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Sie befinden sich hier: WDR.de WDR Fernsehen Wissen Quarks & Co Sendung vom 25. März 2003 Kleines Lexikon der DNA

Kleines Lexikon der DNA

Dienstag, 25. März 2003, 21.00 - 21.45 Uhr .

Grafik: Buchstaben A und Z; Rechte: WDR-TV

DNA, RNA, PCR, wer soll bei so viel Fachchinesisch den Überblick behalten. Wir haben für Sie die wichtigsten Abkürzungen und Begriffe in Sachen Genetik in einem kleinen Lexikon zusammengestellt.

Stichwort Bakterien

Stichwort DNA
DNA-Replikation

Stichwort Eiweiße
Elektrophorese
Elektroporation
Exon/Intron

Stichwort Gen
Genetischer Code
Genetischer Fingerabdruck
Genkanone
Genom

Stichwort Histone

Stichwort PCR
Plasmid
Polymerase

Stichwort Restriktionsenzym
Ribosom
RNA

Stichwort transgen

Stichwort Viren

Stichwort Zellkern

Stichwörter

¹ Bakterien: Bakterien sind Einzeller, die keinen Zellkern besitzen. In der Gentechnik wird sehr häufig das Darmbakterium Escherichia coli verwendet. Manchmal besitzt es neben seinem großen DNA-Molekül noch einen kleineren DNA-Ring, das so genannte Plasmid. Zurück zum Absatz
² DNA: Die Desoxyribonucleinsäure (kurz DNS oder in der englischen Abkürzung DNA) speichert die Erbinformation einer Zelle. Das DNA-Molekül besteht aus einem Rückgrat aus Phosphat und Zucker sowie vier verschiedenen Basen: Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin. Die Forscher kürzen diese Genbuchstaben A, T, C und G ab. Wie Watson und Crick 1953 entdeckten, hat die DNA die Struktur einer Doppelhelix: Zwei Einzelstränge lagern aneinander und verdrillen sich wie eine Wendeltreppe. Das Rückgrat liegt außen, die Genbuchstaben zeigen nach innen. Jeweils zwei Buchstaben liegen sich in der Doppelhelix immer gegenüber: A und T und C und G. Das nennen die Wissenschaftler Basenpaar. Zurück zum Absatz
³ DNA-Replikation: Vor einer Zellteilung muss die DNA zuerst verdoppelt werden, damit beide Zellen nach der Teilung die vollständige Erbinformation besitzen. Zur Verdopplung der DNA werden die beiden Stränge der Doppelhelix getrennt. Nach dem Prinzip der Basenpaarung baut dann das Ablese-Enzym, die Polymerase, an jedem der beiden Einzelstränge wieder einen zweiten Einzelstrang. So entstehen aus zwei Einzelsträngen zwei Doppelstränge. Die Wissenschaftler nennen diese Art der Replikation semikonservativ, denn die verdoppelten DNA-Moleküle bestehen je zur Hälfte aus einem alten und einem neuen Einzelstrang. Zurück zum Absatz
⁴ Eiweiße: Eiweiße sind große Moleküle, die im Körper lebenswichtige Aufgaben haben. Sie bilden Muskeln, zersetzen Nahrung oder transportieren Sauerstoff durch den Körper. Eiweiße sind lange Ketten von 40 bis zu 400 Eiweißbausteinen. Von diesen Grundbausteinen, den so genannten Aminosäuren, gibt es 20 verschiedene. Ihre Abfolge nennt man die Sequenz eines Eiweißes. Sie ist in den Genen festgelegt. Jeder Eiweißbaustein verleiht dem Molekül andere Eigenschaften. Eiweiße werden auch Proteine genannt. Zurück zum Absatz
⁵ Elektrophorese: Die Elektrophorese ist eine Labormethode, die verschieden lange Stücke DNA voneinander trennt. Zum Trennen nutzt man elektrischen Strom. In einem elektrischen Feld lässt man die negativ geladene DNA-Moleküle zum positiven Pol wandern. Das passiert in einem Gel: Man füllt die DNA in kleine Taschen im Gel und legt den Strom an. Entsprechend ihrer Größe wandern die DNA-Stücke dann in einer bestimmten Zeit unterschiedlich schnell. Zurück zum Absatz
⁶ Elektroporation: Mit der Elektroporation können fremde Gene in eine Zelle eingeschleust werden. Die Zellen werden dafür unter Strom gesetzt. Durch die Elektrizität öffnen sich die Zellporen und die fremde DNA kann in die Zelle gelangen. Zurück zum Absatz
