Genetik: Mendel, Mutationen, Klonen und Epidemiologie

Mendelsche Gesetze

Mendels Gesetze sind eine Reihe von Grundregeln über die Vererbung von Merkmalen von Eltern auf ihre Nachkommen. Sie bilden die Grundlage der klassischen Genetik.

1. Uniformitätsgesetz

Beim Kreuzen zweier reinerbiger Rassen sind alle Nachkommen der ersten Generation (F1) untereinander gleich (uniform).

2. Spaltungsgesetz

Die Erbfaktoren, die ein Merkmal bestimmen, verschmelzen nicht, sondern bleiben während des gesamten Lebens eines Individuums erhalten. Sie trennen sich bei der Bildung der Gameten wieder.

3. Unabhängigkeitsgesetz

Die Erbfaktoren werden unabhängig voneinander vererbt und in den Nachkommen zufällig neu kombiniert.

Weitere genetische Konzepte

Kopplung (Linkage)

Die Tendenz von Genen, die auf demselben Chromosom liegen, gemeinsam vererbt zu werden, nennt man Kopplung.

Daltonismus (Rot-Grün-Sehschwäche)

Daltonismus ist die Unfähigkeit, zwischen Rot und Grün zu unterscheiden. Sie wird durch drei rezessive Gene verursacht, die verschiedene Veränderungen in der Farbwahrnehmung hervorrufen. Diese Gene liegen auf dem X-Chromosom.

Hämophilie (Bluterkrankheit)

Hämophilie ist eine Erbkrankheit, die durch eine Störung der Blutgerinnung gekennzeichnet ist. Sie wird durch Gene verursacht, die auf dem X-Chromosom liegen.

Genetischer Code

Der genetische Code ist wie ein Wörterbuch, das die Beziehung zwischen der in der DNA geschriebenen Sprache (mit 4 Basen oder Nukleotiden) und der in den Proteinen geschriebenen Sprache (mit 20 Aminosäuren) festlegt. Der genetische Code ist universell und gilt für alle zellulären Organismen.

Mutationen

Mutationen sind zufällige Veränderungen des genetischen Materials. Normalerweise sind sie mit Defekten verbunden und können sogar tödlich sein. Sie sind in der Regel rezessiv und bleiben daher oft verborgen. Trotz ihrer negativen Auswirkungen auf das Individuum haben sie einen positiven Aspekt für die Art, da sie die Variabilität innerhalb einer Population erhöhen. Wenn sich die Umweltbedingungen ändern, kann es sein, dass eine Art, die zuvor gut angepasst war, nun nicht mehr angepasst ist. Diesen Prozess nennt man natürliche Selektion.

Genmutationen

Genmutationen sind Veränderungen in der Nukleotidsequenz eines Gens. Man nennt sie auch Punktmutationen.

Chromosomenmutationen

Chromosomenmutationen sind Veränderungen in der Struktur der Chromosomen.

• Deletion: Verlust eines Chromosomenfragments. Dies kann tödlich oder krankheitsverursachend sein, da viele Gene betroffen sein können.
• Duplikation: Wiederholung eines Chromosomenabschnitts. Die Duplikation kann sich im Chromosom befinden oder unabhängig mit eigenem Zentromer sein.
• Inversion: Ein Chromosomenabschnitt ändert seine Orientierung innerhalb des Chromosoms. Wenn das Zentromer im invertierten Abschnitt enthalten ist, spricht man von einer perizentrischen Inversion, andernfalls von einer parazentrischen Inversion.

Genommutationen

Genommutationen sind Veränderungen in der Anzahl der Chromosomen einer Art.

• Aneuploidie: Veränderung der normalen Anzahl von Chromosomen, wobei ein Chromosom fehlt (-1) oder hinzukommt (+1), ohne den gesamten Chromosomensatz zu betreffen. Ein Beispiel ist das Down-Syndrom (Trisomie 21).
• Euploidie: Veränderung des normalen haploiden Chromosomensatzes. Bei der Monoploidie gibt es nur einen einzigen Chromosomensatz. Bei der Polyploidie gibt es mehr als zwei Chromosomensätze.

Gentechnik

Die Gentechnik umfasst eine Reihe von Techniken, die es ermöglichen, Gene in das Genom eines Individuums einzufügen. Dazu werden Restriktionsenzyme verwendet, die die DNA an bestimmten, bekannten Stellen schneiden.

Rekombinante DNA

Rekombinante DNA ist eine Methode, um fremde DNA in eine Empfänger-DNA einzufügen.

Klonen

Klonen ist die Verwendung von Methoden, um auf asexuellem Wege exakte Kopien eines einzelnen Gens oder Organismus zu erzeugen. Die dabei entstehenden Zellen sind pluripotent, d. h. sie können sich zu einem vollständigen Organismus entwickeln, der mit dem ursprünglichen identisch ist.

Mikrobiologie und Epidemiologie

Mikroorganismen

Mikroorganismen sind Lebewesen, die so klein sind, dass man sie nur mit einem Mikroskop beobachten kann.

Epidemie

Eine Epidemie liegt vor, wenn viele Menschen in einem begrenzten geografischen Gebiet zur gleichen Zeit an derselben Krankheit erkranken.

Pandemie

Eine Pandemie ist eine Infektionskrankheit, die sich über ein sehr großes Gebiet, z. B. über einen ganzen Kontinent oder sogar weltweit, ausbreitet. Wenn die Auswirkungen einer Infektionskrankheit auf eine bestimmte Bevölkerung begrenzt und über die Zeit konstant sind, spricht man von einer Endemie.