DNA-Grundlagen und Struktur

Stell dir vor, in jeder deiner Zellen befindet sich eine Art Bibliothek mit dem kompletten Bauplan deines Körpers - das ist die DNA! Sie liegt im Zellkern und besteht aus dem Zucker Desoxyribose sowie vier verschiedenen Basen: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin.

Die DNA hat eine geniale Doppelhelix-Struktur, die von Watson und Crick entdeckt wurde. Zwei Einzelstränge winden sich wie eine Wendeltreppe umeinander. Das Coole daran: Die Basen paaren sich immer nach festen Regeln - Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin im 1:1-Verhältnis.

Nukleotide sind die kleinsten Bausteine der DNA und bestehen aus Phosphat, Base und Zucker. Ein Gen ist dann ein bestimmter DNA-Abschnitt, der für ein Erbmerkmal verantwortlich ist. Die lange DNA wird stark zusammengepackt und bildet die Chromosomen.

Merktipp: Bei doppelsträngiger DNA ergibt die Summe aller Basen immer 100% - bei Viren ist das anders, da sie nur einzelsträngige DNA haben!

Chromosomen-Aufbau und Verpackung

Menschen haben 46 Chromosomen im Zellkern - das sind 23 Paare! 22 Paare sind Autosomen (homologe Paare), ein Paar sind die Geschlechtschromosomen (Gonosomen): Frauen haben XX, Männer XY.

Die DNA ist clever verpackt: Sie wickelt sich um Histone (spezielle Proteine) wie um Lockenwickler. Diese Struktur nennt sich Chromatin. Ein Chromosom besteht aus zwei Chromatiden, die am Centromer zusammenhängen - daher die typische X-Form.

Mit einem Karyogramm kannst du alle Chromosomen nach Größe und Form sortiert betrachten. So lassen sich Chromosomenstörungen erkennen. Das Euchromatin ist locker gepackt und aktiv, das Heterochromatin ist dichter verpackt.

Wichtig: Die Verpackung der DNA ist extrem - würde man sie auseinanderziehen, wäre sie etwa 2 Meter lang!

Die berühmten Griffith-Versuche von 1928 bewiesen übrigens, dass DNA die Erbsubstanz ist. Er zeigte durch Bakterien-Experimente mit Mäusen, dass Erbinformation übertragbar ist - ein Meilenstein der Genetik!

Mitose - Zellteilung für Wachstum

Die Mitose ist der Grund, warum du von einer winzigen Zelle zu einem kompletten Menschen heranwachsen konntest! Bei dieser indirekten Kernteilung entstehen zwei genetisch identische Tochterzellen.

Der Zellzyklus läuft in festen Phasen ab: In der Interphase wächst die Zelle und verdoppelt ihre DNA $G₁-, S- und G₂-Phase$. Dann folgt die eigentliche Mitose mit fünf Phasen: Prophase (Chromosomen kondensieren), Prometaphase (Kernhülle löst sich auf), Metaphase (Chromosomen ordnen sich in der Mitte an), Anaphase (Chromatiden trennen sich) und Telophase (zwei neue Kerne entstehen).

Am Ende teilt sich das Zytoplasma bei der Cytokinese - fertig sind zwei identische Zellen mit diploidem Chromosomensatz $2n = 46 Chromosomen$. Prokaryoten (Bakterien) machen das übrigens anders - sie heften ihre Chromosomen an die Zellmembran.

Faustregel: Mitose = Wachstum und Reparatur, Meiose = Geschlechtszellen!

Meiose - Entstehung der Geschlechtszellen

Die Meiose ist die VIP-Zellteilung für die Fortpflanzung! Anders als bei der Mitose entstehen hier vier haploide Zellen $n = 23 Chromosomen$ - die späteren Ei- oder Samenzellen.

Meiose 1 (Reduktionsteilung) trennt die homologen Chromosomenpaare. In der Prophase 1 paaren sich die Chromosomen, in der Anaphase 1 werden sie getrennt. Nach der Interkinese folgt Meiose 2 (Äquationsteilung), die ähnlich zur Mitose abläuft - nur dass hier die Chromatiden getrennt werden.

Das Ergebnis sind vier genetisch unterschiedliche, haploide Gameten. Bei der Befruchtung verschmelzen Ei- und Samenzelle zur Zygote mit wieder 46 Chromosomen. Durch Crossing over und die zufällige Verteilung entstehen unendlich viele Kombinationen!

Achtung: Geht bei der Meiose was schief, kann Trisomie 21 $Down-Syndrom$ entstehen - dann hat Chromosom 21 drei statt zwei Kopien.

Merke: Meiose sorgt für genetische Vielfalt und ist essentiell für die sexuelle Fortpflanzung aller Lebewesen!