Aufbau der DNA und RNA
Die Desoxyribonukleinsäure (DNA) bildet die Grundlage des Erbguts und weist eine charakteristische Doppelhelixstruktur auf. Sie besteht aus Nukleotiden, die sich aus Desoxyribose, Phosphatgruppen und organischen Basen zusammensetzen.
Highlight: Die DNA-Stränge sind antiparallel angeordnet und durch komplementäre Basenpaarungen verbunden: Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin.
Die Ribonukleinsäure (RNA) unterscheidet sich von der DNA durch ihre Einsträngigkeit, den Ersatz von Thymin durch Uracil und die Verwendung von Ribose statt Desoxyribose. Es gibt verschiedene RNA-Typen wie mRNA, tRNA und rRNA, die bei der Proteinbiosynthese eine wichtige Rolle spielen.
Vocabulary: Proteinbiosynthese bezeichnet den Prozess der Proteinerstellung in Zellen, der Transkription und Translation umfasst.
DNA-Replikation
Die DNA-Replikation ist ein semikonservativer Prozess, bei dem die DNA-Doppelhelix verdoppelt wird. Dieser Vorgang ist entscheidend für die Weitergabe genetischer Informationen bei der Zellteilung.
Definition: Semikonservative Replikation bedeutet, dass jeder neue DNA-Strang aus einem alten und einem neu synthetisierten Strang besteht.
Der Replikationsprozess beginnt mit der Öffnung der DNA-Doppelhelix durch das Enzym Helicase. Die DNA-Polymerase ergänzt dann komplementäre Nukleotide in 5'-3'-Richtung. Aufgrund der antiparallelen Struktur der DNA erfolgt die Replikation auf einem Strang kontinuierlich (Leitstrang) und auf dem anderen diskontinuierlich (Folgestrang).
Example: Auf dem Folgestrang werden kurze DNA-Abschnitte, sogenannte Okazaki-Fragmente, gebildet und anschließend durch das Enzym Ligase zu einem durchgehenden Strang verbunden.
Transkription und Translation
Die Transkription ist der erste Schritt der Genexpression, bei dem die genetische Information von der DNA auf die mRNA übertragen wird. Dieser Prozess findet im Zellkern statt und umfasst mehrere Schritte:
- Die RNA-Polymerase bindet an den Promotor, eine spezifische DNA-Sequenz, die den Startpunkt der Transkription markiert.
- Die DNA wird entwunden und geöffnet.
- Die RNA-Polymerase synthetisiert den mRNA-Strang am codogenen DNA-Strang in 3'-5'-Richtung.
- Die Transkription endet am Terminator, wo sich die RNA-Polymerase von der DNA löst.
Highlight: Bei Eukaryoten wird die mRNA nach der Transkription noch modifiziert, indem eine Kappe am 5'-Ende und ein Poly-A-Schwanz am 3'-Ende angefügt werden.
Die Translation ist der Prozess, bei dem die mRNA-Sequenz in eine Aminosäuresequenz übersetzt wird, um Proteine zu bilden. Dieser Vorgang findet an den Ribosomen im Cytoplasma statt.
Vocabulary: Die Reihenfolge von Transkription und Translation ist bei Eukaryoten räumlich und zeitlich getrennt, während bei Prokaryoten beide Prozesse gleichzeitig ablaufen können.
Genregulation und Mutationen
Die Genregulation steuert, wann und in welchem Ausmaß Gene exprimiert werden. Bei Prokaryoten ist das Operon-Modell ein wichtiger Regulationsmechanismus.
Definition: Ein Operon ist eine funktionelle Einheit aus mehreren Genen, die gemeinsam reguliert werden.
Mutationen sind Veränderungen in der DNA-Sequenz, die durch verschiedene Faktoren wie Strahlung, Chemikalien oder Fehler bei der DNA-Replikation entstehen können. Es gibt verschiedene Arten von Mutationen:
- Genmutationen: Veränderungen einzelner Basen oder kleiner DNA-Abschnitte
- Chromosomenmutationen: Strukturelle Veränderungen ganzer Chromosomenabschnitte
- Genommutationen: Veränderungen in der Anzahl der Chromosomen
Example: Eine Genmutation kann zum Austausch einer Aminosäure führen, was die Funktion des resultierenden Proteins beeinflussen kann.
Diese Zusammenfassung bietet einen Überblick über die wichtigsten Konzepte der molekularen Genetik, die für das Abitur in Biologie relevant sind. Für eine umfassende Vorbereitung empfiehlt es sich, diese Themen detailliert zu studieren und mit praktischen Aufgaben zu üben.
