Abitur Flashcards
Lamarcks Evolutionstheorie (1809)
Merkmale:
Arten sind veränderlich.
Aktive Anpassung an die Umwelt.
Gebrauch oder Nichtgebrauch führt zu Körperanpassungen, die vererbt werden.
Kritikpunkte:
Vererbung erworbener Merkmale ist nicht durch genetische Mechanismen unterstützt.
Mangelnde Erklärung für die genetische Basis von Veränderungen.
Darwins Evolutionstheorie (1859):
Merkmale:
Natürliche Selektion: ,,survival of the fittest’’→ Individuen weisen eine höhere Überlebens- und Fortpflanzungschance auf als andere aufgrund von Varioationen im Phänotyp
besser an die Umwelt angepasst → Selektionsvorteil
Mutation & sexuelle Rekombination erzeugt genetische Variabilität
passiver Vorgang
Überproduktion bei der Fortpflanzung → ,,struggle for live’’
Synthetische Evolutionstheorie (1930 bis heute):
Entwickelt auf Grundlagen von Darwins Evolutionstheorie.
Betont die Kombination von genetischer Variation und natürlicher Selektion.
Laut der synthetischen Evolutionstheorie wird die Evolution durch sechs Evolutionsfaktoren bestimmt.
Durch Mutation und Rekombination entstehen ständig neue Variationen im Genotyp und damit im Phänotyp des Parasiten, wobei einige Variationen Selektionsvorteile darstellen und die Fitness des Parasiten erhöhen.
Selektion
Gendrift
Migration
Isolation
K-Stratege
konsistente Habitatnutzung → keine Erschließung neuer Habitate möglich, keine Besiedlung unsicherer Lebensräume
großteil der Energie geht in das somatische Investment (Selbsterhaltung, Wachstum, Reifung, Lebenserhaltung)
kleiner Teil geht in das reproduktive Investment (Paarungsinvestment & Elterninvestment)
geringe Vermehrungsrate
langsame Individualitätsentwicklung
lange Lebensspanne
lange Geburtenabstände → geringe Wurfgröße und Sterblichkeit der Nachkommen
Populationsgröße bewegt sich nahe der Umweltkapazität
weitgehend konstante Umweltbedingungen und Nutzen von gegebenen Ressourcen auch unter stark Konkurrenz
R-Stratege
opportune Habitatnutzung
großteil der Energie geht in das reproduktive Investment (Paarungsinvestment & Elterninvestment)
kleiner Teil geht in das somatische Investment (Selbsterhaltung, Wachstum, Reifung, Lebenserhaltung)
hohe Vermehrungsrate
kurze Geburtenabstände
kurze Individualitätsentwicklung
kurze Lebensspanne
früher Fortpflanzungsbeginn → hohe Wurfgröße & Sterblichkeit der Jungtiere
schwankende Populationsdichte
vertragen variable Umweltbedingungen gut → rasche Ausbreitung und Besiedlung neuer Lebensräume
Definition für den Begriff der Coevolution
Coevolution ist die wechselseitige Beeinflussung der Evolution zweier Arten, die in einer engen Beziehung miteinander stehen, durch gegenseitigen Selektionsdruck.
Transkription
Transkription Die Transkription bezeichnet den Vorgang, bei dem ein DNA-Abschnitt (Gen) in eine mRNA umgeschrieben wird. Der Ausgangspunkt ist also die DNA, die Desoxyribonukleinsäure. Allerdings wird nicht die komplette DNA umgeschrieben, sondern nur der kleine Teil, der für die Proteinherstellung benötigt wird. Das genetische Material hierfür, die DNA, befindet sich im Zellkern. Dort wird eine Kopie der Information angefertigt. Diese wird anschließend ins Cytoplasma transportiert und abgelesen.
Initiation
Der erste Schritt ist die Initiation. Die RNA-Polymerase setzt sich an die DNA und fährt diese entlang der Basen ab. Bestimmte DNA-Basensequenzen, die vor dem zu transkribierenden Gen liegen, markieren den Startpunkt der Transkription. Man nennt sie Promotoren.
Die Promotorregion ist eine Basensequenz, in der Thymin und Adenin besonders häufig vorhanden sind.
Zudem sind für die Transkription, zusätzliche Proteinkomplexe erforderlich, die als generelle Transkriptionsfaktoren, die Bindung vermitteln können. Sie erhöhen die Bindungswahrscheinlichkeit und führen die DNA-Vorlage näher an das katalytische Zentrum der Polymerase.
Ab dieser Stelle entwirrt die RNA-Polymerase den DNA-Strang und löst die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen und spaltet so die Doppelhelix auf.
So entstehen 2 Stränge: der codogene Strang und der nicht-codogene Strang. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Laufrichtung. Der codogene Strang läuft vom 3′ Ende zum 5′ Ende, und der nicht-codogene Strang vom 5’Ende zum 3’Ende. Der codogene Strang wird durch die RNA-Polymerase in 3’ → 5’ - Richtung abgelesen. Der entstehende RNA Strang wird also in 5’ → 3’ - Richtung synthetisiert. Der codogene Strang wird von der RNA-Polymerase abgelesen, da darauf die codierenden Informationen liegen.
Elongation
Während der Elongation kommt es zur Umschreibung von DNA zu mRNA. Die RNA-Polymerase wandert von 3’ nach 5’ und synthetisiert durch Anlagerung freier Ribonukleotide einen zur DNA komplementären mRNA Teilstrang, der entsprechend eine 5’→3’ Richtung aufweist.
Termination
Im Verlauf der Transkription trifft die RNA-Polymerase beim Ablesen der DNA auf eine Terminatorsequenz. Terminatoren stoppen die RNA-Polymerase und es kommt zur Ablösung des mRNA Teilstrangs von der DNA. Somit wird das gebildete RNA-Molekül freigesetzt.
Wieso ist die Proteinbiosynthese wichtig?
Die Proteinbiosynthese ist lebenswichtig, denn Proteine beeinflussen nahezu alle Vorgänge im menschlichen Körper. Sie sind auch für unser Erscheinungsbild verantwortlich, da die meisten Merkmale und somit der Phänotyp eines Lebewesens auf die Enzymwirkung von Proteinen oder den Eigenschaften von Strukturproteinen beruhen.
Replikation
- Das Entwinden des DNA-Doppelstrangs & die Auftrennung der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den komplementären Basen erfolgt durch das Enzym Helicase. Es entstehen DNA-Einzelstränge.
- RNA-Primer dienen einer DNA-Polymerase als Startmolekül für die Synthese neuer komplementärer DNA aus einzelnen Nukleotiden.
- Eine DNA-Polymerase kann die Nukleotide nur in 5’-3’-Richtung verknüpfen. Eine kontinuierliche Polymerisation findet deshalb nur am 3’-5’-Strang statt (Synthese des kontinuierlichen Strangs bzw. Leitstrangs).
- Zur Replikation des 5’-3’-Stranges (Synthese des diskontinuierlichen Strangs bzw. Folgestrangs) wird ein RNA-Primer in der Replikationsgabel angelagert, der dann von einer DNA-Polymerase zu kurzen DNA-Stücken, den Okazaki- Fragmenten, verlängert wird.
- Die RNA-Primer werden abgebaut und durch DNA-Nukleotide ersetzt.
- Die einzelnen Okazaki-Fragmente werden durch die DNA-Ligase zum durchgehenden Folgestrang miteinander verbunden.
Meiose
- Reduktion der Chromosomenzahl: Die Meiose halbiert die Chromosomenzahl von diploiden (2n) Ausgangszellen auf haploide (n) Tochterzellen, was für die Produktion von Geschlechtszellen (Spermien & Eizellen) erforderlich ist.
- Zwei aufeinanderfolgende Teilungen: Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Teilungen: Meiose I und Meiose II. Während Meiose I werden homologe Chromosomenpaare getrennt, & während Meiose II werden Schwesterchromatiden getrennt.
- Crossing-Over: In der Prophase I der Meiose findet Crossing-Over statt, ein Prozess, bei dem Chromosomenabschnitte zwischen homologen Chromosomen ausgetauscht werden. Dies führt zur genetischen Variation bei den entstehenden Gameten.
- Unabhängige Verteilung der Chromosomen: Während der Anaphase I & II werden die Chromosomen unabhängig voneinander zu den Polen der Zelle gezogen, was zu einer zufälligen Verteilung der genetischen Information führt.
Die RNA-Prozessierung
Unter Prozessierung versteht man die mRNA-Reifeteilung, d. h. die Reifung von prä-m-RNA zu reifen mRNA im Zellkern.
Während der Transkription wird eine reife mRNA-Kopie erstellt, die dem codogenen Strang komplementär ist und sowohl codierende Sequenzen (Exons) als auch nicht-codierende Bereiche (Introns) enthält. Nach der Transkription durchläuft die mRNA-Prozessierung, bei der das Spleißosom die Introns herausschneidet, ein Vorgang bekannt als Spleißen, und die Exons zusammenführt. Zusätzlich wird am 5’-Ende der mRNA eine Kappe aus einem methylierten Guanosylrest, genannt Capping, hinzugefügt. Darüber hinaus wird am 3’-Ende ein Poly-A-Schwanz angehängt.
Kennzeichen des genetischen Codes
- Er ist ein Triplett-Code. Drei Basen codieren für eine Aminosäure.
- Er ist kommafrei. Die Tripletts folgen lückenlos aufeinander.
- Er ist nahezu universell. Bis auf wenige Ausnahmen verwenden alle den selben Code.
- Er ist eindeutig. Jedes Triplett codiert nur für eine Aminosäure.
- Er ist redundant. Fast alle Aminosäuren werden von mehreren Tripletts codiert, die sich meistens in der 3. Base unterscheiden.
Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
Das Verfahren der PCR dient der Vervielfältigung von bestimmten DNA-Fragmenten
Der PCR-Prozess umfasst 30-40 Zyklen. Jeder Zyklus besteht aus 3 Schritten.
Denaturierung: Die doppelsträngige DNA werden durch Erhitzen auf etwa 95 °C voneinander getrennt, da sich die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen lösen.
Bei der Hybridisierung lagern sich bei etwa 55-60 °C die Primer komplementär an den zu vervielfältigenden DNA-Abschnitt an.
Bei der Polymerisation synthetisiert die Taq-Polymerase bei etwa 72 °C ausgehend vom 3ʹ-Ende des Primers den zur Matrizen-DNA komplementären DNA-Strang
Die drei Schritte werden 25- bis 35-mal wiederholt, bis eine ausreichende Menge an DNA hergestellt ist.
Parasitismus
Parasitismus stellt eine interspezifische Beziehung zwischen einem Parasiten und einem Wirt dar, wobei der Wirt geschädigt, aber nicht getötet wird und der Parasit profitiert, indem er sich auf Kosten des Wirts ernährt.
Parasiten zeigen enge Angepasstheiten, beispielsweise: besondere Haft- und Klammerorgane oder Rückbildungen, zum Beispiel von Sinnesorganen oder komplizierte, auf den Wirt angepasste Entwicklungs- und Übertragungswege
Evolution einer bestehenden parasitären Beziehung nach der synthetischen Evolutionstheorie
Evolution einer bestehenden parasitären Beziehung nach der synthetischen Evolutionstheorie
Durch Mutation und Rekombination entstehen ständig neue Variationen im Genotyp und damit im Phänotyp des Parasiten, wobei einige Variationen Selektionsvorteile darstellen und die Fitness des Parasiten erhöhen.
Auch Variationen, die zur Schädigung des Wirts führen, setzen sich so durch.
Diese Variationen des Parasiten stellen für den Wirt einen Selektionsnachteil dar und verringern dessen Fitness.
Beim Wirt entstehen ebenfalls ständig neue Variationen im Genotyp und damit im Phänotyp. Die Entstehung von Abwehrmechanismen stellt Selektionsvorteile des Wirts dar.
Die enge wechselseitige Entwicklung von Angepasstheiten bei Parasit und Wirt ist ein Beispiel für Koevolution.
