Contents
- 1 Lernen der Sprache
- 2 Die Grundlagen von DNA und Genen
- 2.1 Die einzige Aufgabe von DNA besteht darin, Informationen zu speichern und weiterzugeben
- 2.2 DNA ist ein sehr großes Molekül
- 2.3 DNA ist die Anweisung für Ihre Zellen, Protein herzustellen
- 2.4 Gene sind ein definiertes Stück DNA, das sind die Anweisungen um Protein herzustellen
- 2.5 DNA, RNA, Protein: Transkription und Translation
Lernen der Sprache
Sie haben wahrscheinlich schon Begriffe wie „DNA“ und „Gen“ gehört. Oder wenn Sie wirklich fortgeschritten sind, vielleicht sogar Begriffe wie „Übersetzung“ und „Vererbung“. Oder vielleicht sogar auf Graduiertenebene „SNPs“ und „Epigenetik“.
Wenn Sie alle diese Begriffe bereits kennen, großartig. Sie sprechen bereits die Sprache der Genetik. Aber vielleicht könntest du ein wenig Auffrischung deiner Genetik gebrauchen. Oder vielleicht sind diese Begriffe völlig neu für Sie. Unabhängig von Ihrem Genetik-Leseniveau ist das Verständnis des Vokabulars unerlässlich. Das gilt besonders in der neuen Welt der individualisierten Medizin und personalisierten Ernährung. Ein Wissen über Genetik ist etwas, das Sie auf dem Laufenden halten müssen.
Dies ist der erste Teil einer vierteiligen Serie – Genetics 101. Sie beginnen damit, die Definitionen der Schlüsselgenetik zu lernen Terminologie. Diese Wissensbasis wird Ihnen helfen, wenn Sie tiefer in die Materie einsteigen.
Sobald Sie das Vokabular der Genetik beherrschen, fahren Sie mit Genetics 101 – The Basics of DNA and Genes fort. Als nächstes werden all diese Informationen in den Kontext der Vererbung, der Evolutionstheorie und der Abstammung gestellt. Und dann schließen Sie Ihren Genetik-Crashkurs mit dem letzten Abschnitt „Genetik und Ihre Gesundheit“ ab. Mit einer neuen Geschichte pro Monat haben Sie ein solides Verständnis der Genetik, sodass Sie fundierte Entscheidungen in Bezug auf Ihre Gesundheit treffen können.
Es ist Zeit, mit den Grundlagen zu beginnen.
< span id=”Common_Genetics_Terms_Defined”>Allgemeine Genetikbegriffe definiert
Bevor Sie in die Einzelheiten eintauchen, wie Ihre Genetik definiert, wer Sie sind, ist es wichtig, 26 allgemeine Begriffe zu verstehen. Sie werden Ihnen helfen, wenn Sie beginnen, etwas über den Einfluss der Genetik auf Ihr Aussehen, die Funktionsweise Ihrer Zellen, warum Ihre Kinder so aussehen und sich so verhalten und wie sich die Genetik auf Ihre Gesundheit auswirkt, zu lernen.
Fangen wir damit an Definieren einiger Terminologien, die das Zentrum der Genetik bilden.
Nucleus: Ihr Kern ist technisch gesehen eine Organelle – eine in sich geschlossene Struktur innerhalb der Zelle. Ihr Zellkern enthält das gesamte genetische Material, das Sie von Ihren Eltern erhalten haben und das oft als Ihr Genom oder Ihre DNA bezeichnet wird. Die Aufgabe des Zellkerns besteht darin, die DNA zu schützen, zu organisieren und zu replizieren, wenn sich die Zelle teilt.
Genom: Bezieht sich auf Ihr gesamtes genetisches Material als Ganzes.
