Genetik der Bakterien

Kernäquivalent (Nukleoid)

Stand: 18. Juni 2007Autor: Onmeda-Redaktion

In menschlichen Zellen liegt das Erbmaterial, die DNA, im Zellkern vor und wird durch die Kernmembran vom umgebenden Zytoplasma abgegrenzt. Die DNA der Bakterien befindet sich ohne Membranbegrenzungen direkt im Zytoplasma der bakteriellen Zelle. Die doppelsträngige DNA liegt im sog. Kernäquivalent (Nukleoid) aus Platzgründen als stark spiralisierte, verknäuelte Struktur vor. Im Unterschied zu menschlichen Zellen ist das Erbmaterial als ein einziges ringförmiges Molekül organisiert und wird auch Bakterienchromosom genannt.

Aufbau der DNA

Das ringförmige DNA-Molekül der Bakterien besteht wie die DNA der menschlichen Zellen aus zwei sich zueinander ergänzenden (komplementären) Strängen, die aus kleineren Untereinheiten, den Nukleotiden, zusammengesetzt sind.

Die Grundstruktur eines Nukleotids besteht aus Monosacchariden (Zuckermolekülen), Phosphorsäure und einer von vier Nukleinbasen. Diese vier Basen sind Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). Zur Vereinfachung werden in der Literatur nur die Abkürzungen der Basen (A, T, C und G) verwendet, um den genetischen Code eines Lebewesens zu beschreiben. Die spezifische Abfolge dieser vier verschiedenen Basen codiert die genetische Information für die Synthese von Proteinen.

Dieses Prinzip der Informationscodierung ist bei den Zellen aller Lebewesen einschließlich des Menschen gleich und wird deswegen universeller Code genannt. Durch Wasserstoffbrückenbindungen lagern sich die Basen Adenin und Thymin einerseits sowie Cytosin und Guanin andererseits zusammen. Aus diesen Basenpaaren entsteht die typische Strickleiterstruktur der DNA. Der Quotient aus der Anzahl der Basenpaare Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin ist bei einer Bakterienart konstant und kann daher benutzt werden, um eine Systematik der Bakterien aufzustellen.

Das Erbgut des Bakteriums Escherichia coli ist, wie bei vielen anderen Bakterienarten, vollständig sequenziert. Es besteht aus insgesamt aus 4,6 Millionen Basenpaaren und trägt die genetische Information für die Synthese von 4288 verschiedenen Proteinen.

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