Aufbau, Replikation und Vererbung der DNA und RNA
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Die Doppelhelix der DNA
Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist ein Molekül, das aus Desoxyribose (einer Pentose), Phosphorsäure und den vier stickstoffhaltigen Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin besteht.
Die DNA besteht aus zwei antiparallelen Strängen, die eine Doppelhelix bilden. Diese Stränge werden durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen zusammengehalten.
Die DNA-Doppelhelix speichert die genetische Information und hat die Fähigkeit, sich selbst zu replizieren.
Die Replikation der DNA
Die DNA enthält die gesamte genetische Information einer Spezies und muss diese Information bei der Zellteilung intakt weitergeben.
Bei der DNA-Replikation trennen sich die beiden Stränge der Doppelhelix, und DNA-Polymerasen fügen komplementäre Nukleotide an, um zwei identische DNA-Doppelhelices zu erzeugen. Dieser Vorgang wird als semikonservative Replikation bezeichnet.
RNA
RNA (Ribonukleinsäure) besteht aus Nukleotiden, die Ribose (eine Pentose), Phosphorsäure und die stickstoffhaltigen Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil enthalten.
Es gibt verschiedene Arten von RNA:
- Kern-RNA (nrRNA): Befindet sich im Zellkern und bildet den Nukleolus.
- Boten-RNA (mRNA): Überträgt die genetische Information von der DNA zu den Ribosomen.
- Ribosomale RNA (rRNA): Bildet die Ribosomen, in denen die Proteinsynthese stattfindet.
- Transfer-RNA (tRNA): Transportiert Aminosäuren zu den Ribosomen für die Proteinsynthese.
Die RNA übersetzt und kopiert die genetische Information der DNA, um Proteine zu produzieren.
1. Mendelsche Regel: Uniformitätsregel
Kreuzt man zwei homozygote Individuen, die sich in einem Merkmal unterscheiden, so sind alle Nachkommen der ersten Generation (F1) uniform heterozygot. Das dominante Allel setzt sich durch, während das rezessive Allel verborgen bleibt.
- Phänotyp: Anteil der Individuen mit einem bestimmten Merkmal.
- Genotyp: Anteil der homozygoten und heterozygoten Individuen.
2. Mendelsche Regel: Spaltungsregel
Die Allele werden bei der Gametenbildung zufällig verteilt und können in der nächsten Generation wieder in den ursprünglichen, rezessiven Phänotypen auftreten. Die rezessiven Allele, die in der F1-Generation nicht zum Ausdruck kommen, sind nicht verschwunden, sondern werden nur verdeckt und treten in der F2-Generation in einem konstanten Verhältnis wieder auf. Mendel schloss daraus, dass Organismen diploid sind.
Ob ein Individuum mit einem dominanten Merkmal homozygot oder heterozygot ist, lässt sich durch eine Rückkreuzung ermitteln.
3. Mendelsche Regel: Unabhängigkeitsregel
Die Vererbung verschiedener Merkmale erfolgt unabhängig voneinander, sofern die Gene auf verschiedenen Chromosomen liegen.