Genetik und Molekularbiologie: Nukleinsäuren, DNA und RNA erklärt

Grundlagen der Molekularbiologie

Zyklischer Elektronentransport

Zyklischer Elektronentransport: Die Elektronen, die nach dem Erreichen von Ferredoxin freigesetzt werden, werden an das Plastochinon übertragen und folgen der Elektronentransportkette zurück zum Plastocyanin und Photosystem I.

Nukleinsäuren und ihre Struktur

Nukleinsäuren: Nukleinsäuren sind Makromoleküle, die aus sich wiederholenden Polymeren von Monomeren (den sogenannten Nukleotiden) bestehen, welche durch Phosphodiesterbindungen miteinander verbunden sind.

Arten von Nukleinsäuren

• Der enthaltene Zucker (Pentose): Desoxyribose in der DNA und Ribose in der RNA.
• Die stickstoffhaltigen Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin in der DNA; Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil in der RNA.
• Struktur bei Eukaryoten: Die DNA liegt als Doppelhelix (doppelsträngig) vor, während die RNA meist einzelsträngig ist. RNA kann jedoch in gestreckter Form (wie mRNA) oder in gefalteter Form (wie tRNA und rRNA) auftreten.
• Molekülmasse: Die molekulare Masse der DNA ist in der Regel deutlich größer als die der RNA.
• Ribosomale RNA (rRNA): Sie besteht aus einer Kette von Nukleotiden, weist jedoch aufgrund ihrer dreidimensionalen Konformation doppelsträngige Regionen auf.

Der genetische Code

Genetischer Code: Dies ist die Regel der Übereinstimmung zwischen der Anzahl bzw. Abfolge von Nukleotiden in Nukleinsäuren und der Sequenz von Aminosäuren (Polypeptiden), die Proteinen zugrunde liegen.

Genetische Grundbegriffe

Homozygotie und Heterozygotie

Homozygot (reinerbig): Wenn ein Organismus im Bezug auf ein bestimmtes Gen homozygot ist, bedeutet dies, dass er zwei identische Kopien dieses Gens für ein bestimmtes Merkmal auf den beiden homologen Chromosomen besitzt.

Heterozygot (mischerbig): Ein diploides Individuum ist genetisch heterozygot für ein bestimmtes Gen (Locus), wenn es auf den beiden homologen Chromosomen jeweils ein anderes Allel besitzt.

Karyotyp und Chromosomensätze

Karyotyp: Die Anordnung der Metaphase-Chromosomen einer Zelle basierend auf ihrer Morphologie, wie der Größe, dem Arm-Verhältnis in Abhängigkeit von der primären Einschnürung (Zentromer) und dem Vorhandensein sekundärer Einschnürungen.

Diploidie und Haploidie

Diploid: Diploid sind Zellen, die den doppelten Chromosomensatz aufweisen (im Gegensatz zu haploiden Keimzellen), das heißt, sie besitzen zwei homologe Chromosomensätze.

Haploid: Eine haploide Zelle enthält einen einzigen Chromosomensatz, also die Hälfte (n) der normalen Chromosomenanzahl einer diploiden Zelle.

Somatische Zellen

Somatische Zellen: Dies bezieht sich auf die Zellen, die die Gewebe und Organe eines Lebewesens bilden. Sie gehen während der Embryonalentwicklung aus Stammzellen hervor und unterliegen Prozessen der Zellvermehrung, Zelldifferenzierung und Apoptose.

DNA und RNA im Detail

DNA: Eine Art von Nukleinsäure; ein Makromolekül, das Bestandteil jeder einzelnen Zelle ist.

RNA: Ist eine Nukleinsäure, die aus einer langen Kette von Nukleotiden besteht.

Messenger-RNA (mRNA)

Messenger-RNA (mRNA): Die mRNA dient als Bote, der die genetische Information in das Zytoplasma transportiert. Das Ribosom ist der physische Ort für die Übersetzung (Translation) dieser Gene in Proteine.

Transfer-RNA (tRNA)

Transfer-RNA (tRNA / Carrier-RNA): Ist eine Form von Ribonukleinsäure, die für den Transport von Aminosäuren zu den Ribosomen verantwortlich ist, damit diese während der Proteinsynthese in Proteine eingebaut werden können.

Ribosomale RNA (rRNA)

Ribosomale RNA (rRNA): Sie besteht aus einer Kette von Nukleotiden, weist jedoch aufgrund ihrer dreidimensionalen Konformation doppelsträngige Regionen auf.

Regeln der Basenpaarung

Hinweis zur Basenpaarung: Für die Boten-RNA (mRNA) gilt die entsprechende Zuordnung. Bei der Transfer-RNA (tRNA) wird Thymin (T) durch Uracil (U) ersetzt.

• Messenger-RNA (mRNA): Uracil paart sich mit Adenin und Cytosin mit Guanin.
• Transfer-RNA (tRNA): Uracil paart sich mit Adenin und Cytosin mit Guanin.