Grundlagen der Genetik: Genotyp, Phänotyp, Mendelsche Regeln, DNA, RNA & Proteinsynthese

Grundlagen der Genetik und Molekularbiologie

Wichtige Begriffe der Genetik

Genotyp

Der Genotyp ist die genetische Konstitution eines Individuums oder einer ganzen Reihe von Genen. Beispiele: AA, Aa.

Phänotyp

Der Phänotyp ist der äußere Ausdruck des Genotyps, der die sichtbaren Merkmale eines Individuums darstellt. Beispiele: Gelb, Grün.

Allele

Allele sind jede der Varianten eines Gens. Für jedes Gen besitzt ein Individuum ein Paar von Allelen, die durch Buchstaben wie A (dominant) und a (rezessiv) dargestellt werden.

Heterozygot

Ein Heterozygot ist ein Individuum, das zwei verschiedene Allele für ein bestimmtes Gen trägt. Beispiel: Aa.

Mendelsche Regeln der Vererbung

Das Mendelsche Modell beschreibt die Vererbung genetischer Merkmale durch eine Reihe von Faktoren (Gene) und basiert auf folgenden Gesetzen:

1. 1. Mendelsches Gesetz (Uniformitätsregel)

   Dieses Gesetz besagt, dass die erste Tochtergeneration (F1), die aus der Kreuzung zweier reinerbiger Elternlinien hervorgeht, uniform ist, d.h., alle Individuen sind in Bezug auf das betrachtete Merkmal gleich.

2. 2. Mendelsches Gesetz (Spaltungsregel)

   Dieses Gesetz besagt, dass sich in der zweiten Tochtergeneration (F2) Merkmale, die in der F1-Generation nicht sichtbar waren, wieder zeigen können, da die Erbfaktoren (Allele) bei der Gametenbildung getrennt werden und sich in den Nachkommen neu kombinieren.

3. 3. Mendelsches Gesetz (Regel der unabhängigen Anordnung)

   Dieses Gesetz besagt, dass Erbfaktoren für verschiedene Merkmale unabhängig voneinander vererbt werden, sofern sie auf unterschiedlichen Chromosomen liegen.

Nukleinsäuren: DNA und RNA

Desoxyribonukleinsäure (DNA)

DNA steht für Desoxyribonukleinsäure. Sie besteht aus:

• einer stickstoffhaltigen Base: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) oder Thymin (T)
• einer Pentose: Desoxyribose
• einer Phosphatgruppe

Ribonukleinsäure (RNA)

RNA steht für Ribonukleinsäure. RNA-Nukleotide enthalten Ribose, Phosphat und eine der stickstoffhaltigen Basen: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) oder Uracil (U).

Es gibt verschiedene Typen von RNA, darunter:

• mRNA (Boten-RNA)
• rRNA (ribosomale RNA)
• tRNA (Transfer-RNA)

Proteinsynthese: Transkription und Translation

Transkription

Während der Transkription werden die in der DNA gespeicherten genetischen Informationen auf eine Boten-RNA (mRNA) übertragen. Die mRNA wird komplementär zu einem DNA-Strang synthetisiert, der als Matrize dient. Dabei wird Adenin in der DNA durch Uracil in der mRNA ersetzt (statt Thymin).

Translation

Die Translation ist die Bildung einer Aminosäurekette, deren Reihenfolge durch die Nukleotidsequenz der mRNA bestimmt wird. Nach der Transkription wandert die mRNA ins Zytoplasma und bindet an Ribosomen. Aminosäuren werden von speziellen Transfer-RNAs (tRNA) zum Ribosom transportiert, wo die mRNA abgelesen und die Aminosäuren zu einer Proteinkette verknüpft werden.

Aminosäuren und Enzyme

Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, die die Bausteine der langen Proteinketten bilden. Diese Moleküle sind entscheidend für die Lebensaktivität. Eine sehr wichtige Gruppe von Proteinen sind Enzyme, die chemische Reaktionen in Zellen ermöglichen und beschleunigen.

Rekombinante Organismen

Als rekombinante Organismen bezeichnet man gentechnisch veränderte Bakterien, Viren oder andere Lebewesen.