Genetik-Lehramt

Prophase

Promethaphase

Metaphase

Anaphase

Telophase

Cytokinese

Zur Streckung der Zeller während  der Anaphase

= Paarung zweier Homologer Chromosomen während der meiotischen Prophase I.

Beginnt während des Zygotän und ist im Pachytän fertig

Tatsächlich ist es Semikonservativ (Meselon-Stahl-Versuch)

• „Normal“ rechtsdrehende B-Konfiguration
• Linksgewundene Z-Konfiguration (Gestreckter → Furchen größer)
• Rechtsdrehende A- Form (Enger zusammen gedreht → Furchen enger)
• Haarnadelstruktur
• DNA-ENwindungselement
• Tetraplex
• Dreifachhelix
• Klebrige DNA

Eine bestimmte Ausführung eines Gens

Sternförmige Struktur um das Chromosom, aus der die Spindelstruktur während der Mitose und Meiose gebildet wird

Alle Chromosomen außer der Geschlechtschromosomen → Gonosomen/Heterosomen

Topoisomerase

Spaltet die Esterbindung zwischen Phosphat und Zucker → DNA wird entschraubt → verknüft Zucker und Phosphat wieder

Helicase

trennt die Basenpaare → spaltet die Wasserstoffbrückenbindungen der Nucleotide

Entfernt die Primer → Polymerase I fügt anschließend DNA Nukleotide ein

Verknüpft die Okazaki-Frakmente. 

Ligase

2n=46 Chomosomen mit je 2 Chromatiden = 92 DNA-Moleküle

2 DNA-Moleküle, messbar durch Viskosimetrische Messung

geordnete Darstellung aller Chomosomen einer Zelle.

Geordnet nach: 

• Größe
• Zentromer
• Bandenhaltung

Determination = Festlegung des künftigen Entwicklungsschicksals einer Zelle, Auswahl eines bestimmten, aus vielen möglichen genetischen Programmen

Differenzierung = Realisierung des ausgewählten Entwicklungsprogramms, Entwicklung des spezifischen Phänotyps

Epigenom = die zelltypspezifisch organisierte genetische Information im Chromatin. Dies wird durch eine differentielle Verpackung der DNA mit Proteinen und einer kovalenten Modifizierung dieser Proteine bzw. der DNA erreicht

1. Biologie des Organismus sehr gut erforscht, leichte Haltung und Vermehrung im LAbor
2. Für systematische genetische Analysen geeignet (einschließlich RNAi Techniken)
3. Transgenese-Techniken etabliert (Genknockout und Transgenanalyse)
4. Gesamtsequenz des Genoms bekannt

• E. coli und seine Bakteriophagen
• Hefen: Saccharomyces cerevisiae & Schizosaccharomyces pombe
• Pilze: Neurospora crassa & Aspergillus nidulans
• Planarie: Schmidtea mediterranea
• Nematode: Caenorhabditis elegans
• Drosophila melanogaster
• Zebrafisch: Danio rerio
• Reisfisch: Oryzias latipes
• Krallenfrosch: Xenopus laevis & Xenopus tropicalis
• Mus musculus
• Ackerschmalwand: Arabidopsis thaliana
• Mais: Zea mays

Replikation (Verdoppelung der DNA):

enthaltene Information wird präzise auf Tochtermoleküle weitergegeben (?)

Kodierung genetischer Information: 

Abfolge der Basen (?)

Mutation:

Durch Basenfehlpaarung

Griffith Experiment

• Transformation von Bakterien
• Streptococcus RZellen (klein) und S Zellen (groß mit Polysaccharaid-Kapsel)
• Injizieren in Maus:
  • Lebende S Zelle → Maus tot
  • Lebende R Zelle → Maus lebt
  • Hitze getötete S Zelle → Maus lebt
  • Lebende R Zelle + Hitze getötete S Zelle → Maus stirbt (R und S Zellen Vorhanden)

Komplementäre Paarung = Thymin ↔ Adenin / Cytosin ↔ Guanin

Die Basen des Gegenüberliegenden DNA-Strangs sind dadurch eindeutig bestimmt → Leserichtung 5‘ – 3‘ ist damit gleich

XXX

bideirktionale Replikation

Origin: Replikationsstartpunkt

Reolikon: Abschnitt zwischen zwei Origins (wird an einem Stück repliziert)

