Erbinformation besitzen. Vor der Verdopplung wird die normalerweise verdrillte DNA-Strickleiter teilweise entspiralisiert. Die beiden Stränge der DNA-Strickleiter, die normalerweise über jeweils zwei Gen-Buchstaben ("Basen") als Sprossen verbunden sind, werden getrennt, so dass zwei Einzel-Ketten von Gen-Buchstaben vorliegen. Das Kopier-Werkzeug, ein Eiweiß, fährt nun an den beiden Einzelsträngen entlang und baut aus den im Zellkern herumschwimmenden DNA-Gen-Buchstaben die beiden zusätzlichen Einzelstränge. Das Kopier-Werkzeug nennt man "DNA-Polymerase", weil es aus vielen DNA-Gen-Buchstaben eine genaue Kopie des früheren Strangpartners zusammenknüpft (griech.:poly = viel, meros = Teil). Die Wahl, welcher Gen-Buchstabe als nächster anzuknüpfen ist, die fällt der DNA-Polymerase sehr leicht, denn zu einem bestimmten Gen-Buchstaben passt immer nur einer von vier möglichen Partnern. Zum Beispiel passt der Gen-Buchstabe Adenin immer nur zum Thymin, Thymin verbindet sich immer mit Adenin. Mit einem der anderen drei Gen-Buchstaben würden zu lange, zu kurze oder verbogene "Sprossen" in der DNA-Strickleiter entstehen. Auch Cytosin und Guanin bilden zusammen ein "Basen-Paar". Also ist durch die Reihenfolge der Gen-Buchstaben auf dem einen Strang zwangsläufig auch die Reihenfolge der Gen-Buchstaben auf dem anderen Strang festgelegt ist. Das heisst, dass wenn die beiden Stränge der DNA-Strickleiter aufgetrennt werden, jeder der beiden Stränge als Kopiervorlage dienen kann, um den ursprünglichen Doppelstrang herzustellen. Die Natur hat sich also ein raffiniertes System ausgedacht, mit dem aus zwei Einzelsträngen zwei Doppelstränge entstehen. Die Wissenschaftler nennen diese Art der DNA-Replikation "semikonservativ", denn die verdoppelten DNA-Moleküle bestehen je zur Hälfte aus einem alten und einem neuen Strang.

DNA-Lesevorgang, Transkription

(lat.: transcribere = umschreiben) Wenn eine Zelle ein bestimmtes Eiweiß herstellen will, dann liest eine winzige Maschine die entsprechende Eiweiß-Bauanleitung von einem entsprechenden Gen ab und stellt anhand dieser Information ein kleines Boten-Molekül her, das die Bauanleitung dann zu den Eiweiß-Fabriken bringt. Der Genetiker spricht dabei auch von der "Transkription" der Gene. Warum müssen Gene überhaupt abgeschrieben/gelesen werden? Warum kann nicht direkt an den Genen die Eiweiß-Herstellung stattfinden. Die genetische Information - also die Baupläne für die Bestandteile einer Zelle - befinden sich auf sehr langen DNA-Fäden. Würde man die 46 DNA-Fäden einer Zelle ausrollen und aneinanderknüfen, wären sie fast zwei Meter lang. Der Zellkern ist aber zweihundert mal kleiner als ein Stecknadelkopf. Gut gewickelt und gefaltet passen die DNS-Fäden zwar in den Zellkern hinein. Sie passen aber nicht durch die sehr kleinen Kanäle, die durch die Hülle des Zellkerns nach draussen führen. Das Problem: Die Eiweiß-Fabriken der Zelle befinden sich außerhalb des Zellkerns. Irgendwie müssen also die Baupläne für die Zell-Bestandteile aus dem Zellkern heraus zu den Eiweißfabriken transportiert werden. Und dies geschieht durch das Umschreiben der Information vom langen DNA-Faden auf die mobile Boten-RNA: Ein Kopier-Werkzeug fährt an dem entsprechenden Abschnitt der DNA entlang und stellt eine exakte Kopie der Gen-Buchstaben-Abfolge her. Bei diesem Vorgang wird die normalerweise verdrillte DNA-Strickleiter teilweise entspiralisiert. Die beiden Stränge der DNA-Strickleiter, die normalerweise über jeweils zwei Gen-Buchstaben als Sprossen verbunden sind, werden getrennt, so dass zwei Einzel-Ketten von Gen-Buchstaben vorliegen. Das Kopier-Werkzeug kann nun die Reihenfolge der DNA-Gen-Buchstaben feststellen und fügt die RNA-Gen-Buchstaben zu einer Kopie des genetischen Textes zusammen. Das Kopier-Werkzeug nennt man "RNA-Polymerase", weil es aus vielen RNA-Teilchen die Abschrift der Gene zusammenknüpft (griech.:poly = viel, meros = Teil).