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Abitur 2023: Genetik einfach erklärt - Gene, Vererbung und DNA

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

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Abitur 2023: Genetik einfach erklärt - Gene, Vererbung und DNA

Lena

@lc

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Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist der Träger unserer Erbinformationen und befindet sich auf den Chromosomen. Sie besteht aus einem Zucker-Phosphat-Rückgrat und vier Basen: Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin. Die Reihenfolge dieser Basen speichert die genetische Information. Die DNA-Struktur ist eine Doppelhelix, die stark komprimiert und um Histone gewickelt ist, um Chromosomen zu bilden. RNA (Ribonukleinsäure) unterscheidet sich von der DNA durch den Zucker Ribose und die Base Uracil anstelle von Thymin. Proteine bestehen aus Aminosäuren und haben vier Strukturebenen. Gene sind Funktionseinheiten der Erbinformation, die für Proteine oder RNA-Moleküle codieren. Der genetische Code ist ein Triplettcode, der universell, redundant und komma- sowie überlappungsfrei ist.

• Die DNA ist der Schlüssel zur Vererbung Genetik und bestimmt unsere erblichen Merkmale.
• RNA spielt eine wichtige Rolle bei der Umsetzung genetischer Informationen in Proteine.
• Proteine, aufgebaut aus Aminosäuren, erfüllen vielfältige Funktionen im Organismus.
• Der genetische Code übersetzt DNA-Sequenzen in Aminosäuren und somit in Proteine.

22.4.2023

1706

Aufbau der DNA
Desoxyribose (Zucker)
HOC H₂
H
OH
Phosphatrest
HO-
3. C-Atom
OH
Molekulare Grundlagen der Vererbung und
,,DNA (Desoxyribonukl

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Aufbau der RNA und Aminosäuren

Die RNA (Ribonukleinsäure) unterscheidet sich in einigen wichtigen Punkten von der DNA:

RNA verwendet Ribose als Zucker anstelle von Desoxyribose.
RNA enthält Uracil (U) anstelle von Thymin (T).
RNA liegt meist als Einzelstrang vor, während DNA eine Doppelhelix bildet.

Definition: Nukleotid - Eine Einheit bestehend aus einer organischen Base, einem Phosphatrest und einem Zuckermolekül.

Der Unterschied DNA RNA zeigt sich auch in ihrer Stabilität und Funktion. Während DNA stabil ist und das Erbgut DNA langfristig speichert, wird RNA ständig auf- und abgebaut und dient der kurzfristigen Informationsübertragung.

Aminosäuren, die Grundbausteine der Proteine, haben eine charakteristische Struktur:

Ein zentrales Kohlenstoffatom (Alpha-Kohlenstoffatom)
Eine Aminogruppe (NH₂)
Eine Carboxylgruppe (COOH)
Ein spezifischer Rest (R)

Highlight: Das zentrale Kohlenstoffatom ist ein Chiralitätszentrum, was bedeutet, dass Aminosäuren in zwei Formen vorkommen können: L-Aminosäuren und D-Aminosäuren. In der Natur kommen hauptsächlich L-Aminosäuren vor.

Diese Struktur ermöglicht es den Aminosäuren, sich zu langen Ketten zu verbinden und so die vielfältigen Proteine zu bilden, die für das Leben essentiell sind.

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Aufbau der Proteine und genetischer Code

Proteine sind langkettige Polymere, die aus 20 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut sein können. Ihre Struktur lässt sich in vier Ebenen unterteilen:

Primärstruktur: Die exakte Reihenfolge der Aminosäuren.
Sekundärstruktur: Lokale räumliche Anordnungen wie Alpha-Helix oder Beta-Faltblatt.
Tertiärstruktur: Die dreidimensionale Anordnung der gesamten Polypeptidkette.
Quartärstruktur: Die Anordnung mehrerer Polypeptidketten zueinander.

Example: Die Alpha-Helix ist eine rechtsgängige Spirale, während sich beim Beta-Faltblatt Abschnitte der Aminosäurekette längs nebeneinander legen.

Der genetische Code ist der Schlüssel zur Übersetzung der DNA-Information in Proteine. Er hat folgende Eigenschaften:

Es ist ein Triplettcode: Drei Basen (ein Codon) codieren für eine Aminosäure.
Er ist redundant: Oft codieren mehrere Codons für dieselbe Aminosäure.
Er ist eindeutig: Ein bestimmtes Triplett codiert immer für dieselbe Aminosäure.
Er ist komma- und überlappungsfrei: Die Codons werden nacheinander ohne Überschneidung gelesen.
Er ist universell: Der Code ist bei fast allen Lebewesen gleich.

Vocabulary: Codogener Strang - Der DNA-Strang, der als Vorlage für die mRNA-Synthese dient.

Die Vererbung einfach erklärt funktioniert so: Die DNA-Sequenz wird in mRNA transkribiert, die dann als Vorlage für die Proteinsynthese dient. Dieser Prozess der Genexpression ist fundamental für die Funktion aller Organismen und zeigt, wie die in der DNA gespeicherte Information in funktionelle Proteine umgesetzt wird.

