DNA-Replikation, Proteinsynthese und Zellbiologie erklärt

Der Prozess der DNA-Replikation

Der Prozess der Vervielfältigung von DNA, um identische genetische Informationen an die Tochterzellen weiterzugeben, läuft wie folgt ab:

• Die beiden Stränge der Doppelhelix werden getrennt.
• Freie Nukleotide lagern sich an die DNA-Stränge an, indem sie sich mit ihren komplementären Basen verbinden. Dabei kombiniert sich A nur mit T und C mit G.
• Die neuen Nukleotide verbinden sich und bilden neue DNA-Stränge.
• Jeder der beiden ursprünglichen DNA-Stränge dient als Vorlage, um neue Stränge zu schaffen.

Proteinsynthese: Transkription und Translation

Proteine werden durch die Verbindung von kleineren Molekülen, den sogenannten Aminosäuren, gebildet. Es gibt über 20 Arten von Aminosäuren in verschiedenen Proteinen. Die Reihenfolge, in der sich die Aminosäuren verbinden, bestimmt die Art des Proteins.

Jede Zelle produziert Tausende von Proteinen in ihren Ribosomen, wobei die benötigten Aminosäuren aus dem Zytoplasma stammen. Hierfür wird eine Kopie der Gensequenz benötigt, die dem jeweiligen Protein entspricht. Die Reihenfolge der Basen eines DNA-Gens wird in eine Boten-RNA (mRNA) kopiert; dieser Prozess wird als Transkription bezeichnet. Die RNA erreicht das Zytoplasma, wo die Ribosomen die Proteinsynthese durchführen, die sogenannte Translation.

Regulation des Blutzuckerspiegels

Die Zelle nutzt Glukose zur Energiegewinnung durch die Zellatmung. Die Menge an Glukose im Blut wird durch zwei Hormone gesteuert: Insulin und Glukagon. Insulin ist für die Senkung des Blutzuckerspiegels verantwortlich, während Glukagon die gegenteilige Funktion hat. Der Kontrollprozess läuft wie folgt ab:

• Ein hoher Blutzuckerspiegel stimuliert die Insulinsekretion.
• Insulin verteilt sich im ganzen Körper und fördert die Speicherung von Glukose.
• Wenn der Blutzuckerspiegel niedrig ist, produziert die Bauchspeicheldrüse Glukagon, das die Freisetzung der gespeicherten Glukose anregt.

Gentherapie und Stammzellen

Gentherapie

Die Gentherapie ist ein Verfahren zur Behandlung genetischer Krankheiten mittels DNA-Technologie. Sie besteht darin, ein normales Gen in die Zellen des Patienten einzuführen, um das defekte Gen zu ersetzen. Das neue Gen sorgt dafür, dass das Protein, welches durch das defekte Gen nicht korrekt gebildet werden konnte, wieder in ausreichender Menge produziert wird.

Stammzellen

Eine Stammzelle ist eine Zelle, die in der Lage ist, sich unendlich zu teilen und verschiedene differenzierte Gewebe des Erwachsenen zu bilden. Es gibt zwei Arten:

• Embryonale Stammzellen: Diese werden aus der Zellmasse des Embryos gewonnen und können jeden Zelltyp des Körpers erzeugen.
• Adulte Stammzellen: Dies sind Zellen, die sich zu ihrem eigenen Zelltyp differenzieren können.