Prokaryoten und Eukaryoten: Zelluläre Unterschiede und genetische Strukturen

Diese Seite vertieft das Verständnis für die Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten sowie wichtige genetische Strukturen und Prozesse.

Definition: Prokaryoten sind Archäen und Bakterien, deren DNA als ringförmiges Chromosom frei im Cytoplasma vorliegt.

Im Gegensatz dazu haben Eukaryoten einen Zellkern, der von einer Doppelmembran umgeben ist und die DNA enthält. Dies ist ein wesentlicher Punkt im Prokaryoten Eukaryoten Vergleich.

Vocabulary: Denaturierung bezeichnet bei Nucleinsäuren die Trennung der Wasserstoffbrücken zwischen den Basen und bei Proteinen die Zerstörung der Raumstruktur.

Chromosomen sind extrem stark spiralisierte und verdichtete DNA-Moleküle, die lichtmikroskopisch sichtbar sind. Sie können in verschiedenen Formen vorliegen:

• Chromatin: DNA im wenig verdichteten, ablesefähigen Zustand
• Euchromatin: Fachbegriff für die DNA in der Arbeitsform
• Transportform: Stark verdichtete DNA vor der Zellteilung

Highlight: Der Zellzyklus beschreibt die regelmäßige Abfolge von Zellwachstums- und -teilungsprozessen, wobei die Interphase die Phase zwischen zwei Zellteilungen ist.

Mitose und Meiose: Zellteilungsprozesse und chromosomale Veränderungen

Diese Seite konzentriert sich auf die wichtigen Zellteilungsprozesse Mitose und Meiose sowie die damit verbundenen chromosomalen Veränderungen.

Definition: Mitose ist der Fachbegriff für die Kernteilungsphase, bei der aus einer Mutterzelle zwei genetisch identische Tochterzellen entstehen.

Während der Mitose durchlaufen die Chromosomen verschiedene Stadien:

• Zwei-Chromatiden-Chromosom: Das in der Prophase der Mitose vorliegende, aus zwei identischen Chromatiden bestehende Chromosom
• Ein-Chromatid-Chromosom: Der eine Teil eines Zwei-Chromatiden-Chromosoms nach seiner Aufspaltung in der Anaphase der Mitose

Highlight: Die Meiose ist der Prozess der Bildung von haploiden Ei- bzw. Spermienzellen (Gameten) aus diploiden Zellen durch zwei aufeinanderfolgende Teilungen.

Die Meiose besteht aus zwei Hauptphasen:

1. 1. Reifeteilung: Halbierung des diploiden Chromosomensatzes
2. 2. Reifeteilung: Zweite, mitotische Teilung

Vocabulary: Interchromosomale Rekombination bezeichnet die zufällige Durchmischung und Neuverteilung von kompletten väterlichen und mütterlichen Chromosomen in der Meiose.

Ein wichtiger Prozess während der Meiose ist das Crossing-over, bei dem ein enzymatischer Austausch entsprechender Abschnitte homologer Chromatiden stattfindet. Dies führt zur intrachromosomalen Rekombination.

Chromosomenstruktur und genetische Variabilität

Diese Seite behandelt die Struktur der Chromosomen und Mechanismen, die zur genetischen Variabilität beitragen.

Definition: Nondisjunction bezeichnet das Nichttrennen homologer Chromosomen während der Meiose, was zu Aneuploidien führen kann.

Polyploidisierung ist die Vervielfältigung von Chromosomensätzen durch Nichttrennung von 2-Chromatiden-Chromosomen während der Meiose. Dies führt zu verschiedenen Ploidiestufen:

• Diploid: Bezeichnung für einen doppelten Chromosomensatz
• Haploid: Bezeichnung für einen einfachen Chromosomensatz

Vocabulary: Histone sind Proteine, an die sich die DNA bindet, wodurch Nucleosomen entstehen.

Chromosomen werden in zwei Hauptkategorien eingeteilt:

• Autosomen: Alle Chromosomen eines Satzes außer den Geschlechtschromosomen
• Gonosomen: Fachbegriff für die Geschlechtschromosomen

Highlight: Das Centromer ist die Stelle, an der zwei DNA-Moleküle zu einem Doppelchromosom verbunden sind.

Schwesterchromatiden sind die beiden Einzelstränge eines Doppelchromosoms. Während der Meiose kann es zur Bildung von Chiasmata kommen, lichtmikroskopisch sichtbaren Überkreuzungen zweier homologer Chromatiden.

Gene, Allele und genetische Konzepte

Diese Seite erläutert grundlegende genetische Konzepte wie Gene, Allele und deren Auswirkungen auf den Phänotyp.

Definition: Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA, der für ein bestimmtes Merkmal (genauer: ein Protein) codiert.

Gene bestehen aus verschiedenen Teilen, wobei Exons die Teile eines gestückelten Gens sind, die exprimiert werden.

Vocabulary: Allele sind verschiedene Ausprägungsformen eines Gens, z.B. das Allel für blaue Augen.

Wichtige genetische Konzepte umfassen:

• Genom: Gesamtheit aller Allele einer Zelle
• Genpool: Gesamtheit aller Allele einer Population
• Gendrift: Zufällige Veränderungen der Allelhäufigkeit in kleinen Populationen

Highlight: Der Genotyp ist die Summe der genetischen Informationen eines Organismus, während der Phänotyp das Erscheinungsbild eines Organismus ist, das durch den Genotyp und Umwelteinflüsse geprägt wird.

Allele können in verschiedenen Formen auftreten:

• Dominantes Allel: Setzt sich in der Merkmalsausprägung durch
• Rezessives Allel: Wird nur wirksam, wenn es homozygot vorliegt

Der Polymorphismus bezeichnet das Auftreten verschiedener Phänotypen innerhalb einer Population, während Polyphänie die Beeinflussung mehrerer Merkmale durch ein Gen beschreibt.

Gene und ihre Ausprägungen

Die fünfte Seite beschäftigt sich mit der genetischen Information und ihrer Expression.

Definition: Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der für ein bestimmtes Merkmal codiert.

Vocabulary: Der Genpool umfasst alle Allele einer Population.

Highlight: Der Phänotyp ist das äußere Erscheinungsbild eines Organismus.

Genetische Variation und Vererbung

Diese Seite erklärt verschiedene Aspekte der genetischen Vielfalt.

Definition: Heterozygotie bezeichnet das Vorhandensein verschiedener Allele eines Gens.

Example: Der genetische Fingerabdruck wird zur DNA-Typisierung verwendet.

Highlight: Die Genexpression wird durch verschiedene Faktoren reguliert.

Vererbungsregeln und Kreuzungen

Die siebte Seite behandelt die Grundlagen der Vererbungslehre.

Definition: Die Mendelschen Regeln beschreiben grundlegende Vererbungsmuster.

Vocabulary: Die Parentalgeneration bezeichnet die Elterngeneration einer Kreuzung.

Example: Ein monohybrider Erbgang betrachtet die Vererbung eines einzelnen Merkmals.

Glossar zu Genetik: Grundlegende Begriffe und Konzepte

Diese Seite führt in die grundlegenden Begriffe der Genetik ein und bildet die Basis für das Verständnis komplexerer genetischer Konzepte.

Definition: DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist das Erbgut eines Menschen und liegt in Form einer Doppelhelix vor.

Die Doppelhelix besteht aus zwei Polynucleotiden, die durch Basenpaarung zusammengehalten werden. Die Reihenfolge der Basen in Nucleinsäuren wird als Basensequenz bezeichnet.

Vocabulary: Komplementär bezieht sich auf die Basen Adenin und Thymin/Uracil bzw. Guanin und Cytosin, die sich paaren können.

Wichtige Enzyme in der Genetik sind:

• Restriktionsenzyme, die die DNA an bestimmten Stellen schneiden
• DNA-Polymerase, die neue DNA-Stränge synthetisiert
• Ligase, die DNA-Fragmente verbindet

Highlight: Die DNA-Replikation ist der Prozess der identischen Verdopplung der DNA, ein fundamentaler Vorgang in der Zellbiologie.

Der Begriff Eukaryot beschreibt Organismen, deren Zellen durch Membranen kompartimentiert sind und einen Zellkern besitzen, der die DNA enthält.