Autor: Maria Narayani Blaschke

Desoxyribonukleinsäure “Träger unserer Erbinformation”

1. Definition der DNA
2. Aufbau der DNA
3. Funktionen der DNA
4. Erkrankungen der DNA
5. Quellen

Definition der DNA

Die Desoxyribonukleinsäure, kurz DNA, ist ein in Form einer Doppelhelix angeordnetes Makromolekül, das aus 4 verschiedenen Desoxyribonukleotiden aufgebaut ist. Die DNA enthält die Gene, die den Aufbau aller Proteine kodieren und somit fast alle für die Zellfunktion notwendigen Informationen enthalten. Es beeinflusst das Aussehen(=Phänotyp) und Stoffwechsel, da sie den Bauplan für uns Lebewesen enthält.

Aufbau der DNA

Die menschliche DNA ist aus zwei gegenläufigen DNA-Einzelsträngen aufgebaut. Jeder Einzelstrang hat ein 5-Ende Phosphatrest und 3-Ende OH-Gruppe.

Die Stränge formen eine Strickleiterstruktur, bei der die zwei Holme der Leiter um eine gedachte Achse schraubenförmig gewunden sind. Dadurch bildet sich die charakteristische Doppelhelix. Die beiden Holme der Strickleiter werden aus Hunderttausenden sich abwechselnder Zucker- und Phosphatreste gebildet, die innerhalb jedes DNA-Einzelstrangs über kovalente Bindungen miteinander verknüpft sind. Dabei handelt es sich um Phosphodiesterbindungen, da die mit dem C3-Atom eines Desoxyribosemoleküls veresterte Phosphatgruppe eine weitere Esterbindung mit der OH-Gruppe am C5-Atom eines anderen Desoxyribosemoleküls eingeht. Durch diese Verknüpfung kommen die spezifischen 5- bzw. 3-Enden der DNA zustande.

Jede Sprosse der Strickleiter besteht aus zwei Nukleinbasen, die je über eine N-glykosidische Bindung mit einem Desoxyribosemolekül und Wasserstoffbrücken miteinander verbunden sind und so dafür sorgen, dass die beiden Holme auch im schraubenförmigen Zustand der Strickleiter verknüpft bleiben und im gleichen Abstand nebeneinander liegen. Insgesamt gibt es in der DNA vier verschiedene organische

Basen: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin, die gewöhnlich mit den Anfangsbuchstaben A, C, G und T abgekürzt werden. Die Basenpaare werden von den jeweils komplementären Basen Adenin und Thymin sowie Cytosin und Guanin gebildet. Zwischen Adenin und Thymin bilden sich dabei zwei Wasserstoffbrücken aus. Cytosin und Guanin sind über drei Wasserstoffbrücken miteinander verknüpft. Zwei benachbarte Basen stehen in einem Winkel von 36° und mit einem Abstand von 0,34 nm zueinander.

Die DNA ist also aus einer Vielzahl von vier verschiedenen Nukleotiden zusammengesteckt, die in einem DNA-Einzelstrang in beliebiger Reihenfolge aneinandergebunden werden können und sich dadurch unterscheiden, dass sie jeweils nur eine von vier möglichen organischen Basen enthalten.

Erkrankungen der DNA

• Zystische Fibrose (Mukoviszidose)
  Es ist Gendefekt, der zur Folge hat, dass in vielen Organen des Körpers ein besonders zähflüssiger Schleim gebildet wird.

• Phenylketonurie
  Angeborenen Enzymmangels zu einem gestörten Abbau der Aminosäure Phenylalanin. Dadurch kommt es zu einer vermehrten Bildung und Anhäufung von Phenylbrenztraubensäure und andere Stoffwechselprodukt.

• Neurofibromatose
  Gruppe genetischer Erkrankungen, bei der viele weiche, fleischige Wucherungen von verändertem Nervengewebe (Neurofibrome) unter der Haut und in anderen Körperteilen auftreten. Auf der Haut entstehen flache, milchkaffeefarbene Flecken (Café-au-lait-Flecken).

• Chorea Huntington
  Erbliche, degenerative Funktionsstörung des Gehirns.

