DNA: Schäden & Reparaturmechanismen
Lektion auswählen
Lebewesen und ihre Lebensräume
Die Zelle
Zellbiologie
Die eukaryotische Zelle - Tierzelle & Pflanzenzelle
Die prokaryotische Zelle - Aufbau & Vermehrung
Systemebenen: Von der Zelle zum Lebewesen
Vom Einzeller zum Mehrzeller - tierisch und pflanzlich
Bau- und Inhaltsstoffe der Zelle
Licht- und Elektronenmikroskopie
Ökologie
Ökosysteme
Ökosystem Wald - Aufbau & Organismen
Ökosystem Boden - Eigenschaften & Lebewesen
Ökosystem Gewässer - Arten & Bewohner
Beziehungen in Ökosystemen
Grundbegriffe der Ökologie - Biotop & Biozönose
Einfluss von Umweltfaktoren auf Tiere und Pflanzen
Nahrungsbeziehungen
Konkurrenz, Koexistenz & Gesellschaft
Entstehung einer ökologische Nische durch Umweltfaktoren
Trophiestufen, Biomasse, Produzenten & Konsumenten
Der Kohlenstoffkreislauf & Kohlenstoffspeicher
Lokale Stoffkreisläufe im Wald
Populationsökologie
Der menschliche Bewegungsapparat
Der Stoffwechsel des Menschen
Ernährung und Verdauung
Makro- & Mikronährstoffe in Nahrungsmitteln
Gesunde Ernährung und die Nahrungsmittelpyramide
Verdauungsorgane und -system: Vorgänge und Enzyme
Zähne, Leber und Nieren: Aufbau & Funktion
Körpergewicht, BMI und Essstörungen
Blutkreislauf
Das Herz - Aufbau & Ablauf eines Herzschlags
Bestandteile des Blutes & Aufbau der Blutgefässe
Blutkreislauf - Lungenschleife & Körperschleife
Zusammensetzung und Aufgaben des Blutes
Erkrankungen von Herz und Kreislauf
Neurobiologie
Immunbiologie
Krankheitserreger
Bakterien - Aufbau, Ernährung, Vermehrung & Unterscheidung
Viren - Aufbau, Vermehrung, Grippeverlauf
Andere Krankheitserreger: Einzeller, Pilze, Parasiten
Immunsystem
Angeborene Immunantwort: Leukozyten & ihre Funktion
Erworbene Immunantwort: humoral und zellulär
Kommunikation der Lymphocyten bei Immunabwehr
Antikörper
Impfungen: passive & aktive Immunisierung
Unerwünschte Immunantwort: Allergien & Autoimmunkrankheiten
Übertragung & Vermehrung von HIV & AIDS
Die Antigen-Antikörper-Reaktion in der Wissenschaft
Fortpflanzung und Entwicklung
Fortpflanzung
Genetik
Gene
Proteine: Aufbau, Struktur & Aufgaben
DNA: Struktur, Arbeits- & Transportform
Ablauf der Proteinbiosynthese: Transkription & Translation
Genregulation bei Eukaryoten & Prokaryoten
Entwicklung & Erweiterung des Genbegriffs
Genetik
Chromosomen: Struktur, Karyogramm & Karyotyp
Replikation der DNA: Initiation, Elongation & Termination
Zellzyklus und Ablauf der Mitose
Mutationen und genetisch bedingte Krankheiten
DNA: Schäden & Reparaturmechanismen
Vorgänge beim Altern: Schadenstheorie & Telomer-Theorie
Vererbung
Vererbungsregeln & Mendels Experimente
Familienstammbäume erstellen: dominante & rezessive Erbgänge
Blutgruppen bestimmen: AB0- & Rhesussystem
Additive und komplementäre Polygenie
Evolution
Belege für die Evolution
Entstehung und Altersbestimmung von Fossilien
Evolutionstheorien von Darwin und Lamarck
Synthetische Evolutionstheorie - Variabilität und Genpool
Mechanismen der Evolution
Erdzeitalter und Entwicklung des Lebens
Allopatrische und sympatrische Artbildung und Artenvielfalt
Das Hardy-Weinberg-Modell: Genpool & Genotyp
Belege für die stammesgeschichtliche Verwandtschaft
Molekulare Hinweise auf Verwandtschaft
Die Systematik der Lebewesen - Die fünf Reiche
Erklärvideo
Zusammenfassung
DNA: Schäden & Reparaturmechanismen
Schäden oder Veränderungen der DNA können verschiedene Ursachen haben, zum Beispiel UV-Strahlung, Mutagene (äussere Einwirkungen, die Mutationen verursachen können) und freie Radikale. Typische DNA-Schäden sind Dimerisierung, Methylierung oder Strangbrüche der DNA. Sie können sich negativ auf die DNA-Replikation oder Proteinbiosynthese auswirken und dadurch zu Störungen der Zellfunktion, Mutationen und Tumorentstehung führen. Deshalb sind körpereigene Reparatursysteme so wichtig, um DNA-Schäden wieder zu korrigieren.
DNA-Schäden
Es gibt verschiedene Ursachen für DNA-Schäden, aber es wird in der Regel von exogenen und endogenen Faktoren gesprochen:
- Exogene Faktoren sind äussere Einflüsse, wie zum Beispiel UV-Strahlung, Giftstoffe oder ionisierende Strahlung.
- Endogene Faktoren haben ihren Ursprung im Organismus selbst, wie zum Beispiel Stoffwechselprodukte oder Fehler während der DNA-Replikation.
