Was bedeutet eigentlich DNA?Was bedeutet eigentlich DNA?

• Die DNA trägt den Genetischen Die DNA trägt den Genetischen Code, es ist eine Code, es ist eine Konstruktionszeichnung für einen Konstruktionszeichnung für einen OrganismusOrganismus

Welche Aufgaben hat die Welche Aufgaben hat die DNA?DNA?

• Die DNA speichert die Die DNA speichert die Erbinformationen des Menschen Erbinformationen des Menschen in Form von Genenin Form von Genen

• Jede Körperzelle trägt das Jede Körperzelle trägt das genetische Material in seinem genetische Material in seinem KernKern

Allgemeine FragenAllgemeine Fragen

Geschichte der DNAGeschichte der DNA

Die Struktur der Die Struktur der DNA DNA wurde wurde 1953 von 1953 von James WatsonJames Watson und und Francis CrickFrancis Crick aufgeklärt aufgeklärt

Rosalind FranklinsRosalind Franklins Röntgenbeugungsdiagramme Röntgenbeugungsdiagramme trugen wesentlich zur trugen wesentlich zur Entschlüsselung der DNA-Entschlüsselung der DNA-Struktur beiStruktur bei

Entdeckt wurde die DNA Entdeckt wurde die DNA allerdings schon 1869 von allerdings schon 1869 von Friedrich MiescherFriedrich Miescher, der , der feststellte, dass Zellkerne das feststellte, dass Zellkerne das Nuclein beinhaltenNuclein beinhalten

Geschichte der DNAGeschichte der DNA1944 O. Avery beweist, dass DNA für die 1944 O. Avery beweist, dass DNA für die

Transformation verantwortlich ist.Transformation verantwortlich ist.1953  Entdeckung der DNA-Doppelhelix 1953  Entdeckung der DNA-Doppelhelix

durch J. Watson und F. Crickdurch J. Watson und F. Crick1961  Entzifferung des genetischen 1961  Entzifferung des genetischen Codes.Codes.1970  Entdeckung der 1970  Entdeckung der "Restriktionsenzyme" = "Restriktionsenzyme" = (Schneideenzyme).(Schneideenzyme).1977  Erste DNA-Sequenzanalysen.1977  Erste DNA-Sequenzanalysen.1977  Erste DNA-Klonierungen.1977  Erste DNA-Klonierungen.1979  Die ersten menschlichen Gene 1979  Die ersten menschlichen Gene werden isoliert.werden isoliert.1983  Polymerasekettenreaktion (PCR) 1983  Polymerasekettenreaktion (PCR) ermöglicht beliebige Vervielfältigung ermöglicht beliebige Vervielfältigung von DNA- Stückchen.von DNA- Stückchen.1995  Erstes vollständiges Genom 1995  Erstes vollständiges Genom entschlüsselt (Bakterium)entschlüsselt (Bakterium)1999  Vollständige DNA-Sequenz des 1999  Vollständige DNA-Sequenz des ersten menschl. Chromosoms ersten menschl. Chromosoms entschlüsselt (Chromosom Nr.22)entschlüsselt (Chromosom Nr.22) Francis Crick

Oswald Avery

Wissenswertes zum AufbauWissenswertes zum Aufbau

„„Verpackung“Verpackung“ der DNA: Im der DNA: Im

ChromatinChromatin ist die DNA umist die DNA um

kugelförmige Proteine (kugelförmige Proteine (HistoneHistone))

gewickelt. (Im Lichtmikroskop gewickelt. (Im Lichtmikroskop nicht sichtbar). Extremenicht sichtbar). Extreme

Aufspiralisierung  zurAufspiralisierung  zur

Transportform in derTransportform in der

Metaphase.Metaphase.

(Im Lichtmikroskop(Im Lichtmikroskop

sichtbare sichtbare ChromosomenChromosomen))

Man schätzt, dass ein menschlicher Zellkern in 23Man schätzt, dass ein menschlicher Zellkern in 23 Chromosomenpaaren ca. 140 000 Gene enthält.  Diese Chromosomenpaaren ca. 140 000 Gene enthält.  Diese enthalten ca. 3 Milliarden Basenpaare. Eines der kleinsten enthalten ca. 3 Milliarden Basenpaare. Eines der kleinsten Chromosomen (Nr.22) des Menschen besteht aus über 1000 Chromosomen (Nr.22) des Menschen besteht aus über 1000 Genen mit 33,4 Millionen Basenpaaren!Genen mit 33,4 Millionen Basenpaaren!  LängeLänge eines Moleküls ca. 5cm eines Moleküls ca. 5cm ---->----> Alle 46 DNA-Moleküle Alle 46 DNA-Moleküle eines menschlichen Zellkerns: eines menschlichen Zellkerns: ---->----> 2m! 2m!

Man kann eine LebewesenMan kann eine Lebewesenartart daran erkennen, wie groß der daran erkennen, wie groß der Basenquotient Basenquotient A + TA + T ist.G+C G+C 

Grund: Grund: Jede Art benutzt für ihr Erbgut die Basenpaare in Jede Art benutzt für ihr Erbgut die Basenpaare in unterschiedlicher Häufigkeit.unterschiedlicher Häufigkeit.

