DNA-Formen: von der B-DNA bis zur linksgängigen Z-DNA

3. Oktober 2026ca. 16 Minutenvon mybody®x Redaktions- & Fachteam

Welche Formen kann die DNA-Doppelhelix annehmen?

Mehrere: Die DNA nimmt je nach Basenfolge und Umgebung unterschiedliche Strukturen an, und diese Formen tragen Buchstaben als Namen (Ghosh und Bansal, 2003). Für künftige Strukturen sind laut derselben Übersicht nur noch die Buchstaben F, Q, U, V und Y frei (Ghosh und Bansal, 2003).

Fachleute sprechen dabei von der Konformation der DNA, also ihrer räumlichen Gestalt bei gleicher chemischer Zusammensetzung. Die Bausteine bleiben dieselben, nur ihre Anordnung im Raum ändert sich. Herbert nennt die Z-DNA in diesem Sinn ein Konformer der B-DNA, also dieselbe DNA in anderer Gestalt (Herbert, 2019).

Wie die Doppelhelix in ihren Grundzügen gebaut ist, erklärt der Artikel Wie ist die DNA aufgebaut?. Dort geht es um den Grundaufbau, hier um die Formen, die dieser Bau annehmen kann. Kürzer geht es in Aufbau der DNA einfach erklärt.

Das vertraute Bild der Doppelhelix zeigt also eine bestimmte Form: die B-Form nach dem Modell von Watson und Crick, laut Ghosh und Bansal die bekannteste DNA-Struktur (Ghosh und Bansal, 2003). Daneben wurden weitere Formen beobachtet; eine davon dreht sich sogar andersherum (Ghosh und Bansal, 2003; Krall u. a., 2023).

Was ist B-DNA, die bekannteste Form der DNA?

B-DNA ist die Doppelhelix nach dem Modell von Watson und Crick, die sich nach rechts windet, und die bekannteste DNA-Struktur (Ghosh und Bansal, 2003). Eine volle Drehung umfasst bei ihr 10 Bausteine, in der Fachsprache Reste genannt (Krall u. a., 2023).

Nach rechts gewunden heißt in der Fachsprache rechtsgängig: Die Helix läuft wie das Gewinde einer gewöhnlichen Schraube. Hältst du die rechte Hand so, dass der Daumen entlang der Achse zeigt, folgen die gekrümmten Finger dem Strang. Linksgängig ist das Spiegelbild davon, eine Helix mit Linksgewinde.

Eine Windung ist eine volle Umdrehung der Helix um ihre Achse, und die Ganghöhe ist die Strecke, die die Helix dabei entlang der Achse zurücklegt. Reste heißen die einzelnen Bausteine der Stränge, jeder mit seiner Base. Gemessen werden diese Strecken in Ångström, abgekürzt Å, und 1 Å entspricht 0,1 Nanometer. Für die B-DNA nennen Krall u. a. eine Ganghöhe von 33,8 Å, umgerechnet 3,38 Nanometer, bei 10 Resten je Windung (Krall u. a., 2023).

Der Durchmesser der B-DNA liegt bei 20 Å, umgerechnet 2 Nanometer (Krall u. a., 2023). Ghosh und Bansal nennen sie die klassische Struktur, neben der weitere Formen beobachtet wurden (Ghosh und Bansal, 2003).

B-DNA in Zahlen

Quelle: Krall u. a., Structure and Formation of Z-DNA and Z-RNA, Molecules, 2023

Wie rechnet man die Ganghöhe der B-DNA nach?

Reste je Windung mal Anstieg je Rest: 10 mal 3,38 Å ergibt rechnerisch 33,8 Å (Krall u. a., 2023). Der Anstieg je Rest ist die Strecke, um die die Helix von einem Rest zum nächsten entlang der Achse vorrückt.

Diese Probe lohnt sich als Übung, weil sie zeigt, wie die Werte einer Form zusammenhängen. Bei der Z-DNA geht sie nur annähernd auf, denn dort ist der Anstieg je Rest über zwei Schritte gemittelt angegeben (Krall u. a., 2023).

