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Speichermedium DNS

Die Abkürzung "DNS" steht für DesoxyriboNukleinSäure. Meist wird jedoch auch auf Deutsch die englische Abkürzung "DNA" benützt. Die DNA ist das Speichermedium, auf dem die Baupläne für alle molekularen Nanomaschinen einer Zelle abgelegt sind. Sie besteht aus einer extrem langen Kette, die aus Einheiten des Zuckers Desoxyribose besteht, die durch Phosphatgruppen miteinander verknüpft sind. An jeder Zuckereinheit hängt eine von vier möglichen Basen: Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) oder Guanin (G). So wie in einem Computer alle Information als eine Serie von Nullen und Einsen im Binär-Code dargestellt wird, so wird die Information auf der DNA durch die Abfolge der vier Basen in einem Quarternär-Code dargestellt.

Für magnetische Speichermedien (zB Computer-Harddisk) gilt eine theoretische Limite für die erreichbare Informations-Speicherdichte von ca. 100 GBit/inch2, das entspricht, auf eine lineare Anordnung umgerechnet, 125'000 Bit pro cm (125 kBit/cm). Typische Speicherdichten von heute erhältlichen Speichermedien betragen 32 kBit/cm für Computer-Harddisks, 7.1 kBit/cm für DVDs und 2.7 kBit/cm für CD-ROMs. Im Vergleich dazu ist die Speichedichte der DNA mit 50 Millionen Bit pro cm (50 MBit/cm) für B-DNA und 80 MBit/cm für die A-Konformation den besten erreichbaren Speicherdichten magnetischer Speichermedien deutlich überlegen.

In der DNA kann Adenin eines Strangs an das Thymin eines zweiten DNA-Strangs binden, Cytosin an das Guanin. Zwei DNA-Stränge mit komplementärer Basensequenz winden sich in der DNA-Doppelhelix umeinander. So kann auch ein DNA-Strang als Vorlage für die Synthese oder Reparatur eines zweiten, komplementären Strangs dienen.

Um die Information vom "Kernspeicher" der Zelle zu den Proteinsynthese-Maschinen im Zytoplasma der Zelle zu tragen, wird ein ähnliches Molekül verwendet: die RNS. Sie unterscheidet sich von der DNA durch eine zusätzliche -OH in den Zuckereinheiten und ist deshalb chemisch labiler und damit kurzlebiger als die stabile DNA. Die Base Thymidin ist in der RNS durch Uracil ersetzt. Die RNS wird als Komplementärstrang der DNA gebildet und übernimmt so die dort festgelegte Information und trägt diese aus dem Zellkern hinaus zu den Proteinsynthese-Maschinen im Zytoplasma. Kurzlebige RNS-Moleküle erlauben die schnelle Regulation der Produktion bestimmter Proteine durch die Regulation der Initiation deren RNS-Synthese.

Struktur der DNA im PDB "Molekül des Monats # 23: DNA
Wikipedia: DNS, RNS, Nukleotid
Human Genome Project "Primer on Molecular Genetics"


Last changed by: A.Honegger, 9/6/08