⁷ Exon/Intron: Die Gene liegen auf der DNA nicht immer in einem aneinanderhängenden Stück vor. Oft ist die Geninformation durch unterschiedlich lange, „sinnlose“ Teile von DNA unterbrochen. Diese Unterbrechungen werden Intron genannt. Im Gegensatz dazu heißen die Genstücke Exon. Zurück zum Absatz
⁸ Gen: Ein Gen ist der Abschnitt auf der DNA, der den Bauplan für ein Eiweiß enthält. Zurück zum Absatz
⁹ Genetischer Code: Der genetische Code ist eine Art der Verschlüsselung, in der die Informationen auf der DNA gespeichert sind. Er ist bei allen Lebewesen gleich - bei Pflanzen, Tieren und Menschen. Immer drei Buchstaben ergeben zusammen ein „genetisches Wort“. Das bedeutet, je drei Genbuchstaben stehen für einen bestimmten Eiweißbaustein. Die Wissenschaftler nennen das den Triplett-Code der DNA. Die DNA besitzt nur vier verschiedene Genbuchstaben (A, T, C und G); die Eiweiße sind dagegen aus zwanzig verschiedenen Bausteinen aufgebaut. Deshalb bietet nur die Kombination von drei Buchstaben die Möglichkeit, alle verschiedenen Eiweißbausteine zu verschlüsseln. Mit dem Triplett-Code ergeben sich insgesamt 64 verschiedene „genetische Wörter“. Zurück zum Absatz
¹⁰ Genetischer Fingerabdruck: Mit dem genetischen Fingerabdruck kann eine Person anhand einer Blutspur oder einigen Haaren identifiziert werden. Dazu wird die DNA der gefundenen Zellen mit Hilfe der PCR vermehrt und mit der DNA der entsprechenden Person verglichen. Zurück zum Absatz
¹¹ Genkanone: Mit einer Genkanone können fremde Gene in eine Zelle gebracht werden. Die Munition besteht aus feinsten Goldkügelchen, die mit DNA beschichtet sind. Die Genkanone schießt diese Partikel unter großem Druck in die Zellen. Zurück zum Absatz
¹² Genom: Das Genom ist die Gesamtzahl der Gene eines Lebewesens. Zurück zum Absatz
¹³ Histone: Histone sind Eiweiße, die sich an die DNA im Zellkern binden. Der DNA-Faden ist wie um einen Lockenwickler zweimal um ein Histon gewickelt. Die Histone helfen also, die DNA im Zellkern zu verpacken. Denn der gesamte DNA-Faden im Zellkern ist etwa einen Meter lang. Damit er in den sehr kleinen Zellkern überhaupt hineinpasst, muss der DNA-Faden stark gewickelt werden. Zum Ablesen der Geninformation muss das DNA-Molekül jedoch wieder abgewickelt werden. Zurück zum Absatz
¹⁴ PCR: Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine künstliche Methode, bestimmte Stücke der DNA zu vervielfältigen. Sie nutzt das natürliche Prinzip der DNA-Replikation. Denn bei der PCR werden ebenfalls die beiden Stränge der Doppelhelix getrennt und eine Polymerase stellt an der Vorlage der Einzelstränge jeweils einen neuen Doppelstrang her. Diese Verdopplungsschritte werden bei der PCR permanent wiederholt - man spricht von einer Kettenreaktion. Die Menge an DNA steigt dabei sprunghaft an: Aus einem DNA-Molekül werden zwei, dann vier, dann acht usw. So entstehen schon nach zwanzig Schritten eine Million DNA-Stücke. Zur Trennung der Doppelhelix werden hohe Temperaturen benötigt. Erst durch die Entdeckung einer extrem hitzebeständigen Polymerase wurde die PCR möglich. Es müssen nur die "Zutaten" - Polymerase, Genbuchstaben und DNA - zusammen gemischt und in einen Heizapparat gestellt werden, der das Gemisch in regelmäßigen Abständen erhitzt und abkühlt. Zurück zum Absatz
¹⁵ Plasmid: Plasmide sind kurze, ringförmige DNA-Stücke in Bakterien. Manchmal tragen sie Gene, die das Bakterium resistent gegen ein Antibiotikum machen. Mit Hilfe der Gentechnik baut man in Plasmide fremde Gene ein und stellen so transgene Bakterien her, also Bakterien mit neuen Eigenschaften. Zurück zum Absatz