Wie viele Basenpaare die DNA des Menschen insgesamt umfasst und wie lang sie ausgestreckt wäre, steht im Artikel DNA des Menschen in Zahlen. Die Ganghöhe beschreibt dagegen nur eine einzelne Windung.

Wann nimmt die DNA die A-Form an?

Die DNA bevorzugt die A-Form bei geringer Wasseraktivität und Luftfeuchtigkeit (Krall u. a., 2023). Die Maße dieser Form geben Krall u. a. für doppelsträngige RNA an (Krall u. a., 2023).

Wasseraktivität beschreibt, wie viel Wasser in der Umgebung eines Moleküls frei verfügbar ist. Ist davon wenig da und die Luftfeuchtigkeit gering, wechselt die DNA bevorzugt in die A-Form (Krall u. a., 2023). Das Wort „bevorzugt“ übernimmt den Ton der Quelle: Es beschreibt eine Neigung, keinen Schalter.

Für die Zahlen gilt eine Einschränkung. Die Werte der A-Form in der Übersicht von Krall u. a. gelten für A-RNA, also doppelsträngige RNA in dieser Form (Krall u. a., 2023). Wer sie als A-DNA-Werte abschreibt, überträgt sie auf ein anderes Molekül.

Die A-RNA hat 11 Reste je Windung bei einer Ganghöhe von 30,9 Å, umgerechnet 3,09 Nanometer (Krall u. a., 2023). Ihr Durchmesser beträgt 23 Å, umgerechnet 2,3 Nanometer, und ist damit der größte in der Tabelle (Krall u. a., 2023). Gegenüber der B-DNA ist die A-RNA also gedrungener: kürzer je Windung und breiter.

Auch hier geht die Rechenprobe auf: 11 Reste mal 2,81 Å Anstieg je Rest ergeben rechnerisch 30,91 Å, gerundet die 30,9 Å der Tabelle (Krall u. a., 2023).

Herbert beschreibt die rechtsgängige A-Form als die gängigere Gestalt doppelsträngiger RNA (Herbert, 2019). Worin sich RNA und DNA in Bau und Aufgabe unterscheiden, erklärt der Artikel Unterschied zwischen DNA und RNA.

Was ist Z-DNA, und warum dreht sie sich nach links?

Z-DNA ist eine linksgängige Doppelhelix, die schmaler und gestreckter ist als die B-DNA (Rich und Zhang, 2003; Krall u. a., 2023). Ihren Namen verdankt sie dem Zickzack-Verlauf ihres Rückgrats (Herbert, 2019).

Ihre Entdeckung war eine Überraschung. Als 1979 die erste Atomstruktur eines DNA-Stücks gelöst wurde, zeigte sie eine linksgängige Doppelhelix statt des B-DNA-Modells, das Watson und Crick Jahrzehnte zuvor vorgeschlagen hatten (Krall u. a., 2023).

Herbert beschreibt den Ausgangspunkt so: Eine DNA, in der sich die Basen C und G ständig abwechseln, poly(dC-dG) genannt, nahm in 5-molarer Kochsalzlösung (5 M NaCl) eine ungewöhnliche Form an (Herbert, 2019). Molar, abgekürzt M, gibt an, wie viel Stoff in einem Liter Lösung gelöst ist.

Die Z-DNA legt je Windung 44,6 Å zurück, die B-DNA 33,8 Å (Krall u. a., 2023). Mit 18 Å Durchmesser ist sie zugleich schmaler als die B-DNA mit 20 Å (Krall u. a., 2023). Umgerechnet ist eine Z-Windung also 4,46 Nanometer lang und 1,8 Nanometer breit (Krall u. a., 2023). Eine Windung umfasst 12 Reste, zwei mehr als bei der B-DNA (Krall u. a., 2023).

Die Rechenprobe geht hier nur annähernd auf: 12 Reste mal 3,7 Å ergeben rechnerisch 44,4 Å, die Tabelle nennt 44,6 Å (Krall u. a., 2023). Der Anstieg je Rest ist bei der Z-DNA über zwei Schritte gemittelt (Krall u. a., 2023).

