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DNA-Schäden werden von der Umwelt ausgelöst oder entstehen spontan
Die DNA ist eine Art Bauplan für die Herstellung von Proteinen, der in einem Code aus vier Buchstaben geschrieben ist. Fehler in diesem Bauplan können aus unterschiedlichen Gründen entstehen. Zum einen hat man herausgefunden, dass gewisse Umwelteinflüsse DNA-Schäden verursachen (diese Einflüsse werden "Mutagene" genannt). Viele chemische Stoffe und Metallverbindungen zählen zu den Mutagenen. Auch Röntgen- und UV-Strahlen können DNA-Schäden verursachen, die zum Beispiel zu Hautkrebs führen. Manchmal entstehen DNA-Schäden aber auch spontan und ohne äussere Einflüsse. Der Zelle können nämlich beim Kopieren des Erbguts während der Zellteilung Schreibfehler unterlaufen. Oder die Chromosomen werden bei der Zellteilung versehentlich nicht gleichmässig verteilt.
Der DNA-Pannendienst
Unsere Zellen besitzen verschiedene Enzyme, die beschädigte DNA erkennen und reparieren können. Es gibt mehrere Arten von DNA-Schädigungen und entsprechend viele Arten von DNA-Reparaturmöglichkeiten.
Während der DNA-Verdopplung kontrollieren Enzyme, ob sich die Basen richtig paaren und ersetzen falsche Basen durch richtige. Dabei benutzen sie den „korrekten“ Strang als Vorlage. Spezielle Merkmale erlauben den Enzymen den korrekten vom falschen Strang zu unterscheiden. So werden Kopierfehler verhindert und die DNA-Sequenz bleibt während vieler Generationen von Zellen gleich.
Andere Enzyme erkennen Veränderungen in der normalen Struktur des DNA-Moleküls, die durch schadhafte DNA-Abschnitte hervorgerufen wurden. Sie schneiden diese längeren Abschnitte heraus und ersetzen diese.
Wiederum andere Enzyme springen ein, wenn beide DNA-Stränge gebrochen sind (Doppelstrangbruch) und kitten diese zusammen. Manchmal ist es der Zelle nicht möglich beim Zusammenkitten die ursprüngliche DNA-Sequenz wiederherzustellen. Das wird aber in Kauf genommen, denn gebrochene DNA in einer Zelle ist schlimmer und führt zu gravierenden Chromosomenmutationen. Kann der Doppelstrangbruch gar nicht repariert werden, begeht die Zelle Selbstmord. Sie zerstört sich selber in einem kontrollierten Prozess (Apoptose) und verhindert so, dass die schadhafte DNA an die nächsten Zellgenerationen weitergegeben wird. So wird z.B. verhindert, dass sich sogenannte entartete Zellen vermehren, also normale Zellen, die aufgrund eines DNA-Schadens zu Krebszellen wurden.