DNA: Ein Akronym für deoxyribonnucleic aSäure. DNA ist der Träger all Ihrer genetischen Informationen. Die spezifische Reihenfolge, in der Ihre DNA zusammengesetzt wird, nachdem sie von Ihren Eltern geerbt wurde, bestimmt Ihr Aussehen und die Funktionsweise Ihrer Zellen.
Nukleotid/Base: Diese Wörter werden austauschbar verwendet, um sich auf die einzelnen Bausteine von DNA und RNA zu beziehen. DNA besteht aus vier Nukleotiden/Basen: adenin, guanin, cytosin und thymin . Sie werden in der DNA-Kurzschrift oft als A, G, C, T bezeichnet.
Basispaar:Chemisch und molekular gesehen ist DNA ein doppelsträngiges Molekül. Aber es ist auch antiparallel, was bedeutet, dass DNA aus zwei identischen Strängen besteht, die in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Stellen Sie sich das so vor: Ein Strang läuft „A-to-Z“ und der andere läuft „Z-to-A“.
Jeder Strang bindet an den anderen durch einen speziellen Satz relativ schwacher chemischer Bindungen . Stellen Sie sich diese Wasserstoffbrücken wie Klettverschlüsse vor. Sie können bei Bedarf zusammengebunden, aber bei Bedarf auch auseinandergezogen werden.
Wichtig ist, dass sich eine Base nur mit einer anderen Base verbindet – ihrem Komplement. Beispielsweise kann sich Adenin nur mit Guanin paaren (und Guanin nur mit Adenin). Und nur Cytosin kann sich mit Thymin paaren (und Thymin nur mit Cytosin). Diese A-G- und C-T-Paarungen werden Basenpaare genannt. Diese Basenpaarungsregel ist wichtig, da sie im Zentrum der Reproduktion und Zellteilung steht.
Chromosom: Die allgemeinste Art und Weise, wie DNA im Zellkern verpackt wird. Chromosomen organisieren die große Menge an DNA in definierten und eng verdichteten Strukturen. Diese helfen, die DNA zu organisieren und zu schützen. Die Anzahl der Chromosomen ist je nach Organismus sehr unterschiedlich. Sie können nur eins, ein paar hundert oder sogar mehr als 10.000 Chromosomen haben. Menschen haben 23 Paare oder 46 Chromosomen.
Gen: Eine weitere Unterorganisation Ihres Erbguts. Es ist ein kurzes, diskretes Stück DNA. Wenn DNA ein Buch ist, stellen Sie sich Gene als einzelne Kapitel vor. Diese DNA-Kapitel (Gene) sind die Anweisungen für die Zelle, um ein Protein oder Enzym herzustellen. Insbesondere sagt ein Gen der Zelle die richtige Reihenfolge, um Aminosäuren zusammenzusetzen, um eine dreidimensionale Protein- oder Enzymstruktur aufzubauen. Menschen haben zwischen 20.000 und 25.000 einzelne Gene.
Genexpression: Irgendwo innerhalb oder um ein Gen herum – am häufigsten am Anfang – befinden sich spezielle DNA-Sequenzen, die dafür verantwortlich sind, ein Gen ein- oder auszuschalten (denken Sie an einen Lichtschalter). Gene können auch ständig eingeschaltet sein. Ihre Genprodukte (Proteine oder Enzyme) werden ständig hergestellt, normalerweise auf einem niedrigen, konstanten Niveau. Die beiden Hauptprozesse der Genexpression – das Ablesen eines Gens und die anschließende Herstellung eines Proteins – werden Transkription bzw. Translation genannt.
Transkription: Der Prozess, bei dem die Zelle die enthaltenen Informationen liest innerhalb eines Gens. Diese Nachricht wird in ein RNA-Botenmolekül kopiert und vom Zellkern an andere Teile der Zelle gesendet.