Woher hat die Z-DNA ihren Namen?

Vom Zickzack ihres Rückgrats: In der Z-DNA wechseln die Basen einer Zweier-Wiederholung zwischen der üblichen anti-Stellung und der ungewöhnlichen syn-Stellung (Herbert, 2019). Anti und syn bezeichnen zwei Ausrichtungen der Base gegenüber ihrem Zucker. Daraus entsteht ein Zucker-Phosphat-Rückgrat, also die durchgehende Kette jedes Strangs, das im Zickzack verläuft (Herbert, 2019).

Krall u. a. beschreiben dieselbe Ursache aus Sicht der Zucker: Deren Ausrichtung wechselt zwischen den Bausteinen Guanosin und Cytidin, also den Bausteinen mit den Basen G und C (Krall u. a., 2023). Eine Zweier-Wiederholung ist eine Folge aus zwei Bausteinen, die sich ständig wiederholt, etwa CGCGCG.

Welche Basenfolgen werden leichter zur Z-DNA?

Folgen, in denen sich Pyrimidine und Purine streng abwechseln, nehmen die Z-Form leichter an, weil die Energiehürde für den Wechsel niedriger ist (Krall u. a., 2023). Purine sind in der DNA die Basen Adenin (A) und Guanin (G), Pyrimidine die Basen Cytosin (C) und Thymin (T).

Ein Beispiel nennen Krall u. a. selbst: (CpG)3, also die Folge CGCGCG mit C und G im Wechsel (Krall u. a., 2023). Auch zwischen solchen Wechselfolgen gibt es Unterschiede, denn d(CG)n springt leichter um als d(TG)n (Herbert, 2019). Das n steht für eine beliebige Zahl von Wiederholungen, das d für Desoxy, also für DNA-Bausteine.

Kleine Übung: Welche Folge schlägt leichter in die Z-Form um, CGCGCG oder TGTGTG? Beide wechseln zwischen Pyrimidin und Purin. Die Antwort lautet trotzdem CGCGCG, denn d(CG)n springt leichter um als d(TG)n (Herbert, 2019).

Wie viel Salz braucht die Z-DNA im Labor?

Unmethyliertes poly d[CG] schlägt erst bei über 2,5 M Kochsalz (NaCl) in die Z-Form um, methyliertes schon bei über 0,7 M NaCl (Krall u. a., 2023). Methyliert heißt: Am Cytosin hängt eine zusätzliche kleine chemische Gruppe, die Methylgruppe.

Mit Magnesiumchlorid (MgCl2) liegen die Schwellen bei über 0,7 M für unmethyliertes und über 0,6 mM für methyliertes poly d[CG] (Krall u. a., 2023). Die Abkürzung mM steht für millimolar, ein Tausendstel molar. Diese Werte sind Laborbedingungen und keine Bedingungen in der Zelle; dort wird Z-DNA auf anderem Weg stabilisiert, wie das Kapitel zu ihrer Funktion zeigt.

Wie unterscheiden sich die DNA-Formen in Zahlen?

Am deutlichsten im Drehsinn und in der Ganghöhe: Die Z-DNA windet sich nach links und legt je Windung 44,6 Å zurück, die B-DNA windet sich nach rechts und legt 33,8 Å zurück (Krall u. a., 2023). Die Tabelle stellt die Werte aus der Übersicht von Krall u. a. nebeneinander; für die A-Form stehen dort die Werte der A-RNA (Krall u. a., 2023).

Helixwerte nach Krall u. a., 2023

Quelle: Krall u. a., Molecules, 2023, Tabelle 1. Die A-Form steht mit den Werten der A-RNA, also doppelsträngiger RNA. Umgerechnet gilt 1 Å = 0,1 nm.

Zwei Dinge fallen auf. Erstens hat die Z-DNA mit 12 Resten je Windung und 44,6 Å Ganghöhe in beiden Fällen den höchsten Wert, ist aber mit 18 Å Durchmesser die schmalste Form (Krall u. a., 2023). Zweitens ist die A-RNA mit 30,9 Å Ganghöhe die kürzeste und mit 23 Å die breiteste (Krall u. a., 2023).

Zwischen der schmalsten und der breitesten Form liegen rechnerisch 5 Å, umgerechnet ein halber Nanometer (Krall u. a., 2023). Schmal und lang gegen breit und kurz: Diese Gegenüberstellung reicht, um Z-DNA und A-RNA auseinanderzuhalten.

Wozu dient Z-DNA, oder ist sie eine Laborkuriosität?

Eine bloße Kuriosität ist sie nicht: In der Zelle stabilisiert negative Superspiralisierung, also eine schwächere Verdrillung der Doppelhelix in sich, beim Ablesen von Genen die Z-DNA (Rich und Zhang, 2003). Diese Umformung bleibt vorübergehend und örtlich begrenzt (Rich und Zhang, 2003). Dass bestimmte Proteine sie sehr fest und gezielt binden, spricht für eine biologische Rolle (Rich und Zhang, 2003).

Der Einwand ist berechtigt, und er ist alt. Die Entdeckung der linksgängigen Z-DNA verwirrte Biologen zunächst, weil sie überflüssig schien (Rich und Zhang, 2003).

Den Schlüssel liefert die Superspiralisierung, die Verdrillung der Doppelhelix in sich selbst, vergleichbar einem Telefonkabel, das sich zusätzlich verkringelt, wenn man es verdreht. Negativ heißt: Die DNA ist untergewunden, also schwächer verdrillt als im entspannten Zustand. Polymerasen und Helikasen, Enzyme, die an der DNA entlangarbeiten, hinterlassen solche untergewundene DNA hinter sich, und dort springt sie von der B- in die Z-Form (Herbert, 2019).

Rich und Zhang beschreiben das als vorübergehende, örtlich begrenzte Umformung, stabilisiert durch die Verdrillung, die beim Ablesen eines Gens entsteht, der Transkription (Rich und Zhang, 2003). Z-DNA ist damit keine Dauerform, sondern eine Umformung auf Zeit.

Wie das Ablesen eines Gens abläuft und wie eine Zelle Gene an- und abschaltet, erklärt der Artikel Genexpression: wie Zellen Gene schalten.

Die Proteine, die Z-DNA binden, sind inzwischen beim Namen bekannt. Herbert beschreibt eine Proteinfamilie mit Zα-Domäne, darunter ADAR1, ein Enzym, das doppelsträngige RNA bearbeitet, und ZBP1 (Herbert, 2019). Eine Domäne ist ein Abschnitt eines Proteins mit eigener Gestalt und Aufgabe.

Zur selben Proteinfamilie gehören verwandte Proteine aus Viren, die Z-DNA ebenfalls binden (Herbert, 2019). Stabilisiert wird Z-DNA demnach auf zwei Wegen: durch negative Verdrillungsspannung und durch die Bindung der Zα-Domäne von ADAR1 (Herbert, 2019).

Das Zα-Motiv, ein Bauelement solcher Proteine, steckt in 182 weiteren Proteinen verschiedener Arten (Herbert, 2019). Das Enzym ADAR trägt außerdem drei Bindungsdomänen für doppelsträngige RNA, die deren gängigere rechtsgängige A-Form erkennen (Herbert, 2019). Ein Enzym erkennt also beide Drehrichtungen, jede mit einer eigenen Domäne.

Liest ein DNA-Test auch die Form der DNA?

Nein. Ein DNA-Test aus Speichel, der auf SNP-Genotypisierung beruht, prüft die Basenfolge an vorab festgelegten Einzelpositionen, nicht die räumliche Gestalt der Helix.

Die Formen in diesem Artikel beschreiben, wie die Doppelhelix im Raum gewunden ist. Ein DNA-Test für Ernährung und Lebensstil fragt etwas anderes: welche Variante der DNA, also welcher Genotyp, an einer bestimmten Stelle vorliegt. SNPs sind solche Stellen, einzelne vererbbare Abschnitte der DNA; eine Ganzgenomsequenzierung liest dagegen das gesamte Genom.

