Zytologische & molekulare Grundlagen der Genetik

Question 1

Was bedeutet DNA & wo ist diese zu finden?
Wie ist sie aufgebaut & wofür ist sie zuständig?

Histone, Nucleosom, Chromatinfasern

Answer 1

DNA ( = Desoxyribonukleinsäure) in
Zellkern, Chloroplasten, Mitochondrien

Struktur d. DNA:

Besteht aus 2 langen Nukleotid-Strängen, die über Basen strickleiterartig (durch H-Brücken) verbunden sind.
- DNA liegt hier stark verdichtet vor → 2 Mal um Komplex von 8 Proteinen (= Histone) gewunden (wie Faden um Spule)
- Einheit aus DNA-Strängen & Histonkomplex: Nucleosom
- auf jedem Nucleosom → weiteres Histon → benachbarte Nucleosome aneinander gebunden → Hohlzylinder (= Chromatinfasern) entstehen
- vor Zellteilung → Fasern → Schleifen → verdichten durch Falten → in Metaphase Mitose Fasern in Form von Chromosomen mit je 2 Chromatiden
Zucker der DNA: Desoxyribose

Funktionen der DNA:

1. Vermehrung Erbinformation (DNA -Replikation)
2. Speicher genetischen Information (Gen-› Merkmal, genetischer Code)
3. Weitergabe Erbinformation (Proteinsynthese)

Question 2

Was bedeutet RNA + 3 vers. Arten & wo ist diese zu finden? Wie ist sie aufgebaut & wofür ist sie allgemein zuständig?

Answer 2

RNA (= Ribonukleinsäure ) in Zellplasma, Zellkern

Struktur der RNA:

• = immer ein Einzelstrang (manchmal mit Schlingen mit gepaarten Abschnitten) siehe Abb rechts.:
• statt Thymin kommt Uracil vor!

RNA-Arten: (je nach Aufgabe + Ort unterschieden)

• m-RNA ( messenger RNA = Boten - RNA)
• t-RNA ( transfer RNA = Transport-RNA)
• r-RNA (ribosomale RNA): Bestandteil Ribosomen = Orte der Proteinsynthese in Zelle

Question 3

Wie sind Nukleinsäuren (DNA) aufgebaut? Was bedeutet 5’& 3’-Ende?

Answer 3

Aufbau der Nukleinsäuren: bestehen aus Ketten von Nukleotiden (Grundbausteinen)

• Nukleotid = Phosphorsäure ( H3PO4 )
  + Zucker+ Base
• Zucker = ringförmig
• Was bedeutet 5’& 3’-Ende?
  freie C-Atome am Zucker
• Die Nukleotidstränge sind ungleich, sie ergänzen einander (= komplementär): es sind immer Guanin & Cytosin sowie Adenin & Thymin miteinander gepaart.
• Die 2 Stränge sind schraubig gedreht (= Doppelhelix) & um Proteine (Nukleosomen) gewunden. Diese Helix bildet eine Chromatide.

Question 4

Was bedeutet DNA-Replikation & wie ist ihr Ablauf?

Answer 4

= Selbstverdoppelung DNA (Beibehaltung Basensequenz)

Geschlechtszellen: einfacher/haploider Samensatz

• findet in Interphase vor jeder Zellteilung statt, wenn Chromatiden verdoppelt werden

Ablauf der DNA-Replikation:

a) Damit sich Doppelhelix entwinden kann, rotiert der vor der Rotationsgabel liegende Abschnitt - spezif. Enzyme Topoisomerase verhindern, dass gesamte Molekül rotiert. Trennung komplementären DNA -Stränge erfolgt durch Enzym Helicase

b) Die Primase synthetisiert an 3’ Enden sogenannte Primer, die für Beginn eigentlichen Replikation nötig & als Startpunkt dienen .

c) An Basen Elternstränge lagern sich komplementäre Nukleotide an ( z.b T an A). Sie werden durch Enzym DNA-Polymerase verbunden

d) 2 neue, identische Tochterstränge (Chromatiden) entstehen. Jeder Strang besteht aus einem alten & neuen Teil. DNA menschlichen Zelle besitzt ca. 6 Mrd. Basenpaare, Verdoppelung dauert nur etwa 7 Std.

Question 5

Wie hängen Chromatin, Chromosomen, Chromatiden und Centromer zusammen?

Answer 5

Erbanlagen Menschen

• in jeder Zelle → Zellkern → Erbinfo (DNA)
• DNA liegt außerhalb Zellteilungsphasen als entspiralisiertes ****Chromatin**** vor
• DNA in kompakter Form von 46 ****Chromosomen**** enthalten
• während Zellteilung → jedes Chromosom aus 2 gleichen Längsthälften → ****Chromatiden →**** sind am Centromer verbunden
• Chromatiden enthalten Erbanlagen → Gene

Question 6

Definiere homolog, diploider & haploider Chromosomensatz!

Answer 6

• jeweils 2 der 46 Chromosomen in Zelle → entsprechen einander → ähnliche Größe & Form & gleiche Abfolge Gene → homolog
• 1 Chromosom Vater & 1 C. Mutter → menschliche Körperzellen → 23 Paar homologe Ch.
• ihr **********Chromosomensatz →********** doppelt (= ****diploid)****
• ****Keimzellen →**** Eizellen & Spermien → 1 einfachen Chromosomensatz → **haploid**

Question 7

Definiere Karyogramme, Geschlechtschr. & Körperchromosomen

Answer 7

• ******Karyogramme =******** geordnete Darstellungen Chromosomen → nur bei Frauen 46 Chromosomen in 23 Paare → Männer beim letzten 1 X- & 1 Y-Chromosom → Geschlechtschr. (Gonosomen) → legen Geschlecht fest
• restlichen Paare → **********Körperchromosomen (Autosomen)**********

Question 8

Wie entstehen haploide Geschlechtszellen?

Answer 8

• Zellen bilden durch Kernteilung (Mitose) & Zellteilung identische Kopien mit diploiden Chromosomensatz
• Bildung Geschlechtsz. → ******Meiose →****** diploider Chromosomensatz auf haploiden reduziert → damit bei Verschmelzung Ei - & Samenz. Chromosomensatz von Generation zu Generation nicht immer weiter erhöht

Question 9

Warum ist jeder einmalig?

Answer 9

• Grundprinzip: bei Fortpflanzung → Weitergabe Erbinformation
• jeder → andere genetische Ausstattung (Genotyp) → Gene können in ****************unterschiedlichen (Merkmals)Ausprägungen (Allelen)**************** vorkommen
• diploide Lebewesen für jedes Merkmal → 2 Allele → je von 1 Elternteil
• Rekombination: Erbmaterial neu kombiniert → deswegen ist jeder einzigartig
• Ursachen Rekombination: zufällige Verteilung homologen Chromosomen auf Keimzellen während Meiose & das Crossing-Over (Austausch von Chromosomenbruchstücken, zuerst Bildung Tetrade, dann Chiasmabildung & C-O)
• Urkeimzellen → bilden Keimz.