Jedes Chromosom besteht aus 2 genetisch identischen Schwesterchromatiden, die am Zentromer miteinander verbunden sind.
Die Mitose oder mitotische Teilung ist die Teilung einer Zelle in zwei Tochterzellen. Dabei entstehen zwei identische Kopien dieser Tochterzelle.
Um dies zu erreichen werden alle Chromosomen (Mensch: 2*23) in ihre Schwesterchromatiden ("halbe Chromosomen") aufgeteilt.
Das Ergebnis sind zwei Tochterzellen mit je einem vollständigen diploiden (doppelten) Chromosomensatz an Ein-Chromatid-Chromosomen.
In der anschließenden Interphase erfolgt dabei die Verdopplung zu vollständigen Chromosomen durch den Mechanismus der DRA-Replikation.
Phasen der Mitose:
Interphase - Prophase - Metaphase - Anaphase - Telophase (- Interphase)
Hier ist eine Abbildung dazu.
Hier geht es zum ausführlichen Wikipedia-Artikel.
Zellzyklus
Teilungsfähigkeit verschiedener Zellen
· Einzeller 1 bis 2 Std
· Säugetiere 10 bis 24 Stunden
Zellzyklus
· G1 („Gap“) (Proteinbiosynthese!)
· S-Phase: Synthesephase (DNA-Replikation!)
· G2 (Zellwachstum, Proteinbiosynthese)
Mitose (Aufteilung der Chromosomen)
Cytokinese (Bildung von Tochterzellen)
Steuerung und Regelung des Zyklus
· Nährstoffe müssen vorhanden sein
· Wachstumsfaktoren (chemische Botenstoffe)
· Zelldichte
· Kontrollpunkte als molekulare „Schalter“ am Ende von G1 und G2
Zellalterung
· Zellen durchlaufen nur eine begrenzte Anzahl an Teilungszyklen
· Die Teilungsabstände werden mit zunehmendem Alter immer größer, die Teilungsgeschwindigkeit geringer
· Programmierter Zelltod
Meiose – Bildung von Keimzellen
Die Bildung von Keimzellen (Spermienzellen, Eizellen) erfolgt in 2 Abschnitten:
1. Reduktionsteilung (Meiose I):
Der diploide (doppelte) Chromosomensatz wird
halbiert. Die homologen Chromosomenpaare werden getrennt.
Ergebnis: 2 Tochterzellen mit je einem einfachen Chromosomensatz von
2-Chromatid-Chromosomen. (Mensch: 23 Chromosomen)
2. mitotische Teilung (Meiose II):
Wie bei einer Meiose werden jetzt alle Chromosomen in ihre Schwesterchromatiden
aufgetrennt.
Ergebnis: 4 Zellen mit je einem einfachen (haploiden) Chromosomensatz
von 1-Chromatid-Chromosomen. (Mensch 23 „halbe“ Chromosomen).
Beim Mann entstehen so aus einer Urkeimzelle 4 Spermienzellen.
Bei der Frau aus einer Urkeimzelle 1 Eizelle und 3 Polkörperchen (sterben ab).
Wir haben verschiedene Erbgänge kennengelernt:
autosomale und gonosomale Erbgänge (z.B. Rotgrünblindheit), außerdem
Als nächstes wollen wir uns Familien-Stammbäume näher ansehen und auswerten.
Hier ist ein Artikel von Biologie-Schule mit Beispielen
Dazu gibt es hier einen interaktiven Kurs
Stammbaumanalyse: Grobe Faustregel
ð Autosomal oder gonosomal?
ð Dominant oder rezessiv?
Tritt die Krankheit bei Frauen und Männern auf => wahrscheinlich autosomal (Aa)
Tritt die Krankheit nur bei Männern auf
=> wahrscheinlich gonosomal (X-Chromosomal)
Haben gesunde Eltern ein krankes Kind (die Krankheit überspringt eine Generation)
ð rezessiv
(Tritt die Krankheit (sobald sie einmal aufgetreten ist), gehäuft und in jeder Generation auf => dominant)
Molekulare Genetik
DNA-Träger der Erbinformation
Versuch: Isolation der DNA aus Tomaten
Experimente von Griffith und Avery
Griffith und Avery wiesen in ihren Versuchen nach, dass die DNA der Träger der Erbinformation ist.
Hier ist ein Artikel zum Griffith-Experiment
Aufbau der DNA
Hier ist ein Ausschnitt aus meinem Skript
Hier geht es zum Wikipedia-Artikel über den Aufbau der DNA mit vielen Abbildungen.
Die PCR (Polymerase-Kettenreaktion engl.: Polymerase-Chain-Reaktion) ist ein Laborverfahren, um DNA-Fragmente im Reagenzglase zu vervielfältigen.
Hier geht es zu einem Artikel in der Wikipedia.
Hier ist ein Video von the simple biology
Video: PCR beim Corona Test (Erklärvideo)
RWTH Aachen: Informationsfilm zum Corona Test
Gelelektrophorese
Die Gelektrophorese ist ein Trennungsverfahren für Moleküle z.B. DNA-Fragmente in einem Gel, an das ein elektrisches Feld angelegt wird.
