Transkription, Translation und Evolution – Biologie Lernzusammenfassung

Transkription

Die RNA-Polymerase heftet sich an die DNA. Es folgt eine Reaktionsfolge, die den Strang entdrillt, sodass nun 2 Einzelstränge zum Ablesen verfügbar sind. Der codogene Strang wird abgelesen und in mRNA übersetzt (komplementärer Strang). Die Transkription ist beendet, wenn die RNA-Polymerase das Terminationssignal erreicht.

Translation

Der mRNA-Strang wandert durch die Kernpore ins Cytoplasma zum Ribosom. Im Cytoplasma befinden sich freie tRNA-Moleküle, die sich mit freien Aminosäuren verbinden. Am oberen Teil des tRNA-Moleküls sitzt die Aminosäure, am unteren Teil das Anticodon (komplementär zu den Codons des mRNA-Stranges). Die tRNA-Moleküle bewegen sich ebenfalls zum Ribosom. Die Untereinheiten des Ribosoms binden an die mRNA. Am Ribosom befinden sich immer 2 tRNA-Moleküle. Mithilfe des Ribosoms werden die Codons der mRNA mit den Anticodons der tRNA verknüpft und die Aminosäuren zu einer Kette verbunden. Die Aminosäurekette bildet ein Protein.

Chromosomenmutation

• Deletion: Ein Chromosomstück geht verloren.
• Inversion: Ein Stück bricht heraus und wird umgekehrt wieder eingebaut.
• Translokation: Ein Stück wird an anderer Stelle eingebaut.
• Duplikation: Ein Chromosomstück wird verdoppelt.

Genmutation

Basensubstitution – mit oder ohne Aminosäureaustausch, mit Kettenabbruch.

Leserastermutation

• Deletion: Entfernen von Basen.
• Insertion: Einfügen von Basen.
• Duplikation: Verdopplung von Basen.

Folge: Die Translation bricht vorzeitig ab oder es entstehen Polypeptide mit falschen Aminosäuren.

5 Evolutionsfaktoren

Rekombination, Mutation, Selektion, Gendrift, Isolation.

Selektionsfaktoren

Umweltfaktoren, die selektierend auf Lebewesen einwirken.

Gendrift

Veränderung des Genpools durch Zufall (z. B. Naturkatastrophen).

Artbildung

Allopatrische Artbildung

Durch räumliche Trennung entstehen neue Arten.

Sympatrische Artbildung

Isolation durch Mutation führt zu einer neuen Art.

Adaptive Radiation

Aufspaltung einer Art in mehrere Arten innerhalb kürzester Zeit.

Wichtige Begriffe

• Fitness: Maß dafür, wie viele Gene ein Individuum in die nächste Generation einbringt.
• Koevolution: Zwei Arten entwickeln sich in enger Abhängigkeit zueinander.
• Morphologischer Artbegriff: Lebewesen, die in den wesentlichen Merkmalen gleich sind, gehören zu einer Art.
• Präadaption: Zuvor nachteilige Gene werden durch Umweltveränderungen vorteilhaft.

Belege für die Evolutionstheorie

Homologie

Ähnlichkeiten aufgrund gemeinsamer Vorfahren, trotz divergenter Entwicklung mit Spezialisierungen.

Analogie

Kein Beleg für Verwandtschaft: Analoge Organe entwickelten sich aufgrund ähnlicher Umweltbedingungen, nicht wegen Verwandtschaft.

Kriterien der Homologie

• Kriterium der Lage: Organe sind homolog, wenn sie in relativ gleicher Anzahl und Lage vorhanden sind.
• Kriterium der Stetigkeit: Selbst nicht ähnliche Organe sind homolog, wenn sie durch Zwischenformen verbindbar sind.
• Spezifische Qualität von Strukturen: Komplexe Organe sind homolog bei Übereinstimmung im Bauplan.

Selektionsarten

• Gerichtete Selektion: Der Genpool ändert sich in Richtung besserer Anpassung (z. B. schnelle Mäuse, langsame Mäuse).
• Stabilisierende Selektion: Einpendeln auf einen vorteilhaften Mittelwert (z. B. Flügellänge).
• Disruptive Selektion: Entstehung zweier Arten mit unterschiedlichen ökologischen Nischen (z. B. Schnabel und Körner).

Methoden zum Nachweis von Verwandtschaft

Präzipitintest

Blutserum (Mensch) wird in Hasen injiziert (Antikörper). Im Reagenzglas wird das Serum mit Affenblut gemischt. Eine stärkere Ausfällung zeigt eine höhere Verwandtschaft.

DNA-Sequenzierung

Ablauf: PCR (DNA + Primer + Polymerase + Nukleotide), vier Ansätze, anschließend Gelelektrophorese.

Lotka-Volterra-Regeln

Die Populationsdichten von Räuber und Beute schwanken periodisch zueinander. Minima und Maxima der Räuber folgen phasenverzögert denen der Beute. Langfristig bleiben die Mittelwerte beider Populationen trotz Schwankungen konstant. Vermindert man Räuber- und Beutepopulation gleichermaßen, erholt sich die Beutepopulation stets vor der Räuberpopulation, da ihre Zuwachsrate größer ist.

Physiologische und ökologische Potenz

Physiologische Potenz: Fähigkeit einer Art, Schwankungen abiotischer und biotischer Faktoren zu ertragen, bei gleichzeitiger Konkurrenz. Ohne Konkurrenz spricht man von der ökologischen Potenz.

• Homöotherm (gleichwarm): Die Körpertemperatur kann konstant gehalten werden.
• Poikilotherm (wechselwarm): Die Körpertemperatur kann nicht konstant gehalten werden.
• Stenöke Arten: Engen Toleranzbereich (stenotherm).
• Euryöke Arten: Großen Toleranzbereich (eurytherm).

Temperaturtoleranz: Minimum, Maximum, Präferenzbereich, Optimum, Pessimum.

Merkmalsträger und Anlageträger

• Merkmalsträger: Phänotyp krank.
• Anlageträger: Phänotyp gesund, aber im Genotyp ist das Allel für krank nachweisbar.

Thymin und Uracil

Thymin wird durch Uracil ersetzt (in der RNA).