Symptome:

• Überbewegungen
• Gleichgewichtsstörung
• Beeinträchtigung der Feinmotorik oder Zittern
• Aggressives oder enthemmtes Verhalten
• Lustlosigkeit
• Konzentrationsstörung
• psychische Störungen

Quellen

https://www.gesundheit.gv.at/lexikon/P/lexikon-phenylketonurie.html#:~:text=Bei%20der%20Phenylketonurie%20kommt%20es,von%20Phenylbrenztraubens%C3%A4ure%20und%20anderer%20Stoffwechselprodukte.

https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fde.wikipedia.org%2Fwiki%2FChorea_Huntington&psig=AOvVaw1CNN0mQt5wxfI0wH36UysH&ust=1672262305900000&source=images&cd=vfe&ved=0CBAQjRxqFwoTCMCK8dfcmvwCFQAAAAAdAAAAABAE

https://www.uniklinik-freiburg.de/neurologie/behandlung/bewegungsstoerungen/chorea-huntington.html#:~:text=Der%20Morbus%20Huntington%20ist%20eine,Krankheit%20auch%20Huntington’s%20Disease%20genannt.

https://www.msdmanuals.com/de/heim/gesundheitsprobleme-von-kindern/neurokutane-syndrome-bei-kindern/neurofibromatose#:~:text=Neurofibromatose%20bezeichnet%20eine%20Gruppe%20genetischer,au%2Dlait%2DFlecken).

https://flexikon.doccheck.com/de/DNA

https://studyflix.de/biologie/dna-aufbau-2454https://www.gesundheit.gv.at/krankheiten/seltene-krankheiten/cystische-fibrose.html#:~:text=Die%20cystische%20Fibrose%20(zystische%20Fibrose,besonders%20z%C3%A4hfl%C3%BCssiger%20Schleim%20gebildet%20wird

Zellen

1. Definition der Zelle
2. Prokaryotische Zelle
3. Eukaryotische Zelle (Tierische und pflanzlich Zelle)
4. Tierzelle
5. Pflanzlenzelle
6. Tierische und pflanzliche Zelle im Vergleich
7. Zellbestandteile
8. Quellen

Defintion der Zelle

Eine Zelle ist die kleinste lebende Einheit aller Organismen. Sie ist der Grundbaustein der Lebewesen. Innerhalb einer Zelle sind unterschiedliche Zellorganellen und weitere Zellbestandteile wie zum Beispiel die Erbinformation (DNA) oder Proteine und Lipide enthalten.

Lebewesen können in Prokaryoten (= Procyte) und Eukaryoten (= Eucty) unterschieden werden. Die meisten Prokaryoten wie zum Beispiel Archaeen oder Bakterien sind Einzeller, sie bestehen also nur aus einer Zelle. Die meisten Eukaryoten (Tiere, Pflanzen, Pilze) sind Mehrzeller. Alle Zellarten in Aufbau und Funktionen. Einige Funktionen wie zum Beispiel den Stoffwechsel oder die Proteinbiosynthese findest du aber in den meisten Zellen wieder.

Prokaryotische Zelle

Die Zelle besitzt keinen Zellkern. Sie sind im Vergleich zur Zelle der Eukaryoten (= Eucyte) relativ einfach aufgebaut. Die meisten Prokaryoten sind Einzeller, also Lebewesen, die nur aus einer Zelle bestehen.

Procyten sind nur Mikrometer (1-2 µm) groß. Ihr gesamtes Genom liegt frei im Cytoplasma und besteht oft aus nur einem einzigen DNA-Molekül namens Bakterienchromosom und Plasmiden.

Die meisten Procyten enthalten zum Schutz vor Umwelteinflüssen oder feindlichen Organismen relativ steife Zellwände aus dem Peptidoglykan Murein. Unter den Zellwänden können Procyten in einigen Fällen sogar mehrere Membranen besitzen.

Weiterhin enthalten Procyten 70S-Ribosomen. Diese sind deutlich kleiner als die Ribosomen (80S) der Eucyten.

Eukaryotische Zelle (Tierische und pflanzlich Zelle)

Die Zelle besitzt einen echten Zellkern.

Ihr Aufbau zeichnet sich durch eine Kompartimentierung aus. Darunter kannst du die Auftrennung der Zelle in verschiedenartige Räume (= Zellorganellen) verstehen.

Eine Eucyte kann eine Größe von 10-100 µm besitzen. Ihre DNA ist in Form von Chromosomen im Zellkern organisiert.

Tierzelle

Tierzellen enthalten in den meisten Fällen Lysosomen. Diese Vesikel sind für die Verdauung von körpereigenen und körperfremden Stoffen (z.B. Proteine) zuständig. Die Zellen sind untereinander über Zell-Zell-Verbindungen namens Desmosomen und Gap Junctions verbunden.