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Grenzen: Was zeigen die Werte der DNA-Formen nicht?

Sie zeigen Tabellenwerte je Form aus der Strukturforschung, keine Messung an deiner eigenen DNA (Krall u. a., 2023). Und ein DNA-Test aus Speichel bestimmt keine dieser Formen.

Die Helixwerte in diesem Artikel stammen aus Tabelle 1 einer Übersichtsarbeit, die sie aus einer früheren Arbeit übernimmt (Krall u. a., 2023). Ein einzelner DNA-Abschnitt kann je nach Basenfolge und Umgebung eine andere Struktur annehmen (Ghosh und Bansal, 2003).

Für die A-Form gilt die Einschränkung aus dem Vergleich: Ihre Zahlen beschreiben A-RNA, nicht A-DNA (Krall u. a., 2023). Die Salzwerte zur Z-DNA sind Laborbedingungen (Krall u. a., 2023). In der Zelle ist die Umformung zur Z-DNA vorübergehend und örtlich begrenzt (Rich und Zhang, 2003).

Der NutriCare | INFINITY DNA-Test ist kein diagnostisches Verfahren und ersetzt keine ärztliche Beratung. Er ist auch keine Ganzgenomsequenzierung, sondern prüft ausgewählte SNPs. Über die Gestalt deiner DNA im Raum sagt sein Ergebnis nichts.

Wie merkst du dir die DNA-Formen am leichtesten?

Mit zwei Fragen je Form: In welche Richtung dreht sie sich, und unter welcher Bedingung tritt sie auf? Wer beide beantworten kann, verwechselt die Formen nicht mehr.

Eine Eselsbrücke, keine Herleitung der Namen: B wie bekannt, denn die B-DNA ist die bekannteste DNA-Struktur (Ghosh und Bansal, 2003). A wie arm an Wasser, denn bei geringer Wasseraktivität bevorzugt die DNA die A-Form (Krall u. a., 2023). Beim Z ist es mehr als eine Eselsbrücke: Der Name geht auf das Zickzack des Rückgrats zurück (Herbert, 2019).

Die Doppelhelix hat keine einzige feste Gestalt. Das vertraute Bild zeigt eine Form unter mehreren, und dass ausgerechnet die linksgängige beim Ablesen von Genen auftaucht, macht sie zu mehr als einer Kuriosität aus dem Labor (Rich und Zhang, 2003).

Häufige Fragen

Weiterlesen

Quellen

1. Krall J. B. u. a.: Structure and Formation of Z-DNA and Z-RNA, Molecules (Stand 2023) – europepmc.org
2. Ghosh A., Bansal M.: A glossary of DNA structures from A to Z, Acta Crystallographica Section D (Stand 2003) – europepmc.org
3. Rich A., Zhang S.: Z-DNA: the long road to biological function, Nature Reviews Genetics (Stand 2003) – europepmc.org
4. Herbert A.: Z-DNA and Z-RNA in human disease, Communications Biology (Stand 2019) – europepmc.org

Helixwerte, Bedingung der A-Form, Salzschwellen und die Struktur von 1979 stützen sich auf [1]; Benennung der Formen und die B-DNA als bekannteste Struktur auf [2]; Stabilisierung beim Ablesen von Genen und die Proteinbindung auf [3]; Entdeckung in Kochsalzlösung, Zickzack-Rückgrat, Sequenzabhängigkeit und die Zα-Proteine auf [4]. Die Angaben zum NutriCare | INFINITY DNA-Test von mybody®x haben den Stand der Angaben vom 03.10.2026; alle Quellen wurden am 03.10.2026 geprüft.

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DNA-Struktur Molekularbiologie

Das mybody®x Redaktions- & Fachteam erklärt Grundlagen der Genetik auf Basis von Fachliteratur und nennt zu jeder Zahl Quelle und Jahr. Mehr über das Team steht auf der Autorenseite.

Veröffentlicht am 03.10.2026 · Zuletzt aktualisiert am 03.10.2026

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