¹⁶ Polymerase: Die Polymerase ist ein Eiweiß. Von ihr gibt es verschiedene Arten mit leicht unterschiedlichen Aufgaben. Die RNA-Polymerase liest die Information der Gene ab und stellt eine RNA-Kopie des Gens zur Produktion eines Eiweißes her. Die DNA-Polymerase fährt ebenfalls an der DNA entlang, stellt aber eine DNA-Kopie her. Wenn z.B. die Zelle sich teilen will: Dann verdoppelt die Polymerase die DNA. Zurück zum Absatz
¹⁷ Restriktionsenzym: Restriktionsenzyme sind Eiweiße, die die DNA-Doppelhelix durchschneiden. Allerdings durchtrennen sie die Doppelhelix nicht glatt, sondern in beiden Strängen um einige Genbuchstaben versetzt. Jedes dieser Restriktionsenzyme - heute kennt man über 200 verschiedene Arten - schneidet die DNA an einer bestimmten Abfolge von Buchstaben. Die Forscher nutzen Restriktionsenzyme, um fremde Gene in die DNA einzufügen. Zurück zum Absatz
¹⁸ Ribosom: Das Ribosom ist die Eiweißfabrik der Zelle. Es übersetzt den Bauplan in den Genen in die Sequenz der Eiweißbausteine. Das Ribosom ist aus Eiweißen und RNA-Molekülen aufgebaut. Zurück zum Absatz
¹⁹ RNA: RNA ist die Abkürzung für Ribonucleinsäure; sie hat einen sehr ähnlichen Aufbau wie die DNA. Allerdings ist ihr Rückgrat etwas anders zusammengesetzt und ein Genbuchstabe ist verändert: Statt Thymin (T) enthält das RNA-Molekül den Buchstaben Uracil (U). Die RNA kommt in der Zelle meist nur als Einzelstrang vor. Sie hat viele verschiedene Boten- und Regulationsaufgaben. Besonders wichtig ist die RNA beim Ablesen der Gene und der anschließenden Herstellung der Eiweiße. Die Genkopie, die beim Ablesen der Gene hergestellt wird, ist eine RNA. Diese Boten-RNA nennen die Wissenschaftler messenger RNA (mRNA). Auch die Transport-Moleküle, die beim Übersetzen der Geninformation am Ribosom die Eiweißbausteine anliefern, bestehen aus RNA. Sie werden Transfer-RNA (tRNA) genannt. Lange Zeit wurde die RNA als die kleine Schwester der DNA angesehen. Heute zeigen neueste Forschungsergebnisse, dass die RNA wichtige Kontrollaufgaben in der Zelle erfüllt. Zurück zum Absatz
²⁰ transgen: Ein Lebewesen ist transgen, wenn ein fremdes Gen aus dem Erbgut eines anderen Lebewesens in seine DNA eingefügt wurde. So übertrugen Wissenschaftler Fadenwürmern das Gen einer Qualle. Anschließend leuchteten die Würmer wie die Qualle. Zurück zum Absatz
²¹ Viren: Im Gegensatz zu anderen Lebewesen bestehen Viren nur aus einer Eiweißhülle und der Erbsubstanz. Viren haben deshalb nicht die Möglichkeit, sich allein zu vermehren. Sie brauchen dafür die Polymerasen und Ribosome einer anderen Zelle. Der Virus schleust seine Erbinformation - das kann DNA oder RNA sein - in die Zelle, wo sie vervielfältigt wird. Anschließend stellt die Eiweißfabrik der Zelle anhand der Viren-Erbinformation die Eiweißhüllen her. Die vermehrten Viren setzen sich in der Zelle wieder zusammen und zerstören die Zelle. Dann ziehen sie weiter, um sich in einer anderen Zelle weiter zu vermehren. Zurück zum Absatz
²² Zellkern: Der Zellkern ist die Kommandozentrale der Zelle. Im Zellkern liegt das Erbgut geschützt durch die Kernhülle. Alle notwendigen Informationen sind hier auf der DNA gespeichert. Der Kern ist daher für die Vererbung der Information der DNA zuständig. Außerdem werden von den Genen auf der DNA alle Prozesse in der Zelle kontrolliert. Hier wird die DNA abgelesen. Allerdings haben nicht alle Lebewesen einen Zellkern. Bei Bakterien liegt das Erbgut direkt in der Zelle. Zurück zum Absatz

Stand: 25.03.2003

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