RNA: Ein Akronym für r ibonucleic acid und der DNA chemisch sehr ähnlich. RNA gilt als Master-Messenger. Es leitet kurze Informationen, die in der DNA (Gen) enthalten sind, an andere Stellen innerhalb der Zelle weiter. RNA ermöglicht speziell die Umwandlung dieser Botschaften in die funktionellen Einheiten der Zelle – Proteine und Enzyme. Die Information in RNA ist in Sätze von drei Nukleotiden/Basen unterteilt, die als Codon bezeichnet werden.
Codon:Ein Satz von drei aufeinanderfolgenden Nukleotiden/Basen in einem RNA-Molekül. Die Reihenfolge der drei Nukleotide/Basen ist der Code für eine bestimmte Aminosäure. Während die Codons in der RNA gelesen werden, beginnt die Zelle, Ketten aus Aminosäuren zusammenzusetzen – den Bausteinen von Proteinen und Enzymen. Dieser Vorgang wird Translation genannt.
Übersetzung: Der Prozess, bei dem die Zelle das RNA-Botenmolekül in ein Protein oder Enzym umwandelt.
Protein/Enzym: Wörter, die oft austauschbar verwendet werden, um eine Kette von Aminosäuren zu beschreiben, die chemisch miteinander verbunden sind. Sobald die einzelnen Aminosäuren miteinander verbunden sind, falten sie sich zusammen, um funktionale Endprodukte zu bilden, die wir oft als Protein oder Enzym bezeichnen. Während alle Enzyme Proteine sind, sind nicht alle Proteine Enzyme. Konventionell bezeichnen Wissenschaftler ein Protein als Protein, wenn seine Funktion in einer Zelle statisch oder strukturell ist. Das Wort Enzym wird verwendet, um ein Protein zu beschreiben, das aktiv arbeitet (wie die Enzyme, die Nahrung in Energie umwandeln).
DNA-Replikation:Der Vorgang, eine identische Kopie der DNA zu erstellen. Wenn sich eine Zelle teilt, muss sie auch ihre DNA kopieren – oder replizieren. Dies geschieht, weil die Klettverschluss-ähnlichen Wasserstoffbrückenbindungen auseinandergezogen werden können. Ein Strang bleibt bei der alten Zelle. Der andere Strang wandert in die neue Zelle. Aufgrund der Basenpaarungsregel (A-G und C-T können sich nur zusammen paaren) kann jede Zelle den fehlenden antiparallelen Strang neu bilden. Dadurch wird die DNA schließlich wieder doppelsträngig. Dieser Vorgang kann sich so oft wiederholen, wie sich die Zelle teilen kann.
Vererbung: Die Weitergabe genetischer Informationen an die nächste, jüngere Generation.
Phänotyp: Ihre körperlich beobachtbaren Merkmale, basierend auf der Abfolge Ihrer Gene (Genotyp). Denken Sie an Dinge wie Ihr Aussehen und Ihr Verhalten.
Genotyp: Die DNA-Sequenz Ihrer Gene.
Dominantes Gen: Wenn ein dominantes und ein rezessives Gen um die Expression konkurrieren, gewinnt das dominante Gen. Wenn zum Beispiel ein Elternteil mit braunen Augen (dominantes Gen) ein Kind mit einem Elternteil mit blauen Augen (rezessives Gen) hat, wird das Kind braune Augen haben – das dominante Gen gewinnt.
Rezessives Gen: Rezessive Gene werden nicht exprimiert, wenn ein dominantes Gen vorhanden ist. Da Sie jedoch zwei Kopien von jedem Gen haben, kann ein rezessives Merkmal exprimiert werden, wenn beide Kopien rezessiv sind. Ein Kind wird blaue Augen haben, wenn beide von den Eltern erhaltenen Genkopien für blaue Augen bestimmt sind.
Ploid: Bezieht sich auf die Anzahl der Chromosomen oder DNA-Paare in einem Organismus.