Wissenswertes zum AufbauWissenswertes zum Aufbau

Allgemeines zur DNAAllgemeines zur DNA    Die Erbanlagen finden sich auf den Die Erbanlagen finden sich auf den

Chromatinfäden der Zellkerne. Bei Chromatinfäden der Zellkerne. Bei Zellteilungen bilden sich aus diesen Zellteilungen bilden sich aus diesen Chromatinfäden die Chromosomen. Chromatinfäden die Chromosomen. Der chemische Aufbau der DNS Der chemische Aufbau der DNS (international DNA) entspricht (international DNA) entspricht praktisch einem digitalen Code. Die praktisch einem digitalen Code. Die Bausteine der DNS sind zu einem Bausteine der DNS sind zu einem langen Molekülstrang langen Molekülstrang verknüpftverknüpft, der , der sich treppenförmig windet sich treppenförmig windet ("Doppelhelix"). Die Reihenfolge ("Doppelhelix"). Die Reihenfolge und die Anordnung der organischen und die Anordnung der organischen Basen bestimmt die Art der Basen bestimmt die Art der vorliegenden Informationen. vorliegenden Informationen. Teilabschnitte der DNS heißen Teilabschnitte der DNS heißen Gene. Alle Lebewesen übersetzen Gene. Alle Lebewesen übersetzen die genetisch vorliegenden die genetisch vorliegenden Informationen gleich, sie benützen Informationen gleich, sie benützen den selben genetischen Code. den selben genetischen Code.

Allgemeines zur DNAAllgemeines zur DNADie

Desoxyribonukleinsäure(DNS), meist nach der engl. Bezeichnung deoxyribonucleic acid mit DNA abgekürzt,

ist ein Makromolekül, das in der Vererbung als Träger der Informationen dient.

Anhand dieser Information, die in einer bestimmten Form, dem genetischen Code, in die DNA eingeschrieben ist, werden Proteine synthetisiert.

Das Makromolekül ist aus den chem. Elementen C, H, O, P und N zusammengesetzt

Die DNA ist eine Nucleinsäure.

Die Struktur der DNADie Struktur der DNA• Bindungen zwischen A&T und C&G halten beide Stränge zusammen.Bindungen zwischen A&T und C&G halten beide Stränge zusammen.• wie bei einer Strickleiter, die aus zwei Holmen und sie verbindenden wie bei einer Strickleiter, die aus zwei Holmen und sie verbindenden

Sprossen besteht weisen beide Fäden Querverbindungen aufSprossen besteht weisen beide Fäden Querverbindungen auf• Holme bestehen aus miteinander abwechselnden Zucker- und Holme bestehen aus miteinander abwechselnden Zucker- und

Phosphatmolekülen sie verleihen dem Erbmaterial den SäurecharakterPhosphatmolekülen sie verleihen dem Erbmaterial den Säurecharakter• Der Doppelstrang entsteht durch sog. Wasserstoffbrückenbindungen Der Doppelstrang entsteht durch sog. Wasserstoffbrückenbindungen

zwischen den komplementären Basen Adenin (A) und Thymin (T)zwischen den komplementären Basen Adenin (A) und Thymin (T) sowie sowie Guanin (G) und CytosinGuanin (G) und Cytosin (C).(C).

Die Struktur der DNADie Struktur der DNA

Die Nukleinsäuren bestehen ausDie Nukleinsäuren bestehen aus

dreidrei Bausteinen: Bausteinen: ZuckerZucker

((DesoxyriboseDesoxyribose) () (ZZ),),

PhosphorsäurePhosphorsäure ( (PP) und vier) und vier

verschiedenen verschiedenen BasenBasen, die über

feste Atombindungen (H)

miteinander verknüpft sind sind

BasenBasen• DNADNA enthält: enthält:

AdeninAdeninGuaninGuaninCytosinCytosinThyminThymin

- Adenin und Guanin leiten sich Adenin und Guanin leiten sich vom Purin abvom Purin ab

• Purin: Doppelringmolekül mit Purin: Doppelringmolekül mit vier Stickstoffatomenvier Stickstoffatomen

- Cytosin, Thymin und Uracil Cytosin, Thymin und Uracil leiten sich vom Pyrimidin ableiten sich vom Pyrimidin ab

• Pyrimidin: Sechsringmolekül Pyrimidin: Sechsringmolekül mit zwei Stickstoffatomenmit zwei Stickstoffatomen

NucleinsäurenNucleinsäuren wurden von wurden von MIESCHERMIESCHER im im Zellkern Zellkern

entdecktentdeckt

man unterscheidet:man unterscheidet:

Ribonucleinsäure = RNARibonucleinsäure = RNA

Desoxyribonucleinsäure = Desoxyribonucleinsäure = DNADNA

RNA enthält als RNA enthält als Zuckermolekül immer Zuckermolekül immer

RiboseRibose

DNA enthält um ein DNA enthält um ein Sauerstoff ärmere Sauerstoff ärmere

DesoxyriboseDesoxyribose

NucleinsäurenNucleinsäuren

DNA-Moleküle können durch DNA-Moleküle können durch verschiedene verschiedene Einflüsse beschädigt werden. UV- oder V-Strahlung Einflüsse beschädigt werden. UV- oder V-Strahlung Alkylierung sowie Oxidation können die DNA-Basen Alkylierung sowie Oxidation können die DNA-Basen chemisch verändern oder zum Strangbruch führen. Diese chemisch verändern oder zum Strangbruch führen. Diese chemischen Änderungen beinträchtigen unter Umständen chemischen Änderungen beinträchtigen unter Umständen die Paarungseigenschaften der betroffenen Basen. Dieses die Paarungseigenschaften der betroffenen Basen. Dieses Prinzip ist eine wesentliche Ursache für Prinzip ist eine wesentliche Ursache für MutationMutation während während der Replikation.der Replikation.Mutationen von DNA-Abschnitten – z. B. Austausch von Basen gegen andere oder Änderungen in der Basensequenz – führen zu Veränderungen des Erbgutes, die zum Teil tödlich (letal) für den betroffenen Organismus sein können

DNA- SchädenDNA- Schäden

GENFEHLER !!?! ; )GENFEHLER !!?! ; )