Endogene Faktoren
Während des Stoffwechsels laufen in den Zellen viele unterschiedliche chemische Reaktionen ab. Dabei kann es immer wieder zu Schäden der DNA kommen. Zum Beispiel kann aus Cytosin Uracil entstehen, oder die Basen Adenin und Guanin werden in einer Reaktion der Nukleotide mit Wasser von der Ribose abgespalten. Allein dadurch verliert die menschliche Zelle bis zu 1 Million Basen pro Tag.
Exogene Faktoren
Jede menschliche Zelle führt pro Tag schätzungsweise DNA-Reparaturen durch, an denen veränderte Basen sitzen. Hautzellen, zum Beispiel, müssen regelmässig DNA-Schäden reparieren, die durch Sonnenstrahlung (UV-Strahlung) entstehen.
Wenn zwei Cytosin- oder zwei Thymin-Basen nebeneinander liegen, kann es durch den Einfluss von UV-Strahlung dazu kommen, dass sie miteinander reagieren und sogenannte Dimere bilden. Das bedeutet, dass sie eine sehr starke Bindung miteinander eingehen und dadurch die DNA Replikation blockieren können.
Auch wenn während der Proteinbiosynthese nur bestimmte Bereiche des Genoms abgelesen werden, so ist es doch sehr wichtig, das gesamte Genom ständig zu überwachen und DNA-Schäden oder Mutationen zu beheben, damit diese Schäden während der Mitose nicht an Tochterzellen weitergegeben werden.
Reparaturmechanismen
RNA-Polymerase
Während der Transkription (mRNA-Synthese) ist das Enzym RNA-Polymerase aktiv. Es ist mit Reparatursystemen gekoppelt und kann im Laufe der Transkription DNA-Schäden erkennen. Daraufhin wird die Transkription gestoppt und Reparatursysteme aktiviert und den DNA-Schaden zu korrigieren.
Austausch fehlerhafter Basen und Nukleotide
Die DNA besteht aus zwei komplementären Strängen. Sobald einer der beiden DNA-Stränge fehlerhaft oder beschädigt ist, kann der andere Strang, als Vorlage verwendet werden, um die Schäden zu korrigieren. Meistens wird erstmal die fehlerhafte Base entfernt, woraufhin mehrere Enzyme den Rest des Nukleotids entfernen und den Einbau eines korrekten Nukleotids katalysieren.
Reparatur von Thymin-Dimeren
Thymin-Dimere werden durch einen anderen Mechanismus repariert. Ein längerer DNA-Abschnitt, der das Thymin-Dimer enthält, wird herausgeschnitten und durch die DNA-Polymerase komplett neu synthetisiert. Anschliessend verbindet das Enzym Ligase den neuen Abschnitt mit dem Rest des DNA-Strangs.
Reparatur von Doppelstrangbrüchen
Wenn beide Stränge der DNA-Doppelhelix Strangbrüche an derselben Stelle aufweisen, ist kein intakter komplementärer Abschnitt vorhanden. Bestimmte Proteine erkennen den Strangbruch anhand der Bruchstellen und binden daran, um sie zusammenzuhalten. Mehrere Enzyme arbeiten währenddessen gleichzeitig an der Neuverknüpfung der Stränge. Dieser Reparaturmechanismus ist sehr effizient, allerdings kann es trotzdem zu einem Verlust von Nukleotiden an der ursprünglichen Bruchstelle kommen.
Bedeutung der DNA-Reparatur
Wenn Schäden der DNA nicht repariert werden, kann das die genetischen Sequenzen ändern. Das kann dazu führen, dass die DNA-Synthese entweder falsch oder gar nicht abläuft. Folglich können wichtige Chromosomenbereichen fehlen, die Zellfunktion beeinträchtigt werden oder Tumore entstehen. Deshalb sind die DNA-Reparaturmechanismen unserer Zellen sehr wichtig.
Zusammenfassung
- Verschiedene Faktoren führen zu Veränderungen und Schädigungen der DNA, wie z.B. UV-Strahlung, ionisierende Strahlung oder Fehler während der DNA-Replikation.
- Es gibt endogene und exogene Faktoren.
- Es gibt verschiedene Reparaturmechanismen, die DNA-Schäden beheben können und dafür sorgen, dass sie nicht an Tochterzellen weitergegeben werden.
- DNA-Reparatur ist so wichtig, weil sie Mutationen verhindern, die zu fehlerhafter DNA, beeinträchtigter Zellfunktion oder Tumoren führen können.
Lerne mit Grundlagen
Abkürzung
Teil 5
DNA: Schäden & Reparaturmechanismen
Finaler Test
Erstelle ein kostenloses Konto, um mit den Übungen zu beginnen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Welche Faktoren können zu DNA-Schäden führen?
UV-Strahlung, Giftstoffe, ionisierende Strahlung, Stoffwechselprodukte, Einbau von falschen Basen während der Replikation
Wie werden Doppelstrangbrüche repariert?
Proteine erkennen den Strangbruch und binden daran, um die Bruchstellen zusammenzuhalten. Mehrere Enzyme verknüpfen währenddessen die Stränge.
Warum ist die Reparatur der DNA so wichtig?
Weil sonst Fehler und Schäden der DNA bei der Zellteilung an die Tochterzellen weitergegeben werden, was die Zellfunktion beeinträchtigen oder zu Tumoren führen kann.