Biomoleküle, Genetik und medizinische Bildgebung

Biomoleküle: Nukleinsäuren

Nukleinsäuren sind für lebende Organismen kritisch. Sie bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor und Sauerstoff. Sie werden auch Polynukleotide genannt, weil sie durch die Verknüpfung von Untereinheiten gebildet werden, die als Nukleotide bezeichnet werden. Ein Nukleotid besteht aus einem Zucker mit 5 Kohlenstoffatomen, einem Phosphorsäuremolekül und einer stickstoffhaltigen Base.

Die DNA

DNA ist ein Makromolekül, das aus zwei langen Ketten von Nukleotiden oder komplementären Strängen besteht, die eine Doppelhelix bilden. Die Struktur behält ihre Stabilität durch die stickstoffhaltigen Basen, die sich in der Mitte der Doppelhelix befinden und durch Wasserstoffbrücken verbunden sind.

Funktionen der DNA

Die genetische Information wird in der Zelle gespeichert, reguliert alle zellulären Aktivitäten und wird von Generation zu Generation weitergegeben.

Chromatin und Chromosomen

Chromatin ist in der Interphase im Zellkern vorhanden und besteht aus Nukleosomenfasern, die durch die DNA-Doppelhelix miteinander verbunden sind. Chromosomen sind während der Zellteilung im Zellkern vorhanden. Körperzellen enthalten 23 Chromosomenpaare (insgesamt 46), während Gameten (Keimzellen) die Hälfte davon, also 23 Chromosomen, enthalten. Die Chromosomenpaare sind homolog, und die Anzahl der Chromosomen in Körperzellen ist diploid (2n), während Gameten haploid (n) sind.

Die Transkription

Die Transkription ist der Prozess, bei dem die in der DNA enthaltene genetische Information auf mRNA übertragen wird. Dabei dient einer der beiden DNA-Stränge als Vorlage für die Synthese der mRNA.

Die Translation

Die Translation ist der Prozess, durch den Proteine basierend auf den in der mRNA enthaltenen Informationen synthetisiert werden.

Radiologie und Strahlentherapie

Die diagnostische Radiologie ist ein medizinisches Fachgebiet, das verschiedene physikalische Agenzien wie Röntgenstrahlen nutzt, um Bilder aus dem Körperinneren zu erzeugen. Diese Bilder dienen hauptsächlich der Diagnose von Krankheiten, in geringerem Maße auch der Prognose und Behandlungsplanung. Es gibt auch die interventionelle Radiologie, die bildgebende Verfahren nutzt, um minimalinvasive chirurgische Eingriffe zur Behandlung von Krankheiten durchzuführen. Die Strahlentherapie hingegen verwendet keine Bilder zur Behandlung, sondern setzt ionisierende Strahlung (z.B. Röntgenstrahlung und andere) ein.

Probleme bei der Transplantation

• Abstoßung: Wenn Spender und Empfänger genetisch nicht identisch sind, erkennt das Immunsystem des Empfängers das transplantierte Organ als fremd, produziert eine Immunreaktion dagegen und versucht, es zu zerstören.
• Übertragung von Krankheiten: Virale oder andere Infektionskrankheiten können durch die Transplantation übertragen werden, wenn das gespendete Organ oder Gewebe infiziert ist.

Diagnostische Ultraschall-Bildgebung

Die Ultraschall-Bildgebung nutzt Ultraschallwellen. Ein kleines Instrument, ein sogenannter Wandler oder eine Sonde, sendet Ultraschallwellen in den zu untersuchenden Körperbereich. Es empfängt die Reflexionen oder Echos der Schallwellen, die von verschiedenen Strukturen zurückgeworfen werden. Diese Echos haben je nach Organ und Gewebe unterschiedliche Amplituden. Der Wandler und ein Computer wandeln diese Echos in Bilder um, die zur Analyse der Größe, Form, des Inhalts und der anatomischen Struktur des gescannten Bereichs dienen.