Grundlagen der Genetik: Replikation, Transkription & Mendel

DNA-Replikation

Die Replikation ist der Prozess, bei dem eine DNA-Doppelhelix verdoppelt wird, wobei der Elternstrang als Vorlage für die Tochterstränge dient.

Eigenschaften der Replikation (Eukaryoten)

• Semikonservativ: Jeder neue Doppelstrang enthält einen alten und einen neuen Strang.
• Bidirektional: Die Replikation verläuft in beide Richtungen.
• Multifokal: Sie beginnt an mehreren Startpunkten (Ori-C).

Phasen der Replikation

1. Initiation: Entwindung der Doppelhelix durch Proteinkomplexe, die als Replisom zusammenarbeiten.
2. Elongation: Synthese der neuen DNA-Stränge durch DNA-Polymerasen (I, II und III). Der 3'-5'-Strang (Leitstrang) wird kontinuierlich gelesen. Der 5'-3'-Strang (Folgestrang) wird in kleinen Abschnitten, den Okazaki-Fragmenten, synthetisiert und später verknüpft.
3. Korrektur: Die DNA-Polymerase III korrigiert Replikationsfehler.

Hinweis: Bei Prokaryoten ist die DNA kreisförmig und es gibt keine Telomerase-Aktivität. Es existieren verschiedene Polymerasen (α, β, δ, ε, γ).

Transkription

Die Transkription ist der Prozess, bei dem eine komplementäre RNA-Kopie eines DNA-Abschnitts synthetisiert wird. Dabei entstehen mRNA, tRNA und rRNA.

• Eigenschaften: Selektiv, einfach und repetitiv.
• Enzym: RNA-Polymerase.
• Phasen: Einleitung (Initiation), Verlängerung (Elongation), Kündigung (Termination) und Reifung.
• Richtung: Die DNA wird in 3'-5'-Richtung gelesen, die RNA in 5'-3'-Richtung synthetisiert.

Translation

Die Translation ist die Synthese eines Proteins basierend auf der mRNA-Sequenz. Die mRNA enthält die notwendigen Informationen für die Aminosäuresequenz des Proteins.

• Richtung: 5'-3'.
• Phasen: Aktivierung der Aminosäuren, Initiierung, Verlängerung und Kündigung.

Mendelsche Regeln

1. Uniformitätsregel

Kreuzt man zwei reinerbige (homozygote) Individuen, die sich in einem Merkmal unterscheiden, sind alle Nachkommen der ersten Tochtergeneration (F1) phänotypisch und genotypisch gleich.

2. Spaltungsregel

Die Erbanlagen trennen sich bei der Bildung der Keimzellen. In der F2-Generation treten die Merkmale der Eltern in einem bestimmten Zahlenverhältnis wieder auf.

3. Unabhängigkeitsregel

Bei der Kreuzung von Individuen, die sich in mehreren Merkmalen unterscheiden, werden die Erbanlagen unabhängig voneinander vererbt, sofern sie auf verschiedenen Chromosomen liegen.