DNA und Genetik: Grundlagen, Struktur und Zellprozesse

Nukleinsäuren: DNA und RNA

Definitionen und Bausteine

DNA (Desoxyribonukleinsäure): Die Hauptkomponente des genetischen Materials der meisten Organismen.

RNA (Ribonukleinsäure): Bildet zusammen mit der DNA die Gruppe der Nukleinsäuren. Im Falle einiger Viren stellt die RNA das genetische Material dar.

Nukleotide: Dies sind kleinere Bausteine als Nukleinsäuren, deren Wiederholung die hereditäre DNA erzeugt.

Struktur und Lokalisation der DNA

Form: Die DNA zeigt eine hochkompakte und aufgerollte Form, die die Chromosomen bildet.

• Prokaryoten: Die DNA befindet sich im Zytoplasma.
• Eukaryoten: Die DNA befindet sich im Zellkern.

Funktion der DNA

Das Biomolekül DNA enthält die genetische Information, die von Generation zu Generation weitergegeben wird. Sie ermöglicht auch die Produktion von Proteinen durch RNA, welche die im Zellkern enthaltenen Informationen aus der DNA extrahiert und zu den Ribosomen transportiert.

Grundbegriffe der Vererbung

Genetische Einheiten

• Gen: Eine Informationseinheit, die in einem DNA-Stück enthalten ist.
• Genotyp: Die Gesamtheit der Merkmale, die in den Genen vererbt werden.
• Phänotyp: Der spezifische Satz von Merkmalen, der in einem Individuum ausgeprägt ist.
• Genom: Ein vollständiger Satz von Genen einer Spezies.

Chromosomensätze

Diploid und Haploid: Bezieht sich auf die Anzahl der Chromosomen.

• Diploid: Zellen mit zwei Chromosomensätzen.
• Haploid: Zellen mit nur einem Chromosomensatz.

Zellprozesse

Mitose und Meiose

• Mitose: Der Prozess der Zellteilung, durch den die genetische Information übertragen wird (DNA-Spaltung).
• Meiose: Der Prozess der Zellteilung zur Bildung von Keimzellen.

Die Zygote entsteht aus Keimzellen, die über die männliche und weibliche Keimbahn übertragen werden.

DNA-Replikation (Vervielfältigung)

Die Zelle dupliziert ihren Chromosomeninhalt, sodass jede Zelle einen vollständigen Satz von Chromosomen erhält. Nach der Vervielfältigung liegen zwei Kopien derselben DNA vor.

• Zeitpunkt: Geschieht vor der Mitose.
• Fehler: Wenn die Replikation nicht korrekt abläuft, können Mutationen auftreten.
• Semikonservative Replikation: Ein Teil der ursprünglichen Information bleibt erhalten.

Die Proteine sind für die Expression der Informationen verantwortlich, die zwischen den Generationen vermittelt werden.

Genexpression: Transkription und Translation

Transkription: Dies ist der erste Prozess der Genexpression. Die in der DNA-Sequenz enthaltene Information wird als Vermittler in eine RNA-Sequenz kopiert (Synthese von Boten-RNA).

Translation (Übersetzung): Dies ist der zweite Prozess der Proteinsynthese. Die Boten-RNA wird entschlüsselt, um ein Polypeptid zu produzieren. Der Prozess wandelt eine RNA-Sequenz in eine Kette von Aminosäuren um, die ein Protein bilden.

Phasen der Translation

1. Aktivierung
2. Initiierung
3. Verlängerung (Elongation)
4. Kündigung (Termination)

Historischer Beitrag

Rosalind Franklin: Eine Wissenschaftlerin, die mittels Röntgenbeugung Fotografien erhielt, welche die Helix-Struktur der DNA zeigten.