Dabei wandern kleine (kurze) Moleküle schneller als große (langkettige).
Somit ergibt sich ein charakteristisches Bandenmuster.
Hier ist eine gute Erklärung mit Bild
Proteinbiosynthese
Ein-Gen-ein-Protein-Hypothese (Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese):
Ein Gen ist der Abschnitt auf der DNA, der ein Protein (z.B. ein Enzym codiert.
Die Proteinbiosynthese verläuft in 3 Abschnitten:
· Transkription: Die Information des Gens wird in eine m-RNA (Messenger-RNA) übersetzt (im Zellkern)
· Nur bei Eukaryonten (Pflanzen, Tieren): Processing: Die m-RNA wird zurecht geschnitten
· Translation: Am Ribosom wird die Information der m-RNA in eine Aminosäure-Abfolge (As-Sequenz) übersetzt.
Transkription - „Abschrift der DNA“
Umschreiben der genetischen Information eines Gens auf die Boten-RNS (messenger-RNA).
Unterschiede zur DNA:
· kurzer Einzelstrang
· Ribose anstelle von Desoxiribose
· Uracil anstelle von Thymin (Paarung mit A)
Prinzip ähnlich Replikation:
Promotor (Stelle auf der DNS) gibt Startstelle und Richtung vor
· Entwindung der DNS (codogener Strang, Matritzenstrang 3‘-> 5‘)
· Anlagerung der komplementären Nucleotide und Verknüpfung durch die RNA-Polymerase
· Terminator-Sequenz: Stopp der Transkription
Nur bei Eukaryonten: Processing
Bei Eukaryonten (Pflanzen, Tiere) sind die Gene nicht aus einer durchgehend
codierten Nucleotidsequenz.
Vielmehr wechseln sich die „wichtigen“ Sequenzen (Exons) von „sinnlosen“ Introns
unterbrochen.
Daher wird zunächst eine Prä-m-RNA gebildet, diese wird noch im Zellkern verändert.
Ablauf des Processing:
• Spleißen: Bestimmte Enzyme (Spleißenzyme) schneiden die „sinnlosen“
Introns heraus
• am 5’Ende wird die m-RNA mit einer „cap“ (Guanin-Kappe) versehen
• am 3’Ende mit einem Poly-A-Schwanz
Die verlängerten Enden dienen vermutlich dazu, die RNA vor unerwünschtem
enzymatischen Abbau zu schützen und somit haltbarer zu machen
Der genetische Code
Hintergrund:
· Proteine bestehen aus Aminosäuren.
· Diese sind in einer bestimmten Reihenfolge miteinander verknüpft
(Primärstruktur: Aminosäure-Sequenz)
· Die Reihenfolge der Aminosäuren ist in der Basenabfolge der DNA bzw. m-RNA codiert.
Ein Basentriplett (3 Basen) codiert jeweils eine Aminosäure.
Eigenschaften des genetischen Codes:
· kommafrei (Es gibt keine Leerstellen)
· nicht überlappend
· degeneriert (redundant): Man kann nicht eindeutig von der Aminosäuresequenz auf die Basensequenz schließen, da die meisten Aminosäuren durch mehrere Basentripletts codiert werden.
· universell (gilt für alle Lebewesen)
Translation
Bei der Translation wird die Basenabfolge auf der m-RNA in eine Aminosäurenabfolge (Aminosäuresequenz vgl. Primärstruktur) übersetzt.
Ort: Ribosomen im Cytoplasma (bzw. am eR)
1. Initiation (START)
· m-RNA bindet an die kleine Untereinheit des Ribosoms
· t-RNA mit einem Anticodon passen zur Startstelle (AUG) auf der m-RNA bindet an der P-Stelle an (trägt die Aminosäure MET)
· große Untereinheit dockt an
2. Elongation (Kettenverlängerung)
· Nächste t-RNA mit passendem Anticodon dockt an die A-Stelle an
· Aminosäuren werden durch Peptidbindung miteinander verbunden.
· Ribosom rückt auf der m-RNA um eine Position weiter (z.B. von A- zur P-Stelle).
· erste t-RNA befindet sich nun an der E-Stelle und verlässt das Ribosom
· Nächste t-RNA mit passendem Anticodon dockt an die A-Stelle an. Usw.
3. Termination
· Ribosom trifft auf STOPP-Codon
· Translation stoppt, keine weitere Aminosäure wird gebunden
· Ribosom zerfällt in seine 2 Untereinheiten
· Aminosäurekette wird freigesetzt und nimmt ihre
räumliche Struktur ein
(Sekundär-, Tertiärstruktur bildet sich aus)
Mutationen sind zufällige Veränderungen des Erbguts. Grob unterscheidet man
Wenn ein Gen mutiert ist, wird häufig kein funktionierendes Enzymmolekül gebildet.
Hier ist eine genauere Auflistung der verschiedenen Mutationstypen: