Genetik

Einführung in die Genetik

Einführung in die Genetik


S. G.
Diese Lernkarten decken grundlegende Konzepte der Genetik für den Mittelschulbereich ab. Sie behandeln Themen wie DNA, Gene, Proteine, RNA, Chromosomen und Vererbung, wobei Prozesse wie Transkription, Translation und Mutationen im Mittelpunkt stehen. Die Karteikarten sind ideal für Schüler, die die Grundlagen der Genetik verstehen und vertiefen möchten, um biologische Zusammenhänge besser nachzuvollziehen.
Cartes-fiches
95
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4
Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Collège
Créé / Mis à jour
16.03.2016 / 24.10.2025

Cartes-fiches

Peristase → Modifikation

Veränderungen im Phänotyp während der Individualentwicklung → z.B. Pflanze wächst im tal üppiger als zwischen Felsspalten

Telomer

Ende eines Chromosoms

Zentromer

Verbindungsstelle der Schwesterchromatiden

Chromatin

Material aus dem Chromosomen bestehen, Komplex aus DNA und Proteinen (Histone)

Nucleolus

- Kernkörperchen
- Struktur im Zellkern zur Herstellung von ribosomalen Untereinheiten (klein 40S, groß 60S)
- besitzen keine Membran

Histon

Proteine, die im Zellkern von Eukaryoten vorkommen; sind als Bestandteil des Chromatins für die Verpackung der DNA zuständig

Histon + DNA = Nukleosom

Nukleosom

DNA + Histon-Oktamer

Nukleinsäure

RNA und DNA

bestehen aus Zuckermolekülen, organischen Basen und Phosphatgruppen

Nukleotid

Grundbaustein der DNA und RNA

bestehend aus Purin- oder Pyrimidinbase, Zucker und Phosphatgruppe

Nukleosid

Verbindung einer Base mit einem Zucker

Basenpaarung in der DNA

Guanin + Cytosin → verknüpft durch 3 Wasserstoffbrückenbindungen

Adenin + Thymin → verknüpft durch 2 Wasserstoffbrückenbindungen

Wie erfolgt die Replikation der DNA?

semikonservative Replikation → ein neuer, ein alter Strang

1.) die Topoismoerase entschraubt die DNA

2.) die Helicase trennt die Einzelstränge indem sie die Wasserstoffbrückenbindungen spaltet; der Leitstrang der Matrize besitzt ein 5' Ende in Richtung der Aufspaltung, der Folgestrang ein 5' Ende in der entgegengesetzten Richtung der Aufspaltung

3.) der Primer bildet den Startpunkt für die DNA-Synthese, wird aus den Basen beliebig zusammengesetzt, die Primase syntheitisiert die Primer, baut also die passenden Primer an die Startstellen der Einzelstränge, Primer werden immer am 5' Ende der Tochterstränge synthetisiert

4.) die Polymerasen 3 fügen die passenden Nukleotide an die Einzelstränge hinzu; am Leitstrang synthetisiert sich die DNA kontinuierlich, am Folgestrang muss zuerst ein Primer synthetisiert werden, dann verknüpft die Polymerse die Nukleotide wieder miteinander, die DNA Polymerase kann nur am 3 'Ende des wachsenden Stranges anheften
da die Synthetisierung des Folgestrangs diskontinuierlich erfolgt, entstehen Okazaki-Fragmente

5.) die Primer samt RNA-Nukelotiden werden entfernt

6.) die entstandenen Lücken werden durch die Polymerase I mit Nukleotiden gefüllt

7.) die Ligase verknüpft die Okazaki-Fragmente

 

Okazaki-Fragment

während der DNA-Replikation entstehender kurzer Abschnitt des Folgestrangs bestehend aus DNA und RNA

Replisom

Komplex aus Topoisomerase, Helikase, Primase, DNA-Polymerase und Einzelstrang-bindenden Proteinen (sorgen dafür, dass sich Waserstoffbrückenbindungen nach der Spaltung nicht gleich wieder verbinden)

DNA Polymerase

Enzyme, welche die DNA-Synthese katalysieren

DNA Ligase

verknüpft die Okazaki-Fragmente

Primase

Enzym, das bei der DNA-Replikation die Synthese der RNA-Primer als Startsequenzen der DNA-Polymerase herstellt

Genommutation

Veränderungen der Chromosmenzahl

Aneuploidie

Genommutation; Abweichung von der regulären Anzahl der Chromosomen →zu viele oder zu wenige Chromosomen

Entstehung durch non-disjunction (nicht-ausienanderweichen) in einer der meiotischen Teilungen

Trismoie 21 (Down-Syndrom), Trisomie 8, 13 und 18

Ullrich-Turner-Syndrom, Triple-X-Syndrom, Klinefelter-Syndrom, XYY-Syndrom, XX-Männer

 

Polyploidie

wenn Organismen mehr als zwei Chromosomensätze besitzen

bei Aneuploidie fehlen einzelne Chromosomen oder sind mehrfach vorhanden

Formen der Chromosomenmutation

Deletion
Dupliaktion
Insertion

Onversion

Translokation

Ringchromosom

Isochromosom

Deletion (Chromosomenmutation)

Teilstück des Chromosoms geht verloren

Duplikation

Verdoppelung eine Chromosomenstücks

Translokation

Umlagerung von Chromosomenabschnitten

Ringbildung

Telomere brechen gelegentlich ab und gehen verloren, Phänotyp unauffällig

Inversion

Chromosomentücke welche herausbrechen und verkehrt wieder eingesetzt werden

Insertion

Chromosomenstücke oder einzelne basen welche woanders wieder eingesetzt werden

Isochromosomenbildung

Chromosom hat sich quer statt längs geteilt, es entsehen zwei nciht identische Tochterchromosomen

reziproke Translokation

Stückaustausch zwischen nicht homologen Chromosomen

Genmutation

Veränderung der Nukleotidabfolge in der DNA

Substitution, Deletion, Insertion, Inversion, Inversion II

Formen der Punktmutation

- betrifft einzelne Nukleinbasen
- neutrale Mutation
- missense-Mutation
- nonsense-Mutation
- Letalmutation
- konditionale Mutation

DNA

Biomolekül, das für Speicherung und Weitergabe von Erbinformation sowie aktive Produktion von lebensnotwendigen Proteinen im Körper essentiell ist

DNA - Aufbau

- liegt als langes Kettenmolekül (Polymer) in Form einer Doppelheilx im Zellkern vor
- setzt sich aus Nukleotiden zusammen → Phosphat, Zucker (Desoxyribose) und eine der vier Baen zusammen
- fünf Kohelnstoffatome der Desoxyribose sind von 1 bis 5 durchnummeriert, Base befindet sich am 1'-Ende, Phosphatrest am 5'-Ende
- am 3' C-ATom befindet sich Hydroxy-Gruppe (OH), die zwei benachbarten Zucker über Phosphodiesterbindung zum 5' C-Atom zusammenhält
- daraus ergibt sich, dass DNA-Strang immer ein 5' und ein 3'-Ende besitzt, wobei neues Nukleotid immer nur ans 3'-Ende angehängt werden kann
- in Doppelhelix liegen zwei komplementäre Stränge mit entgegengesetzem Verlauf vor, die in der MItte über Wasserstoffbrückenbindungen verbunden sind
- Abfolge der Basenpaare kodiert genetische Information
- in eukaryontischen Zelle ist DNA in Form von Chromatinfäden organisiert, jeder einzelne Faden ergibt in kondensierten Form ein Chromosom

Reparatur der DNA

Schäden in der DNA können etwa durch mutagene Substanzen, ionisierende Strahlung oder Wärme hervorgerufen werden

Reparaturmechanismen: Basenexzisionsreparatur, Nukleotidexzisionsreparatur, Proofreading durch DNA-Polymerase - Mismatch-Reparatur

Arten von DNA-Schäden

- Basenmodifikation
- Basenfehlpaarung (Mismatch)
- Basenverlust
- Veränderungen im Zucker-Gerüst
- falsche Verknüpfungen zwischen DNA, Proteinen usw
- Einzel- bzw. Dopelstrangbrüche

Basenexzisionsreparatur (BER)

- hier werden Fehler an einzelnen Basen von Enzym namens DNA-Glykosylase erkannt und herausgeschnitten
- anschließend erzeugt AP-Endonuklease Einzelstrangbruch im Zucker-Phosphat-Rückgrat, DNA-Polymerase fürgt korrekte Base ein und DNA-Ligase verknüpft Stränge wider

Nukleotidexzisionsreparatur (NER)

- hier werden Unförmigkeiten und Buckel in der DNA Struktur erkannt
- Mechanismus wird direkt während der Replikation angewandt oder in transkriptionsinaktiven Bereichen angewandt
- Enzyme leiten Helicasen zu beschädigten Stellen, DNA wird aufgetrennt und von Endonukleasen an zwei verschiedenen Punkten zerschnitten, sodass ca 30 Basen großes Oigonukleotid frei wird
- danach repliziert DNA-POlymerase wieder den korrekten Abschnitt, der von DNA-Ligase verbunden wird

Proofreading durch DNA-Polymerase - Mismatch-Reparatur

DNA-Polymerase besitzt nützliche Fähigkeit neuen DNA-Strang währendder Synthese Korrektur zu lesen bzw. mit Mutterstrang zu vergleichen

genetischer Code

- nahezu alle Erbanalgen werden auf Chromosomen gespeichert, die wiederrum aus langen Fäden an auf Histonen aufgewickelter DNA bestehen
- Zucker-Phosphat-Rückgrat der Nukleinsäure ist dabei immer gleich, einzige sich verändernde Komponente bilden die Basen und deren Abfolge
- Abfolge dieser Basenpaare ist genetischer Code
- Code wird als Triplet von drei Basen (=Codon) in eine Aminosäure übersetzt und dann in Polypeptidkette des entstehenden Protons eingebaut
- existieren 4 Basen hoch 3 Plätze im Triplet = 64 Kombinationsmöglichkeiten
- 61 davon kodieren für die 20 Aminosäuren, 3 fungieren als STOP-Codon

RNA (Ribonukleinsäure)

- wie die DNA eine Nukleinsäure
- spielt wesentliche Rolle in der Umsetzung von genetischer Information in Proteine → Proteinbiosynthese
- ist einzelsträngig und bestehet aus Phosphat, Ribose und einer von vier organischen Basen

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