Die Bedeutung der DNA in der menschlichen Zelle

Die Erkenntnis, dass die DNA den Informationsbauplan für alle lebenden Organismen trägt, und die Mechanismen die den DNA-Code in den Stoff des Lebens übersetzen, gilt als eine der großen Entdeckungen der Moderne Wissenschaft. Von den einfachsten Mikroorganismen bis hin zu den riesigen Bäumen und Tieren, die die Erde bewohnen, sind alle für ihre Existenz auf DNA angewiesen. Mit weit weniger biologischen „Buchstaben“ als dem englischen 26-Buchstaben-Alphabet beschreibt die DNA die Anweisungen dafür, wie Organismen leben, sich reproduzieren, metabolisieren, reifen und schließlich sterben.

DNA ist ein komplexes, langkettiges Molekül, das die genetischen Eigenschaften eines lebenden Organismus kodiert. Bei den meisten Pflanzen und Tieren ist die DNA mit Ribonukleinsäure und Proteinen in kompakte Strukturen verpackt, die als Chromosomen bezeichnet werden und sich im Zellkern befinden. Fast alle menschlichen Zellen haben 23 Chromosomenpaare, einen Satz von jedem Elternteil. DNA-Abschnitte, die als Gene bezeichnet werden, kodieren indirekt für Proteine, die dem menschlichen Körper Struktur und Funktion verleihen. Die Wahl, welche Gene in welchen Zellen wirken, bestimmt den Zelltyp: Gehirn, Leber, Haut und alle anderen.

Bei der sexuellen Fortpflanzung erzeugt der Mensch spezielle Zellen, die Gameten genannt werden, die nur einen Satz von 23 Chromosomen enthalten. Während der Befruchtung verbindet sich die DNA des Vaters mit der DNA der Mutter, um einen neuen, einzigartigen Satz von 46 Chromosomen zu bilden. Auf diese Weise werden die Eigenschaften eines Vorfahren an die Nachkommen weitergegeben. Ein bestimmtes Chromosom in einem Gameten bestimmt das Geschlecht der Nachkommen. Dieses Chromosom kann das X oder das Y sein: Zwei X erzeugen ein Weibchen, während XY ein Männchen hervorbringt. Wenn sich die befruchtete Eizelle zu teilen beginnt, steuern verschiedene Gene, wie sich die Zellen voneinander unterscheiden, wodurch die verschiedenen menschlichen Gewebe, Organe und Systeme entstehen.

DNA kodiert für alle Zellproteine, die das Leben ermöglichen. Die Zelle transkribiert DNA in RNA, die sie dann in Proteine ​​übersetzt. Dazu gehören die Enzyme, Hormone und Strukturproteine, die jede Zelle benötigt. Komplexe biochemische Rückkopplungsschleifen bestimmen, welche DNA-Gene exprimiert werden. Über zelluläre biochemische Wege steuern Gene die Form Ihrer Nase und die Größe Ihrer Ohren. Wenn ein Gen falsch codiert ist, beispielsweise aufgrund einer Mutation im DNA-Molekül, können Sie an Geburtsfehlern wie einer Gaumenspalte oder genetischen Erkrankungen wie Mukoviszidose und Down-Syndrom leiden.

DNA ist lebenswichtig für die menschliche Zelle, kann jedoch fragmentieren und zum Zelltod führen. Die Wissenschaft hat dieses Mysterium noch nicht vollständig enträtselt – Wissenschaftler wissen nicht, ob die DNA auf Selbstzerstörung programmiert ist. 37 Gene der nichtchromosomalen DNA befinden sich in den menschlichen Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle. Diese DNA kodiert für wichtige RNA-Moleküle, von denen einige für den Stoffwechsel benötigte Enzyme produzieren. Mutationen der mitochondrialen DNA können zum Tod von Neugeborenen führen. Nicht alle Mutationen sind schlecht – die Evolution ist im Wesentlichen eine lange Geschichte von nützlichen DNA-Mutationen, die den einfachsten einzelligen Organismus in höhere Lebensformen, einschließlich des Menschen, verwandelt haben.