Diploid: „Di“ bedeutet „zwei“. Wenn eine Zelle diploid ist, hat sie beide Kopien ihrer DNA. Dies ist der normale Zustand der meisten Ihrer Zellen und die DNA soll doppelsträngig sein. Zellen müssen ihre DNA im diploiden Zustand haben, um sich zu teilen und zu replizieren.
Haploid: „Ha“ bedeutet „halb“. Wenn eine Zelle haploid ist, hat sie nur die Hälfte (oder eine) ihrer DNA-Kopien. Haploide Zellen sind in der Regel nur Fortpflanzungszellen wie Spermien und Eier. Dies ist wichtig, denn wenn eine Samenzelle und eine Eizelle verschmelzen (Befruchtung), rekombinieren die beiden DNA-Halbkopien zu einem vollständigen, diploiden Genom. Sobald diese neue Zelle diploid wird, kann sie anfangen zu wachsen und sich zu teilen.
Epigenetik: Es kann als zweiter genetischer Code betrachtet werden, der auf Ihrer primären DNA-Sequenz liegt. Dieser Code setzt sich aus einer Reihe chemischer Signale zusammen. Es gibt eine Reihe von chemischen Signalen, die Ihre DNA-Sequenz oder die Strukturen, die die DNA im Zellkern organisieren, verändern können. Abhängig von den spezifischen chemischen Modifikationen können Gene an- oder abgeschaltet werden.
Interessanterweise beeinflussen Ihre Ernährung und Ihr Lebensstil diesen chemischen Code (Epgenom) und wie Ihre Gene reguliert werden. Es hat sich auch gezeigt, dass Ihr epigenetischer Code auch weitgehend vererbbar ist. Das bedeutet, dass je nachdem, wie Ihre Eltern – und sogar Ihre Großeltern – ihr Leben gelebt haben, die Expression Ihrer Gene beeinflusst wird. Und wie Sie Ihr Leben leben, wird sich auf die Genexpression Ihrer Kinder auswirken.
Das Epigenom gilt als weitgehend verantwortlich für die Gesundheit der nächsten Generation – ob gut oder schlecht. Zum Beispiel neigen schlanke, gesunde Eltern dazu, schlanke, gesunde Kinder zu haben. Kinder von Eltern mit bestimmten Krankheiten können jedoch ein erhöhtes Risiko haben, später im Leben auch an dieser Krankheit zu erkranken.
Mutation: Die Veränderung der ursprünglichen DNA-Sequenz. Dies kann durch eine Reihe verschiedener Prozesse geschehen, wie zum Beispiel: Exposition gegenüber Umweltchemikalien, unsachgemäße DNA-Replikation und physischer Bruch/Schädigung der DNA.
Letztendlich beeinflusst eine Mutation die Funktion der endgültigen Protein-/Enzymstruktur für die es codiert. Mutationen können eine Reihe von Auswirkungen auf die Zelle haben – von keiner Wirkung über eine positive Wirkung bis hin zu einer schädlichen Wirkung. Wenn eine Mutation die endgültige Proteinstruktur oder -funktion nicht verändert, wird sie als stumm bezeichnet.
Vorteilhafte Mutationen verleihen der Zelle oder dem Organismus eine verbesserte Funktion oder Überlebensfähigkeit. Dies wird oft als Grundlage der Evolution oder des Überlebens des Stärksten angeführt. Mutationen können auch schädlich sein. Wenn eine Veränderung der ursprünglichen DNA-Sequenz negative Auswirkungen auf die Struktur oder Funktion eines Proteins hat, kann dies schwerwiegende Folgen für die Zellfunktion haben. Wenn eine negative Mutation an einer essentiellen Stelle in einem Gen auftritt, wird die Proteinfunktion dramatisch beeinträchtigt und führt letztendlich zu einer Verringerung des Überlebens. Einige häufige negative Mutationen in Schlüsselgenen oder Proteinen können zu Krebs führen.
