Genetik

• Meist einsträngig
• Kann Schleifen bilden, die durch H-Brücken zwischen komplementären Basen stabilisiert sind
• Form und Funktion wesentlich vielfältiger als bei der DNA
• Aufgaben: Übertragung und Umsetzung der Erbinformation
• Werden laufend gebildet und schnell wieder abgebaut
• RNA-Klassen: Ribosomale RNA (rRNA), Messenger-RNA (mRNA); wird im Kern bei der Transkription gebildet, Transfer-RNA (tRNA); Übersetzer bei der Eiweisssynthese und bindet sich an die Boten-RNA

• Meist wird nur ein Gen (also ein bestimmter Abschnitt) eines Stranges abgelesen
• Vor jedem Gen (3’-Ende) Promotor. Hier lagert sich RNA-Polymerase an
• Kurzes Stück des Doppelstrangs wird geöffnet
• Im geöffneten Bereich lagern sich die komplementären RNA-Nucleotide an den codogenen Einzelstrang an. RNA-Nucleotide werden durch die Polymerase miteinander verknüpft
• Am Ende Terminationsbereich. Dort löst sich die RNA-Polymerase wieder vom DNA-Strang
• Jedes Gen liegt auf einem der beiden Einzelstränge. Bei Transkription wird immer nur dieser Strang als Matrize genutzt. So wechseln sich codogene und nichtcodogene Abschnitte ab
• Am 5’-Ende: Ribosomenbindungsstelle. Kurz dahinter Triplett AUG (Starttriplett)
• Am 3’-Ende: Stopptriplett UAA, UAG, UGA

• Dolmetscher für das Übersetzen
• Sind RNA-Einzelstränge mit etwa 80 Nucleotiden. Sind durch H-Brücken zwischen benachbarten Abschnitten stabilisiert
• Am 5’-Ende: Bindungsstelle für Basentriplett. Die tRNA lagert sich an das Triplett mit den drei komplementären Basen der mRNA an. Basentriplett der mRNA: Codon. Triplett der tRNA: Anticodon
• Verschiedene Sorten der tRNA-Moleküle, die alle mit der passenden Aminosäure beladen sind

Neben der Bindungsstelle für eine mRNA hat jedes Ribosom zwei Bindungsstellen (A und P) für je eine beladene tRNA.

• Ribosom bewegt sich auf der mRNA zum 3’-Ende, liest dabei die Sequenz der mRNA ab und baut gemäss dieser Information Aminosäure-Moleküle zu einem Eiweiss-Molekül zusammen. Zeiht dabei wachsenden Eiweissstrang hinter sich her. Am 3’-Ende gibt sie das Eiweiss frei und löst sich von der mRNA.
• Es arbeiten meist 20-50 Ribosomen gleichzeitig hintereinander auf einer mRNA. Arbeitsgruppe: Polysomen

1. Kleine Untereinheit des Ribosoms bindet sich am 5'-Ende
2. Start-tRNA mit Anticodon UAC lagert sich an Start-Triplett AUG an
3. Grosse Untereinheit lagert sich an
4. Start-tRNA liegt in der P-Stelle. A-Stelle ist noch frei
5. tRNA lagert sich an A-Stelle an. Bringt Aminosäure in die richtige Positin zur Aminosäure in der P-Stelle
6. Aminosäuren in den beiden Bindungsstellen werden verknüpft
7. Methionin löst sich. Dipeptid hängt nun an der tRNA in der A-Stelle
8. Start-tRNA löst sich und verlässt die P-Stelle. Wird im Plasma wieder beladen
9. Ribosom bewegt sich um ein Triplett weiter. Dipeptid rutscht von der A- in die P-Stelle
10. A-Stelle ist frei. Hier wird nächste tRNA mit dem passenden Anticodon angelagert

• Schlüssel für Zuordnung
• Zahl der möglichen Diplett 4² = 16

• 64
• UAA, UAG oder UGA: Stopptriplett
• AUG: Startcodon
• Die anderen 61 für Einbau einer Aminosäure
• Code ist degeneriert: gibt für die meisten Aminosäuren mehrere Codons
• Translation einer mRNA führt immer zum gleichen Eiweiss

