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  6. Nucleinsäuren

Nucleinsäuren

Nucleinsäuren werden auch als „Bausteine“ des Lebens bezeichnet. Die Moleküle sowohl der Eiweiße als auch der Nucleinsäuren sind sehr kompliziert aufgebaut. Infolge der Molekularstruktur ist es möglich, Informationen zur Ausbildung aller Merkmale eines Lebewesens zu verschlüsseln.

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Die chemische Struktur der Erbanlagen

Anfang der Vierzigerjahre standen die Forscher vor einer paradoxen Situation. Sie konnten zwar die Lage der Erbanlagen (Gene) in den Chromosomen bestimmen, über ihre chemische Natur konnten jedoch nur Vermutungen geäußert werden. Es war bekannt, dass die Chromosomen aus einer nicht eiweißhaltigen (nicht proteinhaltigen) Komponente und aus Eiweißen (Proteinen) bestehen.

Auf der Basis von Versuchen, die FREDERICK GRIFFITH (1877-1941) an Pneumokokken (bakteriellen Erregern der Lungenentzündung) durchgeführt hatte, konnten OSWALD THEODORE AVERY (1877-1955) und seine Mitarbeiter zeigen, dass Desoxyribonucleinsäure (DNS oder engl. DNA) Träger der Erbinformation ist. GRIFFITH unterschied krank machende (virulente) Bakterienstämme mit Schleimkapsel (S-Stämme von engl. smooth = glatt) und nicht krank machende (nonvirulente) R-Stämme (von engl. rough = rau) ohne Schleimkapsel. Er zeigte, dass die Fähigkeit zur Ausbildung der Schleimkapsel von abgetöteten S-Stämmen auf die R-Stämme übertragen werden kann, wodurch diese plötzlich virulent waren.
AVERYs Verdienst bestand darin, diese Überträgersubstanz zu isolieren und mithilfe geeigneter Versuchsbedingungen als Desoxyribonucleinsäure (DNA oder DNS) zu identifizieren.

Die Erkenntnis, dass die DNA die Erbsubstanz sein musste, wurde 1952 durch die berühmt gewordenen Experimente von ALFRED DAY HERSHEY (1908-1997) und MARTHA CHASE (1927-2003) mit Bakteriophagen bestätigt.

Struktur der Nucleinsäuren

Die Struktur der Nucleinsäuren konnte erst 1953 aufgeklärt werden. Nucleinsäuren sind Makromoleküle, die aus den drei chemischen Grundbausteinen Zucker, Phosphorsäurereste und stickstoffhaltigen organischen Basen bestehen. Als Zucker kommen zwei Pentosen, das sind Zuckermoleküle mit fünf Kohlenstoffatomen, die Desoxyribose und die Ribose, infrage. Entsprechend werden die Nucleinsäuren als Desoxyribonucleinsäure (DNA) und Ribonucleinsäure (RNA oder RNS) bezeichnet. Als organische Basen findet man in der DNA

  • Cytosin (C),
  • Guanin (G),
  • Thymin (T) und
  • Adenin (A).

In der RNA ist die Base Thymin durch Uracil (U) ersetzt. Die Zuckermoleküle sind mit den Basen verknüpft, angelagert an das Zuckermolekül ist ein Phosphorsäurerest. Diese Einheit aus Zucker, Base und Phosphorsäurerest wird als Nucleotid bezeichnet und bildet den Grundbaustein der DNA. Jede DNA besteht aus einer Vielzahl solcher Nucleotide (Polynucleotide).

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Nucleinsäuren." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie/artikel/nucleinsaeuren (Abgerufen: 20. May 2025, 18:37 UTC)

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Richard Dawkins

* 26.03.1941 in Nairobi, Kenia

„Wir sind Überlebensmaschinen – Roboter, blind, programmiert zur Erhaltung der selbstsüchtigen Moleküle, die Gene genannt werden.“ Das schrieb der englische Evolutionsbiologe RICHARD DAWKINS 1976 in seinem bekanntesten, aber auch umstrittensten Buch: „Das egoistische Gen“. Nicht die biologischen Organismen sind Hauptakteure der Schöpfung, sondern das von Generation zu Generation weitergegebene Erbmaterial, die „unsterblichen Spiralen“ der Doppel-Helix. Die Gene kennen nur ein Ziel: ihr eigenes Überleben - und sie benutzen uns Menschen, wie Tiere, Pflanzen, Viren und Bakterien, als ihre Überlebensvehikel. Das sind die provokanten Thesen eines Zoologen, der sich daran machte, die Evolution strikt genorientiert zu interpretieren.

Martha Chase

* 30.11.1927 in Cleveland Heights, Ohio
† 08.08.2003 in Lorain, Ohio

Das berühmte HERSHEY-CHASE-Experiment kennt fast jeder, der sich ein wenig mit der Geschichte der Biologie, insbesondere der Gentechnik beschäftigt hat. Kaum einer weiß jedoch, wer sich hinter dem Namen CHASE verbirgt.

Es handelt sich um die amerikanische Biologin MARTHA CHASE, die damals in den 1950er Jahren als Assistentin in ALFRED HERSHEYs (1908-1997) Labor arbeitete und mit ihm zusammen das Experiment, welches die DNA als den Träger der genetischen Information identifizierte, entwickelte. Das Ergebnis dieses Experiments war ein Meilenstein in der Entwicklung der Molekularbiologie.

Vom Gen zum Protein

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Gentechnologie

Es gibt seit der Diskussion über Atomenergie kein anderes Thema, welches Nationen so sehr spaltet wie die Gentechnologie. Laut Umfragen lehnen 75 % der Bevölkerung in Deutschland Gentechnologie in der Nahrung und auf dem Acker ab. Dagegen befürwortet etwa der gleiche Anteil den Einsatz von Gentechnologie in der Medizin.

Das MESELSON-STAHL-Experiment

Bei der Vererbung wird das genetische Material der Eltern auf die nachfolgende Generation weitergegeben. Die genetische Information liegt in der DNA in Basenpaaren aus Nucleotiden verschlüsselt vor. Die Synthese der neuen DNA erfolgt durch Auftrennung und identisches Kopieren des Elternstrangs. Jeder Einzelstrang ergänzt seinen jeweils komplementären Strang. Lange war man sich des genauen Mechanismus der DNA-Verdoppelung (Replikation) nicht sicher. Im Jahr 1958 bewiesen MATTHEW MESELSON (*1930) und FRANKLIN WILLIAM STAHL (*1929) den semikonservativen Replikationsmechanismus der DNA, den zuvor WATSON und CRICK, die Erforscher der DNA-Doppel-Helix-Struktur, schon vermuteten. Von drei zur damaligen Zeit möglichen Hypothesen konnten sie in ihrem klassischen Experiment eine bestätigen.

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