Proteinbiosynthese und Mutationen: Ein Vergleich zwischen Prokaryoten und Eukaryoten

Die Proteinbiosynthese zeigt deutliche Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten. Bei Prokaryoten findet die DNA-Codierung ausschließlich in codogenen Bereichen statt, während Eukaryoten auch nicht-codierende Abschnitte besitzen. Die Transkription erfolgt bei Prokaryoten im Zellplasma, bei Eukaryoten hingegen im Zellkern.

Definition: Prokaryoten besitzen einen 70S-Ribosom, während Eukaryoten über 80S-Ribosomen verfügen. Dies ist ein wesentlicher struktureller Unterschied zwischen beiden Zelltypen.

Ein weiterer wichtiger Unterschied liegt in der Organisation der Gene. Prokaryoten verfügen über einen Promoter für mehrere Strukturgene, während bei Eukaryoten jedes Gen seinen eigenen Promoter hat. Die mRNA-Bearbeitung unterscheidet sich ebenfalls grundlegend: Bei Prokaryoten erfolgt keine Bearbeitung, Eukaryoten hingegen fügen eine Kappe und einen Poly-A-Schwanz hinzu und durchlaufen einen Spleißvorgang.

Highlight: Die Existenzdauer der mRNA unterscheidet sich deutlich: Bei Prokaryoten ist sie meist kürzer als 2 Minuten, bei Eukaryoten deutlich länger und stabiler.

Gentechnik: Werkzeuge und Methoden der Molekularbiologie

Die moderne Gentechnik ermöglicht die gezielte Manipulation von Erbinformationen durch verschiedene molekularbiologische Methoden. Die wichtigsten DNA-Replikation Enzyme und Werkzeuge umfassen Restriktionsenzyme, DNA-Ligasen und DNA-Polymerasen. Restriktionsenzyme schneiden die DNA an spezifischen Erkennungssequenzen und erzeugen dabei überhängende Enden (sticky ends). Diese sticky ends ermöglichen eine gezielte Verknüpfung verschiedener DNA-Fragmente durch DNA-Ligasen.

Definition: Restriktionsenzyme sind bakterielle Enzyme, die DNA an spezifischen Sequenzen schneiden können. Sie sind essentiell für die DNA-Replikation und gentechnische Arbeiten.

Ein zentrales Verfahren ist die Erzeugung transgener Bakterien. Hierbei wird zunächst die Spender-DNA isoliert und mit Restriktionsenzymen in Fragmente zerschnitten. Parallel werden Plasmide aus Bakterien gewonnen und mit denselben Enzymen geschnitten. Durch Hybridisierung der komplementären sticky ends und anschließende Ligation entstehen rekombinante Plasmide, die in Bakterienzellen eingeschleust werden können.

Die DNA-Replikation Ablauf einfach erklärt umfasst weitere wichtige Techniken wie PCR (Polymerase-Kettenreaktion), Elektrophorese und DNA-Sequenzierung. Die PCR ermöglicht die millionenfache Vervielfältigung spezifischer DNA-Abschnitte, während die Elektrophorese zur Auftrennung von DNA-Fragmenten nach ihrer Größe dient. Die DNA-Sequenzierung erlaubt die Bestimmung der genauen Basenabfolge.

Transgene Organismen und Synthetische Biologie

Die Entwicklung transgener Organismen stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Biotechnologie dar. Diese Organismen, zu denen Viren, Prokaryoten Beispiele wie genetisch modifizierte Bakterien, aber auch Pflanzen und Tiere gehören, tragen artfremdes genetisches Material. Die Übertragung der DNA kann durch verschiedene Methoden erfolgen, beispielsweise durch Mikroinjektion oder mithilfe von Vektoren wie speziellen Viren oder Plasmiden.

Highlight: Transgene Organismen sind von großer Bedeutung für die medizinische Forschung, Landwirtschaft und industrielle Biotechnologie.

Die synthetische Biologie geht noch einen Schritt weiter und beschäftigt sich mit der Herstellung künstlicher Organismen im Labor. Dabei spielen die Eigenschaften genetischer Code eine zentrale Rolle. Der genetischer Code universell ermöglicht die Expression artfremder Gene in verschiedenen Organismen. Die Tatsache, dass der Code genetischer Code degeneriert ist, bedeutet, dass mehrere Codons für dieselbe Aminosäure codieren können.

Reverse Transkriptasen sind besondere Enzyme, die RNA in DNA umschreiben können. Sie sind besonders wichtig für die Erforschung von RNA-Viren und die Herstellung von cDNA-Bibliotheken. Die kontinuierliche und diskontinuierliche Replikation spielt bei der Vermehrung dieser genetisch modifizierten Organismen eine wichtige Rolle.