Grundlagen der Genetik und des Atombaus

Genetik und Vererbung

Mendels Experimente zur Gewinnung von Teilen von Pflanzen (Erbsen) enthalten Anlagen (Gene); es sind Gene, die in die Gameten weitergegeben werden. Er untersuchte nur 22 Varietäten von Erbsen.

Ein Satz von Genen ist eine bestimmte Nukleotidsequenz einer DNA-Stelle auf einem Chromosom, die auf die Erbsubstanz verweist.

Gene sind für jedes Merkmal in alternativen Formen (Allelen) vorhanden, z. B. TT oder Tt bzw. GG.

Der Genotyp ist der einzelne genetische Gehalt einer doppelhelixförmigen DNA.

Als Phänotyp bezeichnet man die Ausprägung des Genotyps in einer bestimmten Umwelt. Phänotypische Eigenschaften umfassen sowohl physische Merkmale als auch Verhaltensmerkmale.

Meiose und Fortpflanzung

Meiose ist eine Art der Zellteilung, die bei der geschlechtlichen Fortpflanzung auftritt.

Gameten sind die Keimzellen, die zur Befruchtung führen. Die weiblichen Gameten sind die Eizellen (Ovula), die männlichen Gameten sind die Spermatozoen.

Befruchtung ist die Vereinigung zweier Zellen, der Fortpflanzungs- oder Geschlechtszellen (haploid), bei der geschlechtlichen Fortpflanzung, woraus eine Zygote (diploid) entsteht.

Homozygot und Heterozygot

Ein Organismus ist homozygot, wenn er für ein bestimmtes Gen zwei identische Kopien trägt, also zwei gleiche Allele für ein bestimmtes Merkmal auf dem Chromosom besitzt.

Eine reine Linie bezeichnet Organismen, die bezüglich eines Merkmals nicht mit anderen gekreuzt wurden und daher reinrassig sind.

Mendelsche Regeln

Die 1. Mendelsche Regel (Uniformitätsregel): Kreuzt man zwei reinerbige Individuen für ein bestimmtes Merkmal, so sind alle Nachkommen der ersten Generation (F1) gleich.

Die 2. Mendelsche Regel (Spaltungsregel): Diese ist stabil, da bei der Bildung der Gameten jedes Paar Allele getrennt wird und jedes Gameten nur ein Mitglied des Paares erhält, das die genetische Ausstattung der Tochtergeneration bestimmt.

Die 3. Mendelsche Regel (Unabhängige Verteilung): Verschiedene Merkmale werden unabhängig voneinander vererbt; die Vererbung eines Merkmals beeinflusst nicht die Vererbung eines anderen.

Mutation

Eine Mutation ist eine Veränderung der genetischen Information.

Mutagene sind physikalische und chemische Einflüsse.

Periodensystem und Atombau

Periodensystem

Molekül: kleinste Einheit einer Verbindung, bestehend aus Atomen.

Chemisches Element: Stoff, der aus einer Atomsorte besteht.

Chemische Formel: Darstellung mittels Symbolen und Anzahl der chemischen Elemente.

Atom: jedes Teilchen, aus dem ein Molekül besteht. Ein Molekül einfacher Form besteht aus gleichen Atomen, zusammengesetzte aus verschiedenen Atomen.

Ionen: Atome mit positiver oder negativer elektrischer Ladung.

Chemisches Symbol: Buchstaben, die für chemische Elemente stehen.

Atomkern: Der Kern enthält Protonen und Neutronen.

Protonen: Die Anzahl der Protonen entspricht der Ordnungszahl (Kernladungszahl) jedes Atoms.

Elektronen: Die Anzahl der Elektronen ist gleich der Anzahl der Protonen im Kern.

Neutronen: Berechnung: Massenzahl minus Ordnungszahl.

Elektronenverteilung: Anzahl der Elektronen in den Energieniveaus bzw. Orbitalen.

Metalle: Unterscheidung zwischen Metallen und Nichtmetallen. Metalle sind bei Raumtemperatur meist fest; sie besitzen Glanz und leiten den elektrischen Strom.

Atommodelle

John Dalton (fälschlich als „Joseph“ bezeichnet) stellte das Atom als kompakte Masse mit sphärischer positiver Ladung dar.

Ernest Rutherford schlug vor, dass sich Protonen im Kern und Elektronen auf Bahnen befinden.

Niels Bohr legte fest, dass Elektronen auf festen Bahnen um den Kern kreisen.

James Chadwick entdeckte das Vorhandensein von ungeladenen Neutronen in Atomkernen.

Werner Heisenberg siedelte den Kern aus Protonen und Elektronen auf Energieebenen an.