Replikationsgabel: Teil nach dem Auftrennen der Basenpaare

XXX

• Mismatch ( Fehlpaarungs-) Reparatur:
  • hauptsächlich nach DNA Synthese
  • verwendet elterlichen Strang (der noch nicht methyliert wurde) als Kopie zur Korrektur von falsch eingebauten Nucleotiden
• Exzisionsreparatur:
  • Beseitigung einer defekten Region durch spezialisiertes Nuclease System und einer DNA Synthese zur Füllung der Lücke
• End-Joining:
  • Reparatur von DNA Doppelstrangbrüchen ( oder durch ein Rekombinationssystem)

Zellzyklus = Abfolge von Ereignissen, die in einer Zelle zwischen 2 Zellteilungen Stattfinden

1.     Interphase (Mehrheit Aller Zellen in dieser Phase) setzt sich zusammen aus:     

1.     G1-Phase: 

•   Zelle wächst
•   Protein- und RNA-Synthese
•   Phase dauert lange - Wachstum (►Bei Tumorzellen dauert diese Phase nur wenige Sekunden)

2.     S-Phase:

•   DANN Replikation ⇒ Verdopplung der Chromatiden
•   Dauer 8h
•   Zum Starten der Phase sind S-Aktivatoren: Cycline notwendig.

3.     G2-Phase:

•   Vorbereitung Mitose (⇒ Zellteilung)
•   Verstärkte Synthese von mitosespezifischen Proteinen und RNA-Molekülen
•   Zelle vergrößert ihr Volumen durch Flk. Einstrom
•   Zellkontakte lösen sich

4.     (G0-Phase:)

•   Keine Neubildung mehr
•   Bsp. Nervenzellen, Epithelzellen

1. Mitose
   1. Prophase:
      • Zurückbildung und Zerfall Zellorganellen
      • Verdichtung Chromosomen ⇒ Knäulbildung (Spirem)
      • Zentrosomen wandern zu entgegengesetzten Enden des Zellkerns
      • Dazwischen bildet sich der Spindelapparat
   2. Prometaphase:
      • Auflösung Kernmembran und Kernkörperchen
   3. Metaphase:
      • Anordnung der Chromosomen in Äquatorialebene ⇒Monaster
   4. Anaphase:
      • Trennung der Chromosomen in ihre Chromatiden
      • Tochterchromosomen in entgegengesetzte Zellpole gezogen
   5. Telophase:
      • Entspiralisierung der Chromatiden
      • Neubildung der Zellmembran

Mitose: Zellteilungsperiode im Zellzyklus

Meiose:  

•  ist Hauptmechanismus der genetischen Rekombination einer Art
• Zellteilungen, die zur Bildung haploider Keimzellen (Gameten) führen
• führt zur Segregation & Neukombination mütterlicher und väterlicher Chromosomen
• crossing-over führt zum Austausch und Neukombinationen zwischen homologen Chromosomenpaaren

(1) Prophase I (2) Metaphase I, (3) Anaphase I, (4) Telophase I, (5) Prophase II, (6) Metaphase II, (7) Anaphase II, (8) Telophase II

Spindelapparat: mitotische Spindeln und Zentrosomen

• mithilfe von Histonen (stark basische evolutionär hochkonservierte Proteine) stabilisiert
• Histome H2A, H2B, H3 und H4 stellen die Core-Histone dar
• je 2 Histone bauen das Nucleosom auf
• jeweils ein H3-H4 Tetramer mit zwei H2A-H2B Dimeren zu einem Histon-Oktamer (⇒Nucleosom) verbunden
• Ein Nucleosom bindet 145bp DNA
• Linker-Histon H1 verbindet je zwei Nucleosomen
  • enstehung Solenoidstruktur, 30nm dicke Faser (⇒ Universalfibrille)
• Über mehrere weitere Organisationsstufen wird im Metaphasen-Chromosom eine 10.000fache Kompaktierung der DNA erreicht

Nondisjunction: 

• Ein fehler bei der Mitose oder Meiose
• Schwesterchromatiden trennen sich sich nicht korrekt

Chromosomen-Anomalien (durch nondisjunction)

• Trisomien (Chromosom zu viel):
  • XXY - Kinefelter Syndrom
  • XXX - Phänotypische Veränderung
  • XYY – Tendenz zur aggressiven und asozialen Verhalten
• Störung der Geschlechtschromosomen führt zu Entwicklungsstörung, Beeinflussen Größe und Fertilität
• Trisomie 21, 18, 13 (das jeweilige Chromosom im Karyogramm)
  • Edwards Syndrom
  • Patau Syndrom
• Monosomie (fehlen eines Chromosoms):
  • Turner-Syndrom (Y Chromosom fehlt)