Pflanzenzelle

Die Zelle besitzen einige Zellbestandteile, die in den tierischen Zellen nicht vorhanden sind. So enthalten sie zum Beispiel eine Zellwand und eine Vakuole. Letztere dient dazu, einen Druck in der Pflanzenzelle zu erhalten. Außerdem beinhaltet eine Pflanzenzelle Plastiden. Diese Zellorganellen sind aus endosymbiontisch lebenden Zellen entstanden. Zu den Plastiden gehören zum Beispiel die Chloroplasten. Im Gegensatz zu den Tierzellen sind Pflanzenzellen nicht über Desmosomen oder Gap Junctions verbunden, sondern über Plasmodesmen.

Tierische und pflanzliche Zelle im Vergleich

Zellbestandteile

Die wichtigsten Zellbestandteile und Zellorganellen:

• Zellkern mit Nukleolus: Enthält den größten Teil der Erbinformation in Form von Chromosomen und steuert wichtige Stoffwechselprozesse wie die Zellteilung.

• Endoplasmatisches Retikulum:Besteht aus mehreren Hohlräumen und kann in das glatte ER (ohne Ribosomen) und das raue ER (mit Ribosomen) unterteilt werden. Grundsätzlich ist das ER für die Weiterleitung von chemischen Signalen und Stoffen zuständig.

• Ribosomen: Kleine ovale Teilchen aus Proteinen und rRna. Ihre Hauptaufgabe ist die Translation, also das Ablesen von Informationen (mRNA) und die darauffolgende Bildung von Proteinen.

• Golgi-Apparat: Besteht aus mehreren Hohlräumen und ist in der Lage, Proteine zu verarbeiten, umzuwandeln und in Vesikeln zu binden.

• Mitochondrien: Sind von einer Doppelmembran umgeben und bilden den universellen Energieträger ATP.

• Vesikel (z.B. Lysosom oder Peroxisom ): Kleine runde Bläschen, die für den Transport von zahlreichen Stoffen zuständig sind.

• Plastiden (z.B. Chloroplasten ): Plastiden findest du nur in Pflanzenzellen. Diese Zellorganellen sind aus endosymbiontisch lebenden Zellen entstanden (Endosymbiontentheorie).

• Vakuole: Großer Hohlraum innerhalb von Pflanzenzellen, der den Zellinnendruck (Turgor) erzeugt.

Zellkern

Der Zellkern (lat. Nucleus = Kern), auch Nukleus oder Nucleus genannt, ist ein wichtiger Bestandteil im Bau der Zelle. Er befindet sich im Cytoplasma und ist das größte Zellorganell. Die Hauptfunktionen des Zellkerns sind die Steuerung wichtiger Stoffwechselprozesse wie zum Beispiel der Zellteilung und die Lagerung der Erbinformationen (DNA) in Form von Chromosomen.

Aufbau

Der Zellkern kann man wie eine runde bis ovale Kugel vorstellen. Die dabei durch Forscher gemessene Größe in seinem Querschnitt beträgt um die 5 bis 16 Mikrometer. Genauso wie andere Zellorganelle schwebt er im Zellplasma (Cytoplasma). Außerdem ist er direkt von den sogenannten Ribosomen umgeben, die du dir als „Eiweißproduzenten“ innerhalb der Zelle vorstellen kannst. Sie sind ebenso für die Übersetzung der Erbinformationen zuständig.

Membran

Der Zellkern wird, wie auch die gesamte Zelle, von einer Membran umgeben, der Kernmembran oder Kernhülle. Diese trennt den Zellkern von dem Cytoplasma. Da die Kernmembran aus zwei Biomembranen besteht, kannst du sie auch als Doppelmembran oder Doppellipidmembran bezeichnen.

Kernprobe

Innerhalb der Kernmembran befinden sich verschiedene Kernporen mit einem Durchmesser von ca. 60-100 nm.

Der Rand einer Kernpore besteht aus mehreren Proteinverbindungen, die den Stofftransport kontrollieren können.

Nucleolus

Der Nucleolus oder das Kernkörperchen ist mit der wichtigste Bestandteil des Zellkerns. Nucleolus und Nucleus nicht verwechseln! Mit dem Nucleus wird der gesamte Zellkern bezeichnet, während sich der Begriff Nucleolus nur auf das Kernkörperchen bezieht.

Das Kernkörperchen besteht hauptsächlich aus Erbinformationen (DNA und RNA) und verschiedenen Proteinen. Ein Zellkern kann bis zu 10 Nucleoli enthalten, meistens kommen aber 1-3 Nucleoli innerhalb des Zellkerns vor. Die wichtigste Funktion des Nucleolus findet in der Zellteilung statt.

Quellen

• Zelle – DocCheck Flexikon
• Zelle – Aufbau, Funktion & Krankheiten | MedLexi.de
• Zelle (Biologie) – Wikipedia