• Transkription 
• Translation
• künstliche mRNA kann mithilfe der RNA-Polymerase aus den Nucleotiden gebildet werden

Faltung: 

• schon während der Synthese

Bearbeitung:

• Nach der Synthese
• Manchmal werden mehrere Polypeptidketten zu einem Protein-Molekül kombiniert
• Gewisse Enzyme werden erst durch Abspaltung einer oder mehrerer Aminosäuren aktiv
• Anbau anderer Moleküle
• Manche Polypeptide werden in Stücke gespalten und dann neu kombiniert

Eiweisse haben am Anfang ein als Signalpeptid bezeichnetes Stück. Dies veranlasst das Ribosom, sich ans ER zu setzen. Schiebt wachsende Eiweisskette durch Pore ins Innere des ER. Nach Abschluss wird Signalpeptid abgetrennt. Für den Export wird das Eiweiss im ER in ein Vesikel verpackt und zur Zelloberfläche gebracht.

• Nichtcodierende Abschnitte werden aus der prä-mRNA herausgeschnitten
• Introns werden entfernt. Enzyme zerschneiden die prä-mRNA am Anfang und am Ende jedes Exons und verkleben diese miteinander zur reifen mRNA
• Ribonucleinsäuren als Katalysatoren (Ribozyme)

• Exons: codierende Abschnitte
• Introns: nichtcodierende Abschnitte

• Ermöglicht Bildung verschiedener Eiweisse aus einem Gen
• Möglicher Grund, warum der Mensch ca. 100 000 Eiweisse herstellen kann
• Könnte auch erklären, warum sich der Mensch z.B. von der Maus erheblich unterscheidet, obwohl das Genom des Menschen dem Genom der Maus sehr ähnlich ist
• Möglicher Nutzen: mit der Zahl der Introns steigt die Möglichkeiten des alternativen Spleissens

Wenn verschiedene Zelltypen eine prä-mRNA unterschiedlich spleissen, bilden sich verschiedene Eiweisse, und das könnte erklären, warum sie sich unterschiedlich differenzieren, obowhl sie genetisch identisch sind

• Eine Base eines DNA-Strang wird durch eine andere ersetzt
• Ein Triplett wird verändert

Stille Mutation: Wenn verändertes Triplett für die gleiche Aminosäure codiert wie das ursprüngliche -> keine Folgen

Fehlsinn-Mutation: Codiert für eine andere Aminosäure als das ursprüngliche. Dies führt zu einem Peptid mit einer falschen Aminosäure

Unsinn-Mutation: Wenn Triplett zu einem Stopp-Triplett wird, bricht Translation zu früh ab. Produziertes Eiweiss ist dann zu kurz und kann seine Funktion meist nicht erfüllen. Wenn Start- oder Stopp-Triplett verändert wird, kann Eiweiss nicht oder nicht korrekt gebildet werden

Leseraster verschiebt sich, wenn die Zahl der eingeschobenen Nucleotide nicht durch drei teilbar ist.

Fehler bei der Replikation der DNA oder chemische Veränderungen der DNA. Werden meist durch Reparaturenzyme korrigiert

Können Basen verändern oder in die DNS eingebaut werden

• Können DNA direkt schädigen oder indirekt wirken
• Mutagen wirken ionisierende Strahlen (Röntgenstrahlen, radioaktive Stoffe sowie kurzwellige UV-Strahlung)
• Ionisierende Strahlen lösen beim direkten Einwirken häufig Brüche des DNA-Doppelstrangs aus. Führen zu Chromosomenmutationen
• Kurzwellige UV-Strahlen verändern einzelne Basen. Wirken direkt auf den Zellen der Haut, weshalb sie Hautkrebs auslösen können

Erbanlage

Lebewesen einer Art unterscheiden sich in der Ausbildung der Merkmale. Wird durch Gene bestimmt

Varianten eines Gens, die zu unterschiedlichen Merkmalsformen führen. Jeder Elter vererbt einem Kind die Hälfte seiner Allele

Jedes Chromosom besteht vor der Teilung aus zwei Chromatiden, danach noch aus einem. 

In beiden werden Schwesterchromatiden getrennt

• Chromatinfasern spiralisieren sich zu Chromatiden
• Kernkörperchen und Kernhülle lösen sich auf
• Spindelapparat entsteht im Plasma
• homologen Chromosomen paaren sich, je vier Chromatiden bilden eine Tetrade

• Chromosomen werden mit Spindelapparat verbunden
• Fasern ziehen die Centromere der gepaarten Chromosomen in die Äquatorialebene

• Homologen Chromosomen trennen sich. Je ein Chromosom wandert zu einem Pol
• an jedem Pol sammelt sich ein haploider Satz von Chromosomen. Jedes Chromosom besteht immer noch aus zwei Chromatiden

• Durch Teilung des Cytoplasmas entstehen zwei haploide Zellen
• Spindelapparat verschwindet
• Chromosomen entspiralisieren sich etwas

• Chromatinfasern spiralisieren sich wieder und neuer Spindelapparat entsteht
• Chromosomen werden an Centromeren in die Äquatorialebene gezogen

• trennen sich beide Schwesterchromatiden und wandern zu einem der beiden Pole

• Kernhülle und Kernkörperchen bilden sich, Spindelapparat löst sich auf
• Chromatide entspiralisieren sich zu Chromatinfasern
• durch Teilung des Cytoplasmas entstehen vier haploide Zellen

• In der ersten Teilung werden homologe Chromosomen der diploiden Zellen nach Zufallsprinzip auf die beiden Tochterzellen verteilt. Es können vier verschiedene Kombinationen entstehen (2n=4)
• Die vier Kerne unterscheiden sich. Grund: Crossing-over
• Interchromosomale Rekombination: Neukombination ganzer Chromosomen im Chromosomensatz
• Intrachromosomale Rekombination: Neukombination von Allelen innerhalb von Chromosomen infolge Crossing-over

• Geschieht in der ersten Reifeteilung der Meiose
• zwei benachbarte Chromatiden brechen an der gleichen Stelle und verbinden sich übers Kreuz. Beide Chromatiden besitzen danach alle Gene. Erfolgt zufällig und jedes Chromatid tauscht Stücke aus
• Chiasma: Wenn Überkreuzung unter dem Mikroskop beobachtet werden kann
• Ohne Crossing-over würden wir entweder alles von der Mutter oder alles vom Vater erben
• verläuft zufällig, deshalb ist die Wahrscheinlichkeit eines Austauschs zwischen zwei Genen umso höher, je grösser der Abstand ihrer Gensorte auf dem Chromosom ist

• Elterliche Zelle wird durch Mitose in zwei Tochterzellen mit identischem Erbgut aufgeteilt
• Nachkomme hat nur einen Elter und besitzt somit das gleiche Erbgut wie dieser

• Erbgut von zwei Eltern -> neue Kombination von Genen
• Aus Zygoe, die durch das Verschmelzen von zwei Gameten entsteht

Lebewesen, die sowohl Eizellen als auch Spermien bilden können. Alle anderen Lebewesen sind getrenntgeschlechtlich. 

Bei Zwittern findet meist Fremdbefruchtung statt

• Geschlechtsorgane: Blüten
• Weibliche Organe: Stempel (besteht aus Fruchtknoten, Griffel und Narbe)
• Männliche Organe: Staubblätter

• Aus Pollenkorn wächst Schlauch durch Griffel in die Samenanlage
• Pollenkern teilt sich auf dem Weg in Samenanlage in zwei haploide Pollenkerne. Der Eine verschmilzt mit dem haploiden Kern der Eizelle zum diploiden Zygotenkern
• Aus dieser entsteht Embryo (spätere Tochterpflanze)
• Zweite Pollenkern verschmilzt mit einem zweiten Kern (Embryosackkern) der Samenanlage. Daraus entsteht Nährgewebe des Samens
• Ganze Samenanlage wird zum Samen, in dem Embryo eingeschlossen ist
• Fruchtknoten entwickelt sich zur Frucht

Staubblätter aus den Blüten der Mutterpflanze werden entfernt, bevor sie Pollen produzieren. Pollen von der gewählten Vaterpflanze werden dann auf Mutterpflanze übertragen