Genetik: Gene, DNA, Proteine und Vererbung
Gene und Vererbung
Was sind Gene? Die vererbten Merkmale eines Organismus werden durch definierte Gene übertragen. Diese Gene liegen auf den Chromosomen und bestimmen das Merkmal, das sie codieren.
Häufig verwendete Begriffe der Genetik
Genotyp: Die genetische Konstitution eines Individuums, bezogen auf ein Merkmal, besteht aus insgesamt zwei Genen.
Phänotyp: Die Expression des Genotyps, also die sichtbare Ausprägung eines Merkmals.
Allel: Jede Variante eines Gens, die bei einem Individuum vorkommen kann. Jedes Individuum besitzt pro Gen zwei Allele, eines von jedem Elternteil. Ist ein Individuum heterozygot, trägt es zwei unterschiedliche Allele. Ein Locus ist der konkrete Lokalisationsort eines Gens auf dem Chromosom.
Mendelsche Regeln
Die Mendelschen Regeln beschreiben die Vererbung von Merkmalen:
- Uniformitätsregel: Kreuzt man zwei reinerbige Elterngenerationen, sind alle Nachkommen der ersten Generation (F1) einheitlich.
- Spaltungsregel: Die Merkmale der Eltern treten in der zweiten Generation (F2) wieder auf, da sich die Allele trennen und in den Gameten neu kombinieren.
- Unabhängigkeitsregel: Die Allele verschiedener Gene werden unabhängig voneinander vererbt.
Monomere und Polymere
Ein Molekül, das aus mehreren Monomeren zusammengesetzt ist, nennt man Polymer. Ein Polymer ist also ein großes Molekül, das aus vielen gleichen oder verschiedenen Bausteinen besteht.
DNA-Zellen
Die DNA ist ein Molekül, das in lebenden Zellen im Zellkern eingeschlossen ist. Sie enthält die Informationen, die für die Entwicklung und Funktion eines Lebewesens notwendig sind.
Nukleinsäuren
Nukleinsäuren bestehen aus Nukleotiden. Jedes Nukleotid besteht aus einer stickstoffhaltigen Base, einem Zucker und einer Phosphatgruppe. Es gibt fünf Basen: Adenin, Cytosin, Thymin, Guanin und Uracil.
Es gibt zwei Typen von Nukleinsäuren:
- Desoxyribonukleinsäure (DNA): Enthält Desoxyribose und die Basen Adenin, Cytosin, Thymin und Guanin.
- Ribonukleinsäure (RNA): Enthält Ribose und die Basen Adenin, Cytosin, Uracil und Guanin.
Proteine
Proteine sind Polymere aus Aminosäuren. Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, die Bestandteil der Proteine sind. Jedes Protein besitzt eine spezifische Abfolge von Aminosäuren und erfüllt damit eine bestimmte Funktion, etwa als Enzym bei chemischen Reaktionen.
Genetische Information
Die genetische Information fließt von der DNA zu Proteinen. Dieser Prozess umfasst zwei Schritte:
- Transkription: Die Information der DNA wird in mRNA übertragen. Dabei wird die DNA-Sequenz abgeschrieben, wobei Uracil anstelle von Thymin eingebaut wird.
- Translation: Die mRNA wird an den Ribosomen im Zytoplasma gelesen. Die tRNA erkennt jeweils drei Basen (ein Codon) und bringt die passende Aminosäure, sodass schrittweise ein Protein entsteht.
Die Abfolge der Basen in der DNA bestimmt letztlich die Aminosäuresequenz und damit die Bildung der Proteine.