Krebs: Eine Krankheit, die durch unkontrollierte Zellteilung definiert wird. Normalerweise kontrolliert die Zelle sehr streng die Prozesse, die eine Zellteilung stoppen oder starten. Dieser Prozess kann jedoch gestört werden. Dies kann aufgrund einer Mutation, der Einwirkung von Umweltchemikalien, körperlicher Schäden usw. geschehen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass nicht alle Mutationen Krebs verursachen und dass nicht alle Krebsarten das Ergebnis von Mutationen sind. Letztendlich führt die unkontrollierte Zellteilung zur Ansammlung abnormaler Zellen zu einer Wachstumsmasse, die als Tumor bekannt ist. Wenn dieser Tumor zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines Gewebes oder Organs führt, kann Gewebe- und Organversagen folgen, was zum Tod führen kann.
SNP (Single Nucleotide Polymorphism):Eine Mutation in einer einzelnen DNA-Base. Da es sich um eine sehr geringfügige Mutation in einem Gen handelt, sind SNPs in der Regel stille Mutationen und führen selten zu Krebs. Wenn jedoch ein SNP an einer kritischen Stelle in einem Gen auftritt, kann es die Proteinfunktion beeinflussen – entweder positiv oder negativ. SNPs haben in Wissenschaft und Medizin an Popularität gewonnen. Beispielsweise werden sie verwendet, um Stoffwechselstörungen zu diagnostizieren oder festzustellen, wie ein Patient auf bestimmte Medikamente anspricht.
Die Grundlagen von DNA und Genen
Dies ist der zweite Teil einer vierteiligen Serie – Genetics 101. Wenn Sie den ersten Teil verpasst haben, lesen Sie Genetics 101 – Learning the Language. Beginnen Sie mit der Terminologie, bevor Sie zu diesem Artikel springen. Das wird Ihnen helfen, das wichtige Vokabular zu lernen, bevor Sie tiefer in die Tiefe gehen.
Genetik ist sowohl unglaublich einfach als auch unglaublich kompliziert zugleich. Beginnen wir damit, was genau Genetik ist? Laut Merriam-Webster ist die Genetik „ein Zweig der Biologie, der sich mit der Vererbung und Variation von Organismen befasst“ und „dem genetischen Aufbau und den Phänomenen eines Organismus, Typs, einer Gruppe oder eines Zustands.“
Einfach gesagt, ist die Genetik das Studium dessen, was Sie sowohl menschlich als auch einzigartig macht. Und seiner DNA haben Sie zu danken. Tatsächlich enthält jeder lebende Organismus auf der Erde DNA. Es ist die DNA, die ein Bakterium zu einem Bakterium, einen Vogel zu einem Vogel und Sie zu einem Menschen macht.
Viele denken, dass DNA fließend, dynamisch und sich ständig verändernd ist. Tatsächlich ist DNA jedoch ein statisches und stabiles Molekül. Ob aus Steinwerkzeugen oder dem Inneren uralter Knochen, es ist möglich, DNA zu sammeln und zu untersuchen – sogar nach Zehntausenden von Jahren.
Eine einfache Möglichkeit, sich Ihre DNA vorzustellen, ist wie eine Blaupause, um ein Haus zu bauen. Es vermittelt viele Informationen. Aber dieser Bauplan kann das Haus selbst nicht bauen – er speichert und teilt nur Informationen. Es braucht ein intelligentes und koordiniertes Team von Arbeitern, um das eigentliche Haus zu bauen. Sie haben den Ingenieur, der den Bauplan lesen kann, die Chefs, die die Arbeiter leiten, und die Arbeiter, die alles zusammenfügen.
Die DNA tut nichts anderes, als Informationen zu speichern und mit der Zelle zu teilen. Sie können sich DNA also als Bauplan für Ihre Zellen vorstellen.
