Was ist DNA?

Erstellt am 19.01.2024 aktualisiert am 19.01.2024
Dr. Manuel Burzler
Dr. med. Manuel Burzler
Fachkompetenz: Medizin

DNA, oder Deoxyribonukleinsäure, ist das genetische Material, das unsere Gene und Merkmale bestimmt. Es befindet sich in jeder Zelle und ist wie ein "Code" für die Entwicklung und Funktion des Körpers. Unsere Gene sind Abschnitte der DNA, die die Anweisungen für die Produktion von Proteinen enthalten, die wiederum wichtig für die Körperfunktionen sind. Ohne DNA gäbe es kein Leben!
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Was ist DNA? Eine Definition.

DNA ist eine Abkürzung und steht für den englischen Begriff „deoxyribonucleic acid“. Auf Deutsch übersetzt heißt das „Desoxyribonukleinsäure“ – kurz DNS. Die DNA ist die Trägerin unseres Erbguts, das heißt, sie hat die gesamten Informationen zur Entwicklung und Funktion jeder einzelnen Zelle unseres Körpers gespeichert. Diese Informationen liegen in unserer DNA in Form eines speziellen Codes vor – dem sogenannten genetischen Code.

Unsere DNA dient jedoch nicht nur als Speichermolekül. Sie enthält Informationen über den Aufbau sämtlicher Proteine, die unser Körper benötigt und dient so auch der Proteinbiosynthese. Wir können uns unsere DNA also wie den Bauplan für die Herstellung unserer Proteine vorstellen.  Jeder Abschnitt der DNA, der für ein bestimmtes Protein kodiert, wird als Gen bezeichnet. 

Der Aufbau unserer DNA

Unsere DNA ist aus speziellen Bausteinen zusammengesetzt, den sogenannten Nukleotiden. Jedes Nukleotid wiederum besteht aus einem Zucker (der Desoxyribose), einem Phosphatrest und einer von vier organischen Basen: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Diese werden oft nur mit ihren Anfangsbuchstaben A, T, G und C abgekürzt.

In unserer DNA sind mehrere solcher Nucleotide zu einer Kette verbunden und bilden so zusammen einen DNA-Strang. Ein DNA-Strang allein aber wäre zu instabil, daher besteht unsere DNA aus zwei solcher Ketten. Aber wie werden diese beiden benachbarten Einzelstränge zusammengehalten? Über sogenannte Wasserstoffbrücken verbinden sich die Basen von einem Strang mit den Basen des gegenüberliegenden Strangs miteinander. Das tun sie aber nicht irgendwie – genauso wie nicht alle Teile eines Puzzles ineinandergreifen, passen auch nicht alle Basen zusammen. Die Basenpaarung folgt bestimmten Gesetzmäßigkeit: Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften kann sich die Base Adenin nur mit Thymin verbinden, und Cytosin nur mit Guanin. Die Basen, die jeweils miteinander ein Basenpaar bilden, bezeichnet man auch als komplementäre Basen: A ist komplementär zu T und C ist komplementär zu G. Ein DNA-Strang gibt also den Aufbau des zweiten Stranges vor. Und auch hier sagt man: Die zwei DNA-Stränge unseres DNA-Moleküls sind zueinander komplementär.

Die Struktur unserer DNA

Wir können uns unsere DNA wie eine Strickleiter vorstellen: Wie zwei lange Seile, die durch Sprossen miteinander verbunden sind. Die beiden Seile bestehen aus den Zuckern (Desoxyribose), die über die Phosphatreste miteinander verknüpft sind – sie bilden das sogenannte Zucker-Phosphat-Rückgrat der DNA. Die Sprossen bestehen aus den Basen. Räumlich liegt unsere DNA jedoch nicht in Form einer Strickleiter vor, sondern ist eher spiralförmig wie eine Wendeltreppe gedreht. Die beiden Ketten unseres DNA-Moleküls sind also umeinander gewunden und bilden so die charakteristische Struktur unserer DNA: Die Doppelhelix.

Die Verpackung unserer DNA

Die Gesamtlänge unserer DNA beträgt etwa zwei Meter. Die Durchmesser unseren Zellkernen belaufen sich jedoch gerade einmal auf fünf bis zehn Mikrometer. Wie wird unsere DNA also in unseren Zellkernen untergebracht? Damit unsere DNA in unseren Zellkern passt, wird sie auf sogenannte Histone, das sind spezielle Proteine, aufgewickelt und wird so zum sogenannten Chromatin komprimiert. Das Chromatin kann sich weiter verdichten und wird so zu einem Chromosom – der höchsten Kondensationsstufe der DNA in unserem Zellkern. Menschliche Zellen enthalten 46 solcher Chromosomen- also 46 DNA-Moleküle- unterschiedlicher Länge. Diese bilden 23 Paare gleichartiger (homologer) Chromosomen.

Der genetische Code unserer DNA

Unsere Erbinformation liegt in der DNA verschlüsselt vor – sie ist in Form des sogenannten genetischen Codes chiffriert. Dieser Code wird durch die Reihenfolge (Sequenz) der Basen in unseren DNA-Strängen bestimmt. Je nachdem, in welcher Reihenfolge die Basen in unserem DNA-Strang angeordnet sind, wird eine andere Information gespeichert.

Genetik und Epigenetik

Die DNA enthält zwar den Bauplan für unsere Zellen und somit unseren Körper, es gibt jedoch noch weitere Faktoren, die die Entwicklung und Funktion eines Lebewesens beeinflussen können - die sogenannte Epigenetik. Ohne die zugrunde liegende DNA-Sequenz zu verändern, können epigenetische Veränderungen beeinflussen, wie unsere Gene abgelesen werden. Sie entscheiden darüber, welche Gene aktiviert oder welche Gene stummgeschaltet werden. Unsere Epigenetik wird maßgeblich durch unsere individuellen Umwelteinflüsse und Lebensstil geprägt: Sie reagiert sensibel auf unsere Umwelt und passt sich ihr an. Zu den Faktoren, die unsere Epigenetik beeinflussen, gehören nicht nur unsere Ernährung, unsere körperliche Aktivität und unser Schlaf, sondern auch Dinge wie unsere Gedanken und Gefühle und unser soziales Umfeld. 

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