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Aufbau der DNA

Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist der Träger unserer Erbinformationen und befindet sich auf den Chromosomen. Sie besteht aus einem Zucker-Phosphat-Rückgrat und vier organischen, stickstoffhaltigen Basen: Adenin (A), Guanin (G), Thymin (T) und Cytosin (C).

Highlight: Die Reihenfolge der Basen speichert die genetische Information, die später in RNA umgeschrieben und in Proteine übersetzt wird. Diese Reihenfolge ist für jeden Organismus einzigartig und definiert den genetischen Code.

Die DNA-Struktur ist eine Doppelhelix, bestehend aus zwei antiparallel umeinander gedrehten Einzelsträngen. Diese Struktur wird durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den komplementären Basenpaaren (A-T und G-C) stabilisiert.

Vocabulary: Nucleosome - Ein Komplex aus Histonen (speziellen Proteinen) und einem aufgewickelten DNA-Abschnitt.

Die DNA ist stark komprimiert, indem sie auf Histone gewickelt wird. Nucleosome bilden sich entlang der DNA-Doppelhelix und formen eine Nucleosomkette, die weiter zu Chromatin komprimiert wird. Letztendlich windet sich das Chromatin zu einer kompakten Struktur: dem Chromosom.

Quote: "In einem doppelsträngigen DNA-Molekül ist der prozentuale Anteil der Basen Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin jeweils gleich" - Erwin Chargaff

Diese Erkenntnis, bekannt als Chargaffs Regel, war ein wichtiger Schritt zum Verständnis der DNA-Struktur und der Vererbung Genetik.

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Aufbau der RNA und Aminosäuren

Die RNA (Ribonukleinsäure) unterscheidet sich in einigen wichtigen Punkten von der DNA:

RNA verwendet Ribose als Zucker anstelle von Desoxyribose.
RNA enthält Uracil (U) anstelle von Thymin (T).
RNA liegt meist als Einzelstrang vor, während DNA eine Doppelhelix bildet.

Definition: Nukleotid - Eine Einheit bestehend aus einer organischen Base, einem Phosphatrest und einem Zuckermolekül.

Aminosäuren, die Grundbausteine der Proteine, haben eine charakteristische Struktur:

Ein zentrales Kohlenstoffatom (Alpha-Kohlenstoffatom)
Eine Aminogruppe (NH₂)
Eine Carboxylgruppe (COOH)
Ein spezifischer Rest (R)

Highlight: Das zentrale Kohlenstoffatom ist ein Chiralitätszentrum, was bedeutet, dass Aminosäuren in zwei Formen vorkommen können: L-Aminosäuren und D-Aminosäuren. In der Natur kommen hauptsächlich L-Aminosäuren vor.

Diese Struktur ermöglicht es den Aminosäuren, sich zu langen Ketten zu verbinden und so die vielfältigen Proteine zu bilden, die für das Leben essentiell sind.

Aufbau der Proteine und genetischer Code

Proteine sind langkettige Polymere, die aus 20 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut sein können. Ihre Struktur lässt sich in vier Ebenen unterteilen:

Primärstruktur: Die exakte Reihenfolge der Aminosäuren.
Sekundärstruktur: Lokale räumliche Anordnungen wie Alpha-Helix oder Beta-Faltblatt.
Tertiärstruktur: Die dreidimensionale Anordnung der gesamten Polypeptidkette.
Quartärstruktur: Die Anordnung mehrerer Polypeptidketten zueinander.

Example: Die Alpha-Helix ist eine rechtsgängige Spirale, während sich beim Beta-Faltblatt Abschnitte der Aminosäurekette längs nebeneinander legen.

Der genetische Code ist der Schlüssel zur Übersetzung der DNA-Information in Proteine. Er hat folgende Eigenschaften:

Es ist ein Triplettcode: Drei Basen (ein Codon) codieren für eine Aminosäure.
Er ist redundant: Oft codieren mehrere Codons für dieselbe Aminosäure.
Er ist eindeutig: Ein bestimmtes Triplett codiert immer für dieselbe Aminosäure.
Er ist komma- und überlappungsfrei: Die Codons werden nacheinander ohne Überschneidung gelesen.
Er ist universell: Der Code ist bei fast allen Lebewesen gleich.

Vocabulary: Codogener Strang - Der DNA-Strang, der als Vorlage für die mRNA-Synthese dient.

Aufbau der DNA

Highlight: Die Reihenfolge der Basen speichert die genetische Information, die später in RNA umgeschrieben und in Proteine übersetzt wird. Diese Reihenfolge ist für jeden Organismus einzigartig und definiert den genetischen Code.

Vocabulary: Nucleosome - Ein Komplex aus Histonen (speziellen Proteinen) und einem aufgewickelten DNA-Abschnitt.

Quote: "In einem doppelsträngigen DNA-Molekül ist der prozentuale Anteil der Basen Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin jeweils gleich" - Erwin Chargaff

Diese Erkenntnis, bekannt als Chargaffs Regel, war ein wichtiger Schritt zum Verständnis der DNA-Struktur und der Vererbung Genetik.