Genetik, Zellbiologie und Kosmologie: Grundlagen im Überblick

Die Genetik

Die Genetik ist die Wissenschaft der biologischen Vererbung und der Gene sowie der Zusammenhänge zwischen Genen und den Merkmalen eines Lebewesens.

Chromosomen

Chromosomen sind die Bestandteile, die während der Zellteilung (Mitose und Meiose) als zylindrische oder stabförmige Körper erscheinen.

Gentechnik

Die Gentechnik umfasst die Gesamtheit der Verfahren zur Herstellung von Produkten. So werden beispielsweise Antibiotika aus Bakterien und Pilzen gewonnen; die Produkte verhindern das Wachstum von Bakterien und Pilzen.

Stammzellen und Blastozysten

Stammzellen und Blastozysten haben im Körper keine spezialisierte Funktion. Sie können sich vermehren und in mehr als 200 verschiedene Zelltypen des erwachsenen Individuums umgewandelt werden. Sie sind daher von grundlegender Bedeutung.

Klonen

Beim Klonen wird der Zellkern einer Eizelle entfernt und der Zellkern einer Körperzelle an dessen Stelle implantiert.

• Therapeutisches Klonen: Dabei können Stammzellen gewonnen werden, um geschädigtes Gewebe im Körper ohne Probleme zu regenerieren.
• Reproduktives Klonen: Ziel ist es, Menschen mit identischer DNA wie andere zu erzeugen. Dabei wird Embryonen im Labor über die Injektion eines Spermiums in das Zytoplasma einer Eizelle erzeugt; anschließend wird eine Auswahl von drei Embryonen in die Gebärmutter übertragen.

Die Auswahl ermöglicht es, Kinder nach Wunsch zu bekommen, etwa um Krankheiten zu vermeiden. Die künstliche Befruchtung erfolgt durch Injektion oder vaginale Besamung mit Spermien.

Chromosomen und Karyotyp

Die Anzahl der Chromosomen einer Art ist konstant. Bei der Bildung der Geschlechtszellen wird die Anzahl der Chromosomenpaare halbiert. Die geordnete Darstellung der Chromosomen heißt Karyotyp. Der Mensch besitzt 23 Chromosomenpaare.

DNA

Die DNA enthält die genetische Information, die für die Entwicklung und die Funktion lebender Organismen sowie einiger Viren benötigt wird und vererbt werden kann.

Gen und Genotyp

Ein Gen ist ein bestimmter Abschnitt einer Abfolge von Nukleotiden auf einem der Stränge des Chromosoms. Der Genotyp ist der genetische Gehalt eines Individuums in Form von DNA.

Gentherapie

Bei der Gentherapie werden Gene in Zellen eingebracht, um Reparaturarbeiten durchzuführen, sodass Erbkrankheiten nicht nur behandelt, sondern auch geheilt werden können, etwa bei Krebs. Dabei werden Viren genutzt, die in der Lage sind, an infizierte Zellen zu binden und Kopien der Gene in virale und chromosomale DNA zu integrieren.

Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems

Die aktuelle Theorie zur Entstehung des Sonnensystems ist die Nebularhypothese. Demnach bestand das System ursprünglich aus einer Wolke aus Gas und Staub, aus der sich durch Gravitation Planetesimale bildeten. Die Teile mit hoher Dichte zogen Materie an und bildeten im Zentrum eine Protosonne mit einer umgebenden Scheibe aus Gas und Staub. Bei hoher Temperatur stießen die Staubteilchen zusammen und verklumpten zu größeren Objekten; durch Abkühlung entstanden Körper unterschiedlicher Größe, die um die Sonne kreisten.

Ursprung der Erde

Die Planetesimale kollidierten miteinander und bildeten die Planeten. Die Temperaturen auf der jungen Erde waren sehr hoch. Schließlich verursachte ein großer Asteroid eine Kollision, die eine gewaltige Explosion von Materialien auslöste.

Aufbau der Erde

• Atmosphäre (0–500 km): Die Troposphäre bindet die Polarlichter (Aurora Borealis).
• Kruste und Hydrosphäre (0–30 km): Die Kruste hat eine Dicke von etwa 14 km.
• Mantel (ca. 30 km bis 2900 km)
• Kern (2900 km bis 6370 km)

Planeten und Zwergplaneten

Planeten haben eine ausreichende Masse, um durch ihre Schwerkraft eine nahezu kugelförmige Gestalt anzunehmen, und haben ihre Umgebung von anderen Körpern weitgehend bereinigt. Zwergplaneten haben ebenfalls eine kugelförmige Form, haben ihre Umgebung jedoch nicht bereinigt. Kleinkörper sind leichte Objekte, die keine kugelförmige Form besitzen.

Die Milchstraße

Sonnenlicht benötigt etwa 8 Minuten bis zur Erde. Blickt man zu einem Stern, der 500 Lichtjahre entfernt ist, sieht man sein Licht so, wie es vor 500 Jahren war. Das Band der Milchstraße ist eine Ansammlung zahlreicher Sterne, die als helles, bläuliches Licht am Himmel erscheint.

Galaxien

Galaxien werden unterteilt in elliptische Galaxien, Linsengalaxien und Spiralgalaxien.