Genetik und Molekularbiologie

3. Zusammenfassung - Gene und Vererbung

3. Zusammenfassung - Gene und Vererbung


F. C.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Grundlagen der Genetik und Molekularbiologie auf Universitätsniveau. Sie decken Themen wie DNA-Replikation, Meiose, Zellteilung und genetische Vererbung ab, wobei Schwerpunkte auf Prozessen wie der Polymerase-Aktivität, der Bildung von Okazaki-Fragmenten und der Rolle der DNA-Ligase liegen. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende der Biologie, die sich auf Prüfungen vorbereiten oder ihr Verständnis der molekularen Mechanismen vertiefen möchten.
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Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
02.11.2017 / 02.11.2017

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Beispiel für Reproduktion bei der Zellteilung

Knospung der Hefe

Beispiel für Wachstum bei der Zellteilung

Embryonalentwicklung

Beispiel für Regeneration bei Zellteilung

Schwanz der Eidechse

Ablauf der Zellteilung bei Prokaryoten

  1. Reproduktionssignale
    (Nährstoffangebot, Temperatur, ...)
  2. Replikation der DNA
    (bei den meisten Prokaryoten ringförmig): ori--> ter
  3. Segregation
    (Auftrennung)
  4. Cytokinese
    (eigentliche Teilung)

Ablauf Zellteiliung bei Eukaryoten

  1. Reproduktionssignale
    (spezialisierter, vom gesamten Organismus abhängig)
  2. Replikation der DNA
    (mehrere Chromosome, auf einen best. Zeitabschnitt innerhalb des Zellzyklus beschränkt)
  3. Segregation
    (Auftrennung der Schwesterchromatiden durch Mitose)
  4. Cytokinese
    (eigentlche Teilung)

Unterschied Mitose/Meiose

Mitose: DNA der Tochterzellen identisch zur Ausgangszelle

Meiose: bei Zellen, die an der sexuellen Fortpflanzung beteiligt sind, genetische Vielfalt durch Verschiebung des genetischen Materials

Was ist der Zellzyklus?

Zeitabschnitt zwischen den Zellteilungen

Mitose + Interphase

Wovon setzt sich die Interphase des Zellzyklus zusammen?

aus

  • G1-Phase (länge unterschiedlich, oft Ruhephase G0)
  • S-Phase (Replikation der DNA)
  • G2-Phase (Vorbereitung auf Mitose)

Wozu dienen Cyklin-abhängige Kinasen (Cdk)?

  • Bindung von Cyclin an Cdk aktiviert den Cyclin-Cdk-Komplex
     
  • Spezifische Proteine können nun binden und werden phosphoryliert
    --> Retinoblastomprotein für G1/S-Übergang
     
  • Kontrollpunkte (G1/S-Übergang, S-Phase, G2-Phase)

Was sind Wachstumsfaktoren, wozu dienen sie?

= Proteine

  • Binden an spezifischen Rezeptoren an Zelloberfläche
  • Induzieren Signalwege --> Synthese von Cyclinen
  • Aktivierung von Cdk
     
  • PDGF: von Thrombozyten produziert
    --> Wundheilung
  • Interleukine, zur Bildung von roten und weißen Blutkörperchen aus hämatopoetischen Vorläuferzellen

Limitation der Zellteilung

  • Viele Zellen unterliegen einer Beschränkung der Anzahl der Teilungen
  • "replikative Zellalterung"
  • Veränderung der Telomerstruktur (repititive Wiederholung an den Enden der DNA)
  • Bei Zellen ohne Telomerase werden Telomere immer kürzer (Hayflick Limit)
  • Als Zellschaden erkannt --> Zellzyklusstillstand

Übermäßige Zellteilung - Krebs

  • Krankhafte Veränderung von positiven (Wachstumsfaktoren) oder negativen Regulatoren
  • Onkogene Proteine (HER2 Wachstumsfaktorrezeptor)
  • Inaktive Tumorsuppressorproteine (RB-Protein)

Was ist Nekrose?

= passiver Zelltod --> betrifft: Zellgruppe

  • Mangel an Nähr- od. Sauerstoff
  • Auflösung der Zellmembran
  • Mangel an ATP in der Zelle
  • Zellenzyme bewirken Entzündung

Was ist Apoptose?

= aktive Selbstzerstörung --> betrifft: isolierte Einzelzelle

  • Auslösung des Todesprogramms
  • Zerlegung der Zelle in Vesikel
  • intrazellul. Signalweg (Caspasen)
  • Phagozytse durch Nachbarzellen

Wie ist die Struktur der DNA?

  • Interphase: Chromosomen = fadenförmige Strukturen
     
  • Vor der Mitose wird die DNA in kompakte Chromosomen verpackt

Was passiert in der S-Phase der Interphase?

DNA  und Centrosom (Zentralkörperchen) verdoppeln sich

Was passiert beim G2/M-Übergang der Interphase?

Centrosomen wandern an gegenüberliegende Enden der Kernhülle (bilden Pole)

Was passiert in der Prophase?

  • Chromatiden werden sichtbar
  • Spindelapparat bildet sich aus
  • Pol-Mikrotubuli
  • Kinetochor-Mikrotubuli

Was passiert in der Prometaphase?

  • Kernhülle zerfällt
  • Kinetochormikrotubuli bilden sich und verbinden Kinetochore mit den Polen

Was passiert in der Metaphase?

  • Chromosomen ordnen sich an der Äquatorialebene an.

Was passiert in der Anaphase?

  • Trennung der Schwesterchromatiden
  • Bewegung zu den Polen

Was passiert in der Telophase?

  • Nach der vollständigen Trennung
  • Neue Zellkernhülle wird gebildet
  • Spindel verschwindet

Cytokinese

  • Furchung der Plasmamembran (kontraktiler Ring)
  • Genau gleiche Verteilung der Chromosomen gewährleistet
  • Ribosomen, Mitochondrien, ...  müssen nicht gleichmäßig aufgeteilt sein
  • Bei manchen Zellen keine Cytokinese --> mehrkernige Zellen (Syncytium; z.B. Skelettmuskelzellen)

Welche Arten der Fortpflanzung gibt es?

  • Ungeschlechtliche Fortpflanzung
  • Geschlechtliche Fortpflanzung

Was ist die ungeschlechtliche Fortpflanzung?

= vegetative, asexuelle Fortpflanzung

  • beruht auf mitotischer Teilung

Was ist die geschlechtliche Fortpflanzung?

= generative, sexuelle Fortpflanzung

  • genetisch keine vollständige Übereinstimmung mit Eltern
  • erfordert Gameten
  • Meiose zur Bildung haploider Zellen

Was sind Gameten?

  • einfacher Chromosomensatz
  • haploid

Welche unterschiedliche Lebenszyklen gibt es?

  • haplontischer Lebenszyklus
    • Pilze, einige Grünalgen
  • Generationswechsel
    • Pflanzen, einige Pilze
  • diplontischer Lebenszyklus
    • Mensch & Tiere, Braunalgen, einige Pilz

Was passiert bei der Meiose?

  • 2 Zellkernteilungen (Meiose I, Meiose II)
  • Nur 1 DNA Replikation
     
  • Verringerung der Chromosomenzahl von diploid auf haploid
  • Vollständiger Chromosomensatz in jeder haploiden Zelle
  • Erzeugung von genetischer Vielfalt

Welche Phasen hat die Meiose I?

  • frühe Prophase I
  • mittlere Prophase I
  • späte Prophase I
     
  • Metaphase I
  • Anaphase I
  • Telophase I

Welche Phasen hat die Meiose II?

  • Prophase II
  • Metaphase II
  • Anaphase II
  • Telophase II
     
  • Endergebnis
    • Bei jeder der vier Tochterzellen, trägt der Zellkern einen haploiden Chromosomensatz

Was ist Crossing over?

  • während Prophase I
  • Schnittpunkte = Chiasma
  • Endeprodukt = rekombinante Chromatiden

Was bewirken Fehler während der Meiose?

  • Aneuploidie (Chromosomen fehlen oder zu viel)
    • ist relativ häufig (10-30%)
  • Meist tödlicher Verlauf
  • Ausnahme: Trisomie von Chromosom 21
    • Down-Syndrom

Welche Experimente zur klassischen Vererbungslehre nach Mendel gibt es?

  • Kreuzungsversuche
     
  • Merkmal (Samenoberfläche)
  • Merkmalsausprägung (glatt/runzelig)
  • Auswahl von "reinerbigen" Eltern
  • Entfernung von Staubgefäßen
  • Monohybridkreuzung

Was ist die Uniformitätsregel?

= 1. Mendelsche Regel

  • Kreuzt man zwei reinerbige Eltern die sich nur in einem Merkmal unterscheiden, so sind die Individuen der F1-Generation phänotypisch und genotypisch gleich

Was ist die Spatungsregel?

= 2. Mendelsche Regel

  • Kreuzt man Indiviuen der F1-Generation, so gehen daraus Nachkommen hervor, die sich in einem bestimmten Zahlenverhältnis aufspalten (3:1)

Was bewirkt Meiose?

  • Trennung der Allele

Was ist ein Gen?

= DNA-Sequenz, die an einem bestimmten Ort (Locus) im Chromosom liegt

Was ist ein Allel?

= verschiedene Zustandsform eines Gens

Welche Krankheiten gibt es bei einem autosomal dominanten Erbgang?

  • Chorea Huntington
  • Retinoblastom
  • Familiäre Hypercholesterinämie
  • Maligne Hyperthermie
  • Marfan-Syndrom
  • Myotone Dystrophie Typ I
  • Osteogenesis imperfecta (Typ I)
  • Sichelzellenanämie
  • ...

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