Die DNA-Struktur und ihre Beziehung zur Proteinbildung sind fundamentale Konzepte der Molekularbiologie.
Die Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese und die Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese wurden durch die bahnbrechenden Experimente von Beadle und Tatum entwickelt. Diese Hypothesen besagen, dass ein einzelnes Gen für die Produktion eines spezifischen Enzyms oder Polypeptids verantwortlich ist. Durch Experimente mit Neurospora crassa konnten sie nachweisen, dass Mutationen in einzelnen Genen zu spezifischen Enzymdefekten führen. Diese Erkenntnisse wurden später zur Ein-Gen-eine-RNA-Hypothese erweitert, die den Zusammenhang zwischen Genen und RNA-Molekülen beschreibt.
Die Proteinstruktur wird in verschiedene Ebenen unterteilt. Die Primärstruktur beschreibt die Aminosäuresequenz, während die Sekundärstruktur Proteine durch charakteristische Faltungsmuster wie Alpha-Helix und Beta-Faltblatt gekennzeichnet ist. Die Tertiärstruktur Proteine entsteht durch die räumliche Anordnung der Sekundärstrukturelemente, stabilisiert durch verschiedene chemische Bindungen. Die Quartärstruktur Proteine beschreibt die Zusammenlagerung mehrerer Proteinketten. Die DNA-Struktur selbst basiert auf dem berühmten Doppelhelix-Modell, wobei die Sekundärstruktur DNA durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basenpaaren stabilisiert wird. Die molekularen Bausteine der DNA-"Sprossen" sind die komplementären Basenpaare Adenin-Thymin und Guanin-Cytosin. Diese grundlegende Struktur ist essentiell für die Funktion der DNA als Träger der genetischen Information und ihre Rolle bei der Proteinbiosynthese.
