Grundlagen der Genetik: DNA, Zellteilung & Vererbung

Grundlagen der DNA

Das DNA-Molekül kann Informationen zwischen Lebewesen übertragen und besitzt die Fähigkeit zur Selbstreplikation, um identische Kopien zu erzeugen. Es enthält die genetische Information, die als Bauplan für ein neues Individuum kodiert ist, und gehört zur Gruppe der Nukleinsäuren.

Bausteine der Genetik

Nukleinsäure

Ein Biomolekül, das eine lange Kette bildet, in der genetische Informationen gespeichert sind. Es ist aus sich wiederholenden Einheiten, den Nukleotiden, aufgebaut.

Nukleotide

Sowohl DNA als auch RNA bestehen aus drei grundlegenden Elementen:

1. einer Stickstoffbase
2. einem Zucker (Desoxyribose in DNA, Ribose in RNA)
3. einer Phosphatgruppe

Nukleobasen

Die vier Haupt-Nukleobasen sind Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). Im Falle der RNA wird Thymin durch Uracil (U) ersetzt. Die Basenpaare sind A-T (oder A-U in RNA) und G-C.

Zelluläre Prozesse

DNA-Replikation

Der Prozess der DNA-Vervielfältigung, bei dem eine identische Kopie des Originals erstellt wird.

Mitose: Zellteilungsprozess

Ein Zellteilungsprozess, der in somatischen Zellen (nicht-reproduktiven Zellen) stattfindet.

Phasen der Mitose

• Prophase: Die Chromosomen kondensieren und werden sichtbar. Die Kernhülle beginnt sich aufzulösen, und die Zentriolen bewegen sich zu den entgegengesetzten Polen.
• Metaphase: Die zuvor gebildeten Chromosomen richten sich in der Äquatorialebene der Zelle aus.
• Anaphase: Die beiden Chromatiden der Chromosomen trennen sich und werden zu den entgegengesetzten Polen der Zelle gezogen.
• Telophase: Die Kernhüllen bilden sich um die Chromosomensätze an den Polen neu, und die Chromosomen entspiralisieren sich. Die Teilung des Zytoplasmas wird als Zytokinese bezeichnet.

Mutation

Eine Veränderung in der DNA. Sie kann zufällig oder aufgrund bestimmter Umweltfaktoren auftreten.

Chromosomen und Vererbung

Haploidie

Ein Organismus oder eine Zelle, die einen einzigen Satz von Chromosomen besitzt.

Diploidie

Organismen oder Zellen, die zwei Kopien jedes Chromosoms besitzen.

Die menschliche Spezies ist diploid und besitzt 23 Chromosomenpaare, was folglich 46 Chromosomen ergibt. Nur ein Chromosomenpaar bestimmt das Geschlecht des zukünftigen Individuums.

Von den 23 Chromosomenpaaren des Menschen werden 22 Paare als Autosomen betrachtet. Diese enthalten keine Informationen über die Geschlechtsmerkmale des Individuums. Das verbleibende Paar sind die Geschlechtschromosomen (Gonosomen), die das Geschlecht des Individuums bestimmen.

Ein Pferd hat 32 Chromosomenpaare, also insgesamt 64 Chromosomen. Seine Geschlechtszellen enthalten 32 Chromosomen, was einer Chromosomenzahl von 2n = 64 entspricht.

Grundlagen der Genetik

Genotyp

Die genetische Ausstattung oder die Gesamtheit der Gene eines Organismus oder eines bestimmten Individuums.

Phänotyp

Die beobachtbaren Merkmale eines Organismus, die durch die Wechselwirkung des Genotyps mit der Umwelt moduliert werden.