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Biologie

Genetik

Rna ribonukleinsäure

Rna polymerase

5.494

•

10. März 2021

•

50 Seiten

Ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung einfach erklärt: Vergleiche, Beispiele und mehr

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

Tami

@tami_grt

Die Fortpflanzung bei Lebewesen erfolgt auf zwei grundlegende Arten: Geschlechtliche... Mehr anzeigen

Entwicklungsgenetik und Genregulation

Entwicklungskontrollgene spielen eine zentrale Rolle in der embryonalen Entwicklung. Sie codieren für Transkriptionsfaktoren, die als regulatorische Proteine fungieren und an bestimmte DNA-Regionen binden, um Gene an- oder abzuschalten.

Example: Die Fruchtfliege Drosophila hat sich als wichtiges Modellorganismus für die