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Biologie

RNA-Biologie und Genexpression

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Biologie2.088Aktualisiert 6. Okt. 20267 Seiten

Grundlegendes Genetik-Glossar: Mitose bis Genommutationen

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Annemie@annemie
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Die Genetik ist ein super wichtiger Grundbaustein der Biologie und erklärt, wie Leben auf molekularer Ebene funktioniert. Du lernst hier alles von den Basics der Zellbiologie bis hin zu komplexeren Prozessen wie Zellteilung und Proteinherstellung. Diese Grundlagen brauchst du definitiv für dein Abitur!
Genetik Glossar – Seite 1

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Genetik Grundlagen - Die wichtigsten Begriffe

Ohne die Basics der Genetik geht in der Oberstufe nichts! Eukaryotische Lebewesen (also alle mit Zellkern) sind unser Fokus. Das Genom einer Zelle enthält das komplette Erbgut - also alle Chromosomen, DNA und RNA zusammen.

Jede menschliche Zelle hat 46 Chromosomen: 44 Autosomen (für körperliche Merkmale) und 2 Gonosomen (Geschlechtschromosomen XX oder XY). Gene sind dabei die einzelnen DNA-Abschnitte, die bestimmte Merkmale wie Augenfarbe festlegen.

Die Proteinbiosynthese läuft hauptsächlich an den Ribosomen ab, wo aus mRNA Proteine entstehen. Keimzellen (Spermium und Eizelle) sind haploid und verschmelzen zur diploiden Zygote.

Merktipp: Eine normale Körperzelle = diploid 2n=462n = 46, Geschlechtszellen = haploid n=23n = 23

Genetik Glossar – Seite 2

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Chromosomen und DNA-Struktur verstehen

Chromosomen können als Ein-Chromatid oder Zwei-Chromatid-Chromosom vorliegen, je nachdem ob sie schon verdoppelt wurden. Das Centromer hält die beiden Chromatiden zusammen und teilt sie in p-Arm (kurz) und q-Arm (lang).

DNA bildet eine Doppelhelix aus zwei Strängen, während RNA als Einfachhelix vorliegt. Die mRNA transportiert genetische Infos vom Zellkern zu den Ribosomen, die tRNA bringt die passenden Aminosäuren dorthin.

Das Proteom ist die Gesamtheit aller Proteine in einem Organismus. Wenn genetische Informationen sichtbar werden (z.B. blaue Augen), nennt man das Genexpression.

Wichtig fürs Abi: DNA = Doppelhelix, RNA = Einfachhelix, Centromer = Bindungsstelle der Chromatiden

Genetik Glossar – Seite 3

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Mitose - Zellteilung für Wachstum

Die Mitose ist eine identische Zellteilung, bei der aus einer Mutterzelle zwei identische Tochterzellen entstehen. Der Spindelapparat aus Mikrotubuli sorgt dafür, dass die Chromosomen korrekt getrennt werden.

Der Zellzyklus läuft so ab: G1-Phase (Zellwachstum) → S-Phase (DNA-Verdopplung) → G2-Phase (weiteres Wachstum) → Mitose. Die Interphase umfasst alle Phasen zwischen den Teilungen.

Die vier Mitose-Phasen: Prophase (Chromosomen kondensieren), Metaphase (Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene), Anaphase (Chromosomen werden getrennt), Telophase (neue Zellkerne bilden sich).

Eselsbrücke: ProMetAnTel - Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase

Genetik Glossar – Seite 4

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Meiose - Entstehung der Geschlechtszellen

Die Meiose ist deutlich komplexer als die Mitose und besteht aus zwei Teilungen. Aus einer diploiden Zelle entstehen vier haploide Geschlechtszellen. Diese Reduktionsteilung ist essentiell für die sexuelle Fortpflanzung.

Das Besondere: Crossing-over während der ersten Teilung! Dabei bilden sich Tetraden (4 Chromatiden), die sich an Chiasmata überkreuzen und Genabschnitte austauschen. Diese Rekombination sorgt für genetische Vielfalt.

Bei der Spermatogenese entstehen 4 funktionsfähige Spermien, bei der Oogenese nur eine Eizelle plus drei Polkörperchen (die abgebaut werden). Nach der Befruchtung entsteht die diploide Zygote.

Abi-Tipp: Meiose = 2 Teilungen, 4 haploide Zellen, Crossing-over nur in Meiose I!

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DNA-Replikation - Verdopplung des Erbguts

Die DNA-Replikation läuft semikonservativ ab - jeder neue DNA-Strang enthält einen alten und einen neuen Strang. An der Replikationsgabel trennt die Helicase die beiden DNA-Stränge auf.

Die DNA-Polymerase kann nur in 5'→3' Richtung arbeiten. Deshalb wird der Leitstrang kontinuierlich synthetisiert, der Folgestrang aber diskontinuierlich in Okazaki-Fragmenten. Die Primase setzt RNA-Primer als Startpunkte.

Zum Schluss verknüpft die DNA-Ligase alle Fragmente und entfernt die Primer. Einzelstrangbindende Proteine verhindern, dass sich die getrennten Stränge wieder verbinden.

Merkhilfe: DNA-Polymerase braucht immer einen Primer und arbeitet nur 5'→3'!

Genetik Glossar – Seite 6

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Proteinbiosynthese - Von der DNA zum Protein

Die Proteinbiosynthese läuft in zwei Schritten: Transkription (DNA → mRNA) und Translation (mRNA → Protein). Die RNA-Polymerase liest am Promotor die Gensequenz ab und erstellt eine mRNA-Kopie.

Bei der Translation wandert die mRNA zum Ribosom. Dort gibt es drei wichtige Stellen: A-Stelle (Ankunft), P-Stelle (primär) und E-Stelle (Exit). tRNA-Moleküle bringen die passenden Aminosäuren, ihr Anticodon passt zum Codon der mRNA.

Basentripletts kodieren jeweils eine Aminosäure. Das Startcodon beginnt die Translation, Stoppcodons beenden sie. Chaperone helfen den fertigen Proteinen bei der korrekten Faltung.

Abi-relevant: Ein Codon = 3 Basen = 1 Aminosäure, tRNA-Synthetase belädt tRNA mit Aminosäuren

Genetik Glossar – Seite 7

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Mutationen - Wenn das Erbgut sich verändert

Mutationen sind Veränderungen im Erbgut und können auf verschiedenen Ebenen auftreten. Chromosomenmutationen verändern die Struktur oder Anzahl der Chromosomen, Genommutationen betreffen ganze Chromosomensätze.

Trisomie 21 (Down-Syndrom) entsteht durch Nondisjunction - eine fehlerhafte Chromosomentrennung. Das 21. Chromosom liegt dreifach vor. Monosomien (fehlendes Chromosom) sind meist letal.

Bei den Gonosomen gibt es das Turner-Syndrom (45,X - Frauen) und das Klinefelter-Syndrom (47,XXY - Männer). Diese entstehen durch gonosomale Genommutationen und können durch invasive Pränataldiagnostik erkannt werden.

Wichtig: Autosomale Trisomien meist letal, gonosomale Aberrationen oft überlebensfähig

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