Zellzyklus, Genetik & Anorganische Chemie: Grundlagen

Der Zellzyklus: Interphase und Mitose

Die Interphase ist die Phase der Vorbereitung, in der die DNA repliziert wird. Sie gliedert sich in drei Hauptstadien:

• G1-Phase: Synthese von RNA und Proteinen, Zunahme des Zytoplasmas.
• S-Phase (Synthese): Verdopplung der DNA, Bildung von zwei Chromatiden.
• G2-Phase: Zusätzliche Wachstums- und Kontrollzeit.

Mitose (Kernteilung somatischer Zellen)

Die Mitose ist eine äquationale Teilung und gliedert sich in vier Phasen:

1. Prophase: Längster Schritt. Auflösung der Kernhülle (Karyotheka), Verdopplung der Zentriolen, Spindelbildung. Die Chromosomen sind bereits kondensiert.
2. Metaphase: Die Chromosomen ordnen sich in der Mitte der Zelle an (Äquatorialplatte).
3. Anaphase: Trennung der Schwesterchromatiden, die zu den entgegengesetzten Polen wandern. Aus Doppelchromosomen werden Einzelchromosomen.
4. Telophase: Zelluläre Umstrukturierung. Neubildung der Kernhülle (Karyotheka), Zellteilung (Zytokinese) und Auflösung der Spindel.

Meiose und Gametenbildung

Die Meiose tritt in Keimzellen auf und besteht aus Meiose I (reduktionistisch) und Meiose II (äquational).

Funktionen der Meiose

• Verringerung der Chromosomenzahl auf die Hälfte (haploid).
• Bildung von Geschlechtszellen (Tiere) und Sporen (Pflanzen).
• Entstehung von vier haploiden Zellen (n) aus der ursprünglichen Zelle.
• Erhöhung der genetischen Variabilität der Organismen.

Spermatogenese und Oogenese

• Spermatogenese: Produktion von Spermien, erfolgt in den Hoden des Mannes.
• Oogenese: Produktion von Eizellen, tritt in den Eierstöcken in kleinen Follikeln auf.

Genetik: Mutationen und Grundbegriffe

Mutationen als Quelle der Variabilität

Die Mutation wird als primäre Quelle der Variabilität lebender Organismen betrachtet. Auch wenn sie zu einer besseren Anpassung führen können, verursachen sie auch „Defekte“, Krankheiten oder können sogar zum Tod führen.

Typen von Mutationen

• Genmutationen: Die Nukleotide der DNA können verändert werden, was zur Bildung defekter Gene führt (z. B. Krebs, Hämophilie).
• Chromosomenmutationen: Struktur und konstante Zahl von Chromosomen sind entscheidend für die harmonische Entwicklung des Organismus. Jede strukturelle oder numerische Veränderung kann die Eigenschaften des Individuums beeinflussen.

Numerische Chromosomenveränderungen (Aneuploidien)

Veränderungen in der normalen Chromosomenanzahl entstehen oft durch Fehler während der Meiose.

• Nulissomie (2n - 2): Verlust von zwei Chromosomen im Karyotyp; meist tödlich.
• Trisomie (2n + 1): Zunahme eines Chromosoms in einem Chromosomenpaar (d. h., das Chromosom liegt dreifach statt zweifach vor).

Grundbegriffe der klassischen Genetik

• Gen: DNA-Sequenz auf einem Chromosom, verantwortlich für die Merkmale.
• Merkmal (Charakter): Die durch das Gen bestimmte Eigenschaft.
• Dominantes Gen: Vorherrschend (A).
• Rezessives Gen: Unterdrückt (a).
• Homozygot: Gleiche Allele (AA) oder (aa).
• Heterozygot: Verschiedene Allele (Aa).
• Locus: Lage des Gens auf dem Chromosom.
• Allele (Allelen Gene): Gene, die die gleichen Merkmale auf homologen Chromosomen bestimmen (z. B. A und a).

Grundlagen der Anorganischen Chemie

Chemische Reaktionen und Gleichungen

Chemische Reaktionen werden durch chemische Gleichungen dargestellt:

aA + bB → cC

Neutralisationsreaktionen (Säure-Base)

Die Neutralisation erfolgt durch die Vereinigung von H⁺ (Säure) mit OH⁻ (Base) zur Bildung von H₂O.

Das Anion der Säure und das Kation der Base bilden ein Salz.

Säure + Base → Salz + H₂O

Arten der Neutralisation

• Totale Neutralisation: Alle H⁺- und OH⁻-Ionen werden neutralisiert.
• Partielle Neutralisation: Es bleiben H⁺- oder OH⁻-Ionen im Reaktionsprodukt übrig (z. B. Bildung saurer Salze).

Klassifikation und Nomenklatur von Salzen

• Hydroxidsalze: Wenn das Salz zwei oder mehr Anionen und ein Hydroxid-Anion enthält.
• Doppelsalze: Wenn das Salz mehr als ein Kation oder mehr als ein Anion enthält und kein Hydroxidsalz ist.

Löslichkeit in Wasser

Salze können löslich oder unlöslich sein.

Allgemeine Regel: Salze mit Kationen der 1. Hauptgruppe, NH₄⁺ oder dem Nitrat-Anion (NO₃⁻) sind löslich.

Nomenklatur (Endungen)

• -oso → -it
• -ico → -at
• (Stauseen ETO – *Anmerkung: Diese Zeile ist unklar, wird aber beibehalten*)

Wichtige Salze

• Natriumchlorid (NaCl)
• Natriumnitrat (NaNO₃)
• Natriumcarbonat (Na₂CO₃)
• Natriumbicarbonat (NaHCO₃)
• Natriumfluorid (NaF)
• Calciumcarbonat (CaCO₃)
• Calciumsulfat (CaSO₄)

Reaktionen und Klassifikation der Oxide

• Saure Oxide: Werden von Nichtmetallen gebildet und reagieren mit H₂O zu Säuren.
  • Saures Oxid + H₂O → Säure
  • Saures Oxid + Base → Salz + H₂O
• Basische Oxide: Werden durch Metalloxide (1A, 2A, Ag⁺, Übergangsmetalle) gebildet, die mit H₂O zu Basen reagieren.
  • Basisches Oxid + H₂O → Base
  • Basisches Oxid + Säure → Salz + H₂O
• Amphotere Oxide: Reagieren sowohl als Base als auch als Säure.
• Neutrale Oxide: Reagieren nicht mit Wasser, Säuren oder Basen.

Anorganisch-chemische Reaktionstypen

Nachweis chemischer Reaktionen (Indikatoren)

Hinweise auf chemische Reaktionen können sein:

• Farbveränderung
• Temperaturänderung
• Gasfreisetzung
• Änderung des Aggregatzustands (Feststoffbildung)

Reaktionstypen

• Synthese (Kombination): A + B → C
• Analyse (Zersetzung): A → B + C
• Einfache Substitution (Verdrängung): A + BC → AC + B
• Metathese (Doppelte Substitution): AB + CD → AD + CB

Bei der Metathese erwarten wir, dass ein Produkt entsteht, das:

• Ein Gas ist.
• Schwach dissoziiert (z. B. Wasser).
• Ein Feststoff (Niederschlag) ist.