Grundlagen der Genetik: DNA, Proteinbiosynthese und Vererbung

1. Der Mechanismus der DNA-Replikation

Dies ist der biochemische Prozess, der die Verdopplung der DNA ermöglicht. Damit dies geschehen kann, muss die Doppelhelix geöffnet werden, um die Basensequenz freizulegen.

2. Semikonservative DNA-Replikation

• Das von Watson und Crick vorgeschlagene Modell der semikonservativen DNA-Replikation ist allgemein anerkannt.
• Im Kern wird eine Region der DNA als Replikationsursprung benötigt, an der sich die zwei Stränge trennen und jeder Strang als Vorlage dient.
• Der neue Strang wird synthetisiert, indem neue Nukleotide hinzugefügt und mit dem elterlichen Strang verknüpft werden.
• Nachdem ein neues Nukleotid gekoppelt wurde, erfolgt die Bindung über eine Phosphodiesterbindung mit dem vorangegangenen Nukleotid.
• Die Synthese einer neuen Kette erfolgt in entgegengesetzter Richtung zum elterlichen Strang und wird hauptsächlich durch Enzyme und Polymerasen gesteuert.
• Am Ende des Prozesses liegen zwei DNA-Moleküle vor, die identisch mit dem elterlichen DNA-Molekül sind.

3. Postulate der Theorie „Ein Gen, ein Enzym“

• Jedes Gen enthält die genetische Information zur Synthese eines bestimmten Enzyms.
• Jedes Gen kodiert für die Synthese eines Polypeptids, aus denen viele Proteine bestehen. Enzyme sind eine besondere Art von Protein.

4. DNA-Transkription und Translation

Während der Gen-Transkription werden DNA-Sequenzen durch ein Enzym namens RNA-Polymerase in RNA kopiert. Das mRNA-Transkript ist der erste Schritt der Proteinsynthese. Die Transkription könnte auch als mRNA-Synthese bezeichnet werden.

Die Translation ist der Aufbau einer Aminosäuresequenz mithilfe der Informationen des RNA-Moleküls. Die genetische Information der mRNA muss im Zytoplasma von einer Proteinfabrik übersetzt werden: dem Ribosom (dieses besteht aus mehreren Arten von Proteinen und einer Form von RNA, der ribosomalen RNA).

5. Was ist der genetische Code?

Der Prozess der Peptidsynthese beweist, dass es einen genetischen Code gibt, der die Produktion einer Polypeptidkette oder von Proteinen steuert.

6. Merkmale des genetischen Codes

• Universell: Er ist bei allen Arten gleich.
• Degeneriert: Es gibt mehr als ein Codon für eine Aminosäure (Synonym-Codons).
• Präzise: Ein Triplett ist spezifisch für eine einzelne Aminosäure.
• Kommafrei: Es gibt keine Trennung zwischen den Tripletts.

7. Mutationen und ihre Typen

Eine Mutation ist eine Veränderung in der Reihenfolge der stickstoffhaltigen Basen der DNA. Sie kann in somatischen Zellen oder in Keimzellen (Gameten) auftreten.

8. Was ist ein Codon?

Es besteht aus einer Folge von 3 Nukleotiden, auch als Triplett bezeichnet.

Erbe und Umwelt

1. Erfahrungen und Schlussfolgerungen von Wilhelm Johannsen

Im Jahre 1909 verwendete Wilhelm Johannsen Bohnensamen für seine wissenschaftliche Arbeit. Er unterteilte sie in „leichte“ und „schwere“ Samen. Er pflanzte die Samen jeder Gruppe und ließ sie sich selbst bestäuben. Die Ergebnisse zeigten, dass die Unterschiede innerhalb der Gruppen gering, die Unterschiede zwischen den Gruppen jedoch groß waren. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass Unterschiede innerhalb der Gruppen durch die Umwelt bedingt waren, da alle Individuen das gleiche genetische Erbe hatten, während Unterschiede zwischen den Gruppen auf die genetische Information zurückzuführen waren.

2. Potenzial-Phänotyp

Dies ist der Phänotyp, der sich aus dem gesamten Genotyp ergeben könnte, was nur möglich wäre, wenn das Individuum unter verschiedenen Umweltbedingungen aufwachsen würde.

3. Realer Phänotyp

Dies ist der Phänotyp, der beim Individuum als Produkt der Interaktion des Genotyps mit der Umwelt, in der es sich entwickelt hat, zum Ausdruck kommt.

4. Einfluss von Umweltfaktoren auf den Phänotyp

Wenn Individuen mit ähnlichen Genotypen unter verschiedenen Umweltbedingungen leben (z. B. Nahrung, Licht, Temperatur), entwickeln sie unterschiedliche Phänotypen.

5. Auswirkungen endokriner Faktoren auf den Phänotyp

• Pig-Syndrom
• Hypophysärer Minderwuchs und Gigantismus

6. Penetranz eines Gens

Dies ist ein Wert, der den Anteil der Individuen in einer Population angibt, die den erwarteten Phänotyp entsprechend ihrem Genotyp tatsächlich zeigen.

7. Expressivität eines Gens

Dies ist das Ausmaß, in dem der Genotyp im Phänotyp bei den entsprechenden Personen in der Bevölkerung zum Ausdruck kommt" }.