DNA ist ein sehr großes Molekül
DNA ist das genetische Material, das in jedem Kern Ihres Körpers enthalten ist. Und obwohl nicht jede Zelle einen Zellkern hat – und einige Zellen haben mehr als einen – hat jeder Zellkern eine vollständige DNA-Sequenz.
In jedem Zellkern existiert DNA als einzelnes (doppelsträngiges) Molekül. Das heißt, ein sehr großes Molekül. Die menschliche DNA ist zwischen zwei und drei Milliarden Basen lang. Um das ins rechte Licht zu rücken: Wenn Sie in einen Ihrer Zellkerne greifen, die DNA herausnehmen und auf einem Tisch ausbreiten würden, wäre sie ein bis zwei Meter lang.
Eine andere Möglichkeit, die Größe der DNA zu veranschaulichen, besteht darin, ihre Gesamtmasse abzuschätzen. Wenn Sie das durchschnittliche Gewicht einer einzelnen Nukleotidbase nehmen, es mit zwei multiplizieren (weil es doppelsträngig ist) und dann noch einmal mit zwei bis drei Milliarden (der Gesamtlänge der DNA), ist das bereits eine große Zahl. Aber du bist noch nicht fertig. Multiplizieren Sie das jetzt mit der Gesamtzahl der Kerne (oder Zellen, die Kerne haben), um die Gesamtmenge an DNA in einem menschlichen Körper zu erhalten.
Diese Zahl liegt zwischen etwa fünf Gramm (0,2 Unzen oder etwa dem Gewicht eines Blattes Papier) und 50 Gramm (1,8 Unzen oder etwa dem Gewicht eines Hühnereis) DNA in Ihrem Körper. Das ist eine Menge DNA.
Dies zeigt auch, wie dicht die DNA in jedem Kern gepackt ist. Es ist unglaublich, dass ein so großes Molekül in etwas so Mikroskopisches hineinpasst.
DNA ist in Ihrem Zellkern hochgradig und komplex organisiert
Sie bestehen aus Billionen und Aberbillionen von Zellen (ungefähr 50 Billionen, um genau zu sein). Mit Ausnahme einiger Blutzellen haben etwa 75 Prozent mindestens einen Zellkern. In diesem Kern befindet sich Ihre DNA – eine vollständige Kopie der DNA in jedem Kern.
Wie ist das möglich? Im Grunde genommen ist die DNA mit den engsten Knoten verbunden. Es wird mehrmals um sich selbst gewickelt und gefaltet. Aber dieser DNA-Knoten ist auch hochgradig organisiert und kann (zumindest teilweise) gelöst werden, wenn auf die darin enthaltenen Informationen zugegriffen werden muss.
Die Zelle verlangt die Informationen, die die DNA enthält, indem sie sie – und damit verbundene Proteine, die bei der Organisation der DNA helfen – mit spezifischen chemischen Signalen modifiziert. Einige dieser chemischen Signale halten nur sehr kurze Zeit an. Andere können von Generation zu Generation weitergegeben werden. Diese chemischen Signale werden Ihr epigenetischer Code genannt.
Durch diesen epigenetischen Code regulieren Zellen, welche Teile der DNA ein- oder ausgeschaltet werden. Dies verleiht auch jedem der verschiedenen Zelltypen seine einzigartige Identität. Obwohl jede Zelle eine vollständige Kopie der DNA hat, schalten Zellen nur die DNA ein, die sie brauchen. Und sie schalten die DNA aus, die sie nicht tun. Zum Beispiel aktivieren Gehirnzellen nur Gehirnzellen-DNA, Leberzellen aktivieren nur Leberzellen-DNA, Hautzellen aktivieren nur Hautzellen-DNA und so weiter.
DNA ist die Anweisung für Ihre Zellen, Protein herzustellen
Also, wie funktioniert DNA, um der Zelle zu sagen, was sie herstellen soll? ?
DNA besteht aus vier Grundbausteinen, die Basen genannt werden – ADenin, THymin, GUanin, und cYtosin (abgekürzt A, T, G, C). Hier wird es wirklich erstaunlich. Diese vier DNA-Basen wiederholen sich immer und immer wieder, aber in einer einzigartigen Reihenfolge, die Ihnen Ihre Individualität verleiht.
Diese Basen (A, T, G, C) sind letztendlich für alles verantwortlich, was Sie sind: Ihre Größe, wie Sie aussehen, Ihre sportlichen Fähigkeiten und wie Ihre Zellen, Gewebe und Organe funktionieren.
Wie kann das sein?
Der einfachste Weg, darüber nachzudenken, besteht darin, es mit der Art und Weise in Verbindung zu bringen, wie Sie die Wörter auf dieser Seite lesen. Es beginnt mit dem Alphabet. Dann werden diese Buchstaben zu Wörtern organisiert. Zufälligerweise besteht das „DNA-Alphabet“ nur aus vier Buchstaben – diesen As, Ts, Gs, Cs. Wenn diese vier Basen in einer bestimmten Reihenfolge organisiert sind, sind sie die Wörter – oder Anweisungen – für die Zelle, um Protein herzustellen. Das können Strukturproteine sein, die die Zelle zusammenhalten. Oder sie können Enzyme sein – Proteine, die innerhalb der Zelle funktionieren.
Eine weitere erstaunliche Tatsache ist, dass jedes Wort im „DNA-Wörterbuch“ nur drei Buchstaben – oder Basen – lang ist. Diese aus drei Buchstaben bestehenden Wörter werden Codon genannt. Während die Zelle jedes Codon liest, weiß sie genau, welche Aminosäuren (die Bausteine des Proteins) in welcher Reihenfolge zusammengesetzt werden müssen. Es weiß auch, wie viele Aminosäuren verwendet werden müssen.
In diesem Codon gibt es „Start here“- und „Stop here“-Signale. Beispielsweise benötigen einige Proteine nur 500 Basen, um ihre Proteinanweisungen zu übermitteln. Andere können 2,2 Millionen Basen lang sein. Bei 500 Basen würde es eine Botschaft mit etwa 166 Codons und einem etwa 55 Aminosäuren langen Protein ergeben. Die 2,2 Millionen Basenlänge hätte 733.333 Codons, um ein komplexes Protein mit etwa 244.444 Aminosäuren zu ergeben.
Gene sind ein definiertes Stück DNA, das sind die Anweisungen um Protein herzustellen
Ein Gen ist definiert als die grundlegende physikalische und funktionelle Einheit der DNA. Es ist nichts anderes als die Anweisung an die Zelle, ein oder mehrere Proteine herzustellen. Wie oben erwähnt, gibt es Startsignale und Stoppsignale in deiner DNA. Einfach ausgedrückt ist ein Gen alles zwischen einem einzelnen Startsignal und einem Stoppsignal.
Es wird geschätzt, dass Menschen ungefähr 25.000 Gene in unserem gesamten DNA-Molekül haben. Die Schätzungen variieren stark, aber Menschen haben zwischen 100.000 und über 1.000.000 verschiedene Proteine in Ihrem Körper. Diese Zahlen passen nicht perfekt zusammen. Das bedeutet, dass ein Gen nur ein Protein oder bis zu 100 kodieren kann.
DNA, RNA, Protein: Transkription und Translation
Man kann sich diesen Codon-Code wie eine Fremdsprache vorstellen. Es ist die Sprache, die die Zelle lernen muss, um die DNA zu lesen und schließlich Protein herzustellen. Tatsächlich nennen Genetiker diesen Prozess sogar Transkription und Übersetzung – ein ähnlicher Ausdruck, der verwendet wird, um die menschliche Sprache zu beschreiben.
Lassen Sie uns ein wenig ausführlicher darüber sprechen, wie genau die Zelle ihre DNA lesen kann.
Wenn es um die Herstellung von Proteinen geht, wird diese Reihenfolge wichtig: 1) DNA, 2) RNA und 3) Protein.
Wie oben erwähnt, ist DNA das statische Molekül, das in einem Knoten im Zellkern gebunden ist. Aber die Zelle kann innerhalb des Zellkerns kein Protein herstellen. Der Proteinaufbau braucht Platz, also findet er in Zellräumen außerhalb des Zellkerns statt.
Und wie kommen diese Informationen aus dem Zellkern heraus?
Es gibt ein eng mit der DNA verwandtes Molekül namens RNA (Ribonukleinsäure). Ein spezielles Enzym (genannt RNA-Polymerase) scannt das DNA-Molekül auf der Suche nach dem „start here“-Codon. Das zeigt den Beginn des Gens an. Dieses Enzym scannt dann entlang der DNA und transkribiert die DNA-Botschaft in eine RNA-Botschaft – ein Prozess, der als Transkription bekannt ist. Sobald dieses Enzym zum „Stopp hier“-Codon kommt, stellt es die Herstellung des RNA-Moleküls ein.
Dieses neu hergestellte RNA-Molekül verlässt dann den Zellkern. Es wird sofort von einem Ribosom begrüßt. Das Ribosom ist einzigartig ausgestattet, um das RNA-Molekül zu lesen und diese Botschaft in eine Aminosäuresequenz (Proteinsequenz) zu übersetzen. Das Ribosom überspringt die RNA-Nachricht um ein Codon nach dem anderen und signalisiert der Zelle, welche Aminosäuren als nächstes anzulegen sind.
Zum Beispiel ist das Codon T-T-A das „Wort“ für Leucin. Das Codon A-G-A kodiert für Arginin. Das Codon G-C-G zeigt Alanin an. Tatsächlich gibt es mindestens ein Codon für alle Aminosäuren, die notwendig sind, um die Proteine und Enzyme aufzubauen, die Ihr Körper benötigt.
Warum ist das so?
Zunächst einmal teilen Menschen mehr als 99 Prozent der gleichen Gene. Das verbleibende ein Prozent oder weniger ist für Ihre Individualität verantwortlich.
Es wurde geschätzt, dass, wenn wir unseren genetischen Code in einem Buch veröffentlichen würden, es ungefähr 262.000 Seiten lang wäre. Nur etwa 500 Seiten wären für jeden von uns einzigartig. Das zeigt, wie ähnlich Menschen sind.
Wir sind auch einer Reihe anderer scheinbar weit entfernter Arten sehr ähnlich. Menschen sind zum Beispiel:
- 96 Prozent genetisch ähnlich wie Schimpansen
- 90 Prozent ähnlich wie Katzen
- 85 Prozent ähnlich wie Mäuse
- 80 Prozent ähnlich wie Kühe
- 61 Prozent ähnlich wie Fruchtfliegen
- 60 Prozent ähnlich wie Hühner
Du bist sogar 60 Prozent ähnlich wie eine Banane!
Wie kann das sein?
Es stellt sich heraus, dass auf der Auf zellulärer Ebene benötigen Zellen – über ein breites Spektrum von Arten hinweg – die gleichen grundlegenden Gene und Proteine, nur um zu funktionieren. Erst wenn eine Zelle oder ein Organismus beginnt, sich hochgradig zu spezialisieren, brauchen sie tatsächlich neue und andere Gene und Proteine.
Also, wie Sie sehen können, ist die DNA nur der Anfang dessen, was Sie zu einem einzigartigen Menschen macht. Es gibt eindeutig eine Reihe anderer Faktoren, die eine Rolle spielen.
Was macht uns dann alle so einzigartig und vielfältig in der menschlichen Bevölkerung? Stellen Sie sicher, dass Sie sich den nächsten Teil dieser Serie ansehen, Genetics 101 – Heredity, the Theory of Evolution, and Ancestry.