Wie funktioniert die DNA-Reparatur?
Ich habe morgen ein Referat zum Thema Mondscheinkrankheit in Bio und muss dazu noch erklären wie die DNA-Reparatur funktioniert aber irgendwie versteh ich das nicht so ganz. Könnte das vielleicht jemand so einfach wie möglich erklären
2 Antworten
https://www.youtube.com/watch?v=fQMo5Byt6MM
Hi,
damit Körperzellen sich teilen können, muss ihr genetisches Material vervielfältigt werden. Das genetische Material der Chromosomen besteht aus DNA, diese aus zwei Einzelsträngen DNA, die passend zusammengelagert, wie eine Art Reißverschluss, als eine Doppelhelix angeordnet sind, wie hier: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/ADN_animation.gif
Um so einen DNA-Doppelstrang zu verdoppeln, um ihn bei der Zellteilung jeweils als eine Kopie auf eine neue Zelle zu verteilen, wird der doppelte DNA-Strang aufgetrennt, wie wenn man einen Reißverschluss öffnet und jeweils eine Hälfte dient als Vorlage (Matrize) für die Herstellung eines neuen Stranges, d.h. es wird an jeden Einzelstrang ein neuer ergänzt, auf der Information des Einzelstranges (des Matrizenstranges) beruhend. Dieser Vorgang ist ein enzymatischer Prozess, die sog. Replikation der DNA, der bestimmte Enzyme benötigt, die das ausführen können, insbesondere das Enzym DNA-Polymerase.
Die DNA-Polymerase fährt über den geöffneten Einzelstrang liest ihn ab und baut nach dieser Vorlage einen passenden Gegenstrang, so dass der Strang wieder doppelsträngig wird, als Ergebnis nach dem Öffnen des Reißverschlusses hat man dann 2 neue Doppelstränge, die kann man wieder öffnen und wieder je zwei Stränge ergänzen und hat dann 4 neue Doppelstränge u.s.w. man kann es im Prinzip endlos betreiben, wie es die Natur auch macht.
Dabei schleichen sich, ob man will oder nicht, Fehler ein, denn von den 4 Basen (das sind die inneren Moleküle der DNA, die sich gegenüber liegen und den genetischen Code ausmachen, also die Erbinformation darstellen, die in ihrer Abfolge gespeichert ist) das sind Adenin, Thymin, Guanin, und Cytosin, von denen 4 Basen liegen sich immer zwei bestimmte Basen gegenüber nämlich A+T und G+C das sind die sog. komplementären Basen zu sehen hier: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/37/Difference_DNA_RNA-EN.svg
Nun können sich in diese Basenpaarungen Fehler einschleichen, z.B. durch Fehlpaarungen z.B. statt A+T wie es richtig wäre A+C was falsch wäre, wenn diese Fehler in der DNA drin blieben, würden sie bei der nächsten Abschrift mit weitergegeben und die Information der DNA würde sich geringfügig ändern und die Änderung für alle künftigen Kopien der DNA übernommen werden.
Nun bestehen große Teile unserer DNA aus sog. nicht-codierender DNA, wenn man so will Schrott (weil wir es noch nicht besser wissen) ohne bekannte plausible Funktion (ca. 98%), das ist also, wie ein Buch mit 100 Seiten, von denen auf 98 Seiten Müll steht und auf 2 Seiten alles was man zum Leben braucht.
Wenn der sich eingeschlichene Fehler im nicht-kodierenden Bereich passiert, kräht kein Hahn danach, wenn er sich aber in den 2% ereignet die lebenswichtig sind, können dementsprechend lebenswichtige Funktionen gestört werden, mit gravierenden Auswirkungen auf den Organismus. Dennoch findet man diese fehlerhaften Abweichungen in der Sequenz der DNA nur sehr selten, noch seltener, als es statistisch der Fall sein sollte und das liegt daran, dass die Sequenz der Basen der DNA nochmals überprüft wird und Fehler, die sich reingeschlichen haben, korrigiert werden. Diese Funktion übernimmt das gleiche Enzym, welches auch den komplementären Doppelstrang der DNA bildet, die DNA-Polymerase, sie erkennt Fehlpaarungen, hält die Maschinerie kurz an, schmeißt die falsche Base raus und ersetzt sie durch eine passende neue z.B. A+C taucht auf, C weg, A+T neu, fertig.
Das Enzym welches die Replikation durchführt, hat also eine Korrekturlesefunktion (proofreading). Vgl. dazu das angehangene Video, was das illustriert, leider nur auf englisch, das ist aber nicht so schlimm, das wesentliche haben wir ja bereits besprochen. Das wäre also so, als wenn du ein Buch abschreibst und mir die Seiten gibst, so dass ich sie nochmals auf Schreibfehler überprüfe um diese zu verbessern, bevor die Seiten als neues Buch gebunden werden. Ich würde deine Abschrift dann korrekturlesen, das würde etwaige Fehler minimieren. Bei Menschen, die Mondscheinkrankheit haben, ist diese Korrekturlesefunktion gestört. D.h. hier schleichen sich Fehler in die DNA-Basensequenz und ändern die Information der DNA ab, durch z.B. äußere Einflüsse, die DNA strukturell verändern, wie z.B. UV-Strahlung des Sonnenlichts in Zellen der Haut und diese Fehler können in der Folge, je nach Schweregrad, nicht mehr korrigiert werden, was zu einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber UV-Strahlung (Sonnenlicht) führt, speziell der Haut, zu einer Neigung Hautkrebs zu entwickeln führt und sich insgesamt drastisch auf die Lebenserwartung auswirkt. Bei einem kompletten Ausfall der Korrekturlesefunktion und nicht angepasster Lebensweise, ohne sich vor Licht zu schützen, sinkt die Lebenserwartung in drastischen Fällen auf unter <10 Jahre. Das zeigt eindrucksvoll, dass hier viele kleine Heinzelmännchen im Hintergrund am Werk sind, von denen wir nichts mitbekommen, die unsere DNA laufend auf Fehler prüfen, die z.B. durch Sonnenbaden entstanden sind und aufgetretene Fehler rückgängig machen.
Das setzt natürlich Aktivitäten in ein anderes Licht, wo Gesunde sich absichtlich unter künstliche UV-Röhren legen, um sich zu bräunen :O ("Sonnenstudio"), um einem vermeintlichen Schönheitsideal zu entsprechen, dann fahren die unsichtbaren und lautlosen Reparatursysteme gezwungenermaßen unter Vollast, um das wieder auszubügeln. Wollte dir schon früher antworten, aber der GF Server war down. Good luck, Gruß, Cliff
Dankeschön das hat mir auf jeden Fall weiter geholfen, konnte es ganz gut erklären:)
Was verstehst du nicht?
Der Vorgang (die Vorgänge) sind ja auf diversen Seiten beschrieben. Was hat dir da beim Lesen Schwierigkeiten bereitet?
LG