Was ist DNS einfach erklärt?

Arten von DNA

Forscher am Baylor College of Medicine (Houston, Texas) haben entdeckt, dass die DNA-Doppelhelix eine tanzende, sich ständig bewegende Struktur ist. Diese Entdeckung, die von der wissenschaftlichen Gemeinschaft als sehr wichtig bezeichnet wird, eröffnet neue Wege zum Verständnis der Topologie in der Erforschung des Lebens.

Diese Erkenntnis könnte eine neue Lösung für eines der Rätsel im Zusammenhang mit der DNA sein. Die Buchstaben (Basen) des genetischen Codes sind im Inneren der Helix versteckt. Wie kommt nun die molekulare Maschinerie, die den Code liest und repliziert, an den richtigen «Buchstaben»?

Diese Interaktionen stellen das Innenleben der Zelle, die Grundlage des Lebens, dar. Wie die Zelle beispielsweise entscheidet, ein bestimmtes Gen zu aktivieren, erfordert eine komplexe Anordnung von Molekülen am richtigen Ort zur richtigen Zeit.

Doch in der mikroskopischen Welt der Genetik ist nichts einfach. Das wissenschaftliche Team, das für diese Entdeckung verantwortlich ist, erklärte, dass diese Wechselwirkungen «sehr schwierig zu untersuchen sind, da biologische Moleküle sehr leicht erschüttert werden. Ein Mechaniker hätte Schwierigkeiten, ein Auto zu reparieren, wenn die Teile ständig wechseln würden.  Um die komplexe Struktur dieser Wechselwirkungen auf der Nanoskala zu erfassen, frieren die Wissenschaftler die Moleküle ein. In den meisten dieser Studien werden kurze DNA-Stränge verwendet, da sie leicht zu verarbeiten und das Verfahren billig ist. Aber dieses System kann das wahre Bild dessen, was in der Zelle geschieht, nicht erfassen, da sich die statische DNA oft anders verhält als die Doppelhelix in der Zelle, die sich um alle möglichen Proteine windet.

Die Bedeutung der DNS

Die Informationen in der DNA sind als Code gespeichert, der aus vier chemischen Basen besteht: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). Die menschliche DNA besteht aus etwa 3 Milliarden Basen, und mehr als 99 Prozent dieser Basen sind bei allen Menschen gleich. Die Reihenfolge oder Sequenz dieser Basen bestimmt die Informationen, die zum Aufbau und zur Erhaltung eines Organismus zur Verfügung stehen, ähnlich wie die Buchstaben des Alphabets in einer bestimmten Reihenfolge erscheinen, um Wörter und Sätze zu bilden.

Eine wichtige Eigenschaft der DNA ist, dass sie sich replizieren oder Kopien von sich selbst erstellen kann. Jeder DNA-Strang in der Doppelhelix kann als Vorlage für die Vervielfältigung der Basenfolge dienen. Dies ist wichtig, wenn sich Zellen teilen, da jede neue Zelle eine exakte Kopie der DNA der alten Zelle haben muss.

Die auf dieser Website verfügbaren Informationen sollten nicht als Ersatz für eine medizinische Behandlung oder den Rat eines Arztes verwendet werden. Sprechen Sie mit einer medizinischen Fachkraft, wenn Sie Fragen zu Ihrer Gesundheit haben.

Beispiele für DNS-Sequenzen

Wissenschaftler der Universität von Illinois (USA) haben entdeckt, dass die DNA-Kette asymmetrisch ist, d. h. sie wickelt sich in eine Richtung auf und in die andere ab, wie ein Jo-Jo. Diese physikalische Eigenschaft hängt von der genetischen Sequenz ab, die die Flexibilität und damit die Stabilität des DNA-Bündels innerhalb der Zelle bestimmt.

«Wir haben diesen aus physikalischer Sicht interessanten Aspekt der DNA entdeckt: dass ihre Sequenz die Flexibilität und damit die Stabilität des DNA-Bündels in der Zelle bestimmt», erklärt Physikprofessor Taekjip Ha, der dem Woese R. Carl Institute for Genomic Biology der Universität angehört, in einer Mitteilung der Universität. «Das ist eigentlich ganz elementare DNA-Physik. Viele Leute dachten, wir hätten das schon vor Jahrzehnten wissen müssen, aber die Physik der DNA birgt immer noch Überraschungen».

Die DNA ist in Chromosomen verpackt, die wie Perlenarmbänder aussehen. Der DNA-Strang wickelt sich um Kügelchen, die so genannten Histone, und bildet so Nukleosomen. Diese Nukleosomen sind zu Perlensträngen geflochten, die auf komplizierte Weise in die Chromosomen eingewoben sind.

Wo die DNS gefunden wird

Verwendung von STRs zur Identifizierung von Menschen. Anhand der Genotypen lassen sich Verwandtschaftsbeziehungen herstellen und Individuen voneinander unterscheiden. Aus einem heterozygoten Paar entstehen bei den Nachkommen mehrere Genotypen.

Amplifikation von STRs und Nachweis durch Elektrophorese auf vertikalen Polyacrylamidgelen in einem forensischen Fall. Beachten Sie, dass das DNA-Profil des Blutflecks auf der Kleidung des Verdächtigen mit dem des Opfers übereinstimmt.

Der PI wird anhand der Allele/Genotypen der einzelnen STRs geschätzt, die in einem Vaterschaftstest verwendet werden; ein Gesamt-PI wird dann durch Multiplikation der PIs aller STRs ermittelt, d. h.: Gesamt-PI = PISTR-1 x PISTR-2 x PISTR-3 … usw. Eine andere Möglichkeit, die Gesamt-IP zu interpretieren, ist die Umrechnung in die Vaterschaftswahrscheinlichkeit, allgemein bekannt als W, mit Hilfe der folgenden Formel:

Der Vergleich von Tabelle 1 und 2 macht sofort zwei Aspekte deutlich: 1) Einige Formeln ändern sich, und im Allgemeinen sinken die Wahrscheinlichkeit der Vaterschaft (W) und die geschätzten Vaterschaftsindizes (PI). Dieser Rückgang ist auf die von der Mutter verlorenen Informationen zurückzuführen, so dass man nicht sicher sein kann, welches der Allele des Nachkommen väterlicherseits und welches mütterlicherseits ist (d. h. 10/11 für CSF1PO), während dies im vorherigen Fall leicht abgeleitet werden konnte (11 für CSF1PO). Wenn man also davon ausgeht, dass irgendein anderer Mann in der Bevölkerung der biologische Vater von H ist, erweitert man die Möglichkeiten. Trotzdem erreichen kommerzielle genetische Systeme, die 15 STRs enthalten, im Allgemeinen Werte von W> 99,9%. Es gibt andere, komplexere Vaterschaftssituationen, in denen sich die mathematische oder biostatistische Interpretation ändert, wie z. B. 1) die Feststellung der Vaterschaft, wenn Zweifel an beiden Elternteilen bestehen, z. B. wenn man annimmt, dass das Baby im Krankenhaus ausgetauscht wurde, oder wenn man Leichenreste mit einem mutmaßlichen Elternpaar abgleichen möchte, 2) wenn der Vater nicht anwesend ist und man wissen möchte, ob zwei Personen Geschwister sind, 3) wenn der Vater nicht anwesend ist, man aber die Großeltern väterlicherseits hat, usw. Die biostatistische Interpretation muss in jedem Fall separat analysiert werden, um zu einer wissenschaftlich korrekten Schlussfolgerung zu gelangen, und es wird immer noch empfohlen, das Buch von Evett und Weir (1998) zu lesen.

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