Grundlagen der Genetik: DNA, RNA und bakterielle Transformation
Grundlagen der Genetik: DNA und RNA
DNA (Desoxyribonukleinsäure): Das genetische Material und Träger der genetischen Information. Die Informationskette verläuft von DNA zu RNA zu Proteinen (Polypeptide), die als Enzyme die Bildung und Verteilung wichtiger Biomoleküle wie Nukleinsäuren, Lipide, Kohlenhydrate und Proteine steuern.
RNA (Ribonukleinsäure): Ein zentraler Bestandteil der Proteinbiosynthese.
Genotyp und Phänotyp
- Genotyp: Die genetische Information eines Organismus.
- Phänotyp: Das Ergebnis aus Genexpression und Umwelteinflüssen.
- Zusammenhang: Der Genotyp bestimmt über die Bildung von Proteinen und Enzymen den Phänotyp.
Historische Experimente zur Genetik
Griffith-Experiment (Pneumokokken)
Untersuchung an Streptococcus pneumoniae:
- Stamm S (smooth): Glatt, verursacht Lungenentzündung (tödlich).
- Stamm R (rough): Rau, harmlos.
- Ergebnis: Die Injektion von abgetöteten S-Stämmen zusammen mit lebenden R-Stämmen führte zum Tod der Maus. Im Blut der toten Maus wurden lebende S-Stämme nachgewiesen (Transformation).
Avery-Experiment
Durch den gezielten Einsatz von Enzymen (Lipasen, Proteasen, Nukleasen, Carbohydrasen) konnte nachgewiesen werden, dass die DNA der entscheidende Faktor für die bakterielle Transformation ist.
Struktur und Organisation der DNA
Die DNA besteht aus einer Doppelhelix mit Nukleotiden, die sich aus Phosphat, Ribose (Zucker) und stickstoffhaltigen Basen zusammensetzen.
Modell von Watson und Crick
Die Basenpaare sind durch Wasserstoffbrücken verbunden:
- A = T: 2 Wasserstoffbrücken
- C ≡ G: 3 Wasserstoffbrücken
Beispielsequenz: AGTGG AATTCTATCGA komplementär zu TCACC TTAAGATAGCT.
Chromosomen, Gene und Mutationen
- Chromosom: DNA, die mit Hilfe von Histon-Proteinen kondensiert ist.
- Gen: DNA-Sequenz, die für ein spezifisches Protein kodiert.
- Allel: Eine variable Form eines Gens.
- Genmutationen: Veränderungen in der DNA-Sequenz, die zu fehlerhaften Proteinen führen können. Dies verändert den Phänotyp, wobei nicht jede Proteinänderung zwingend den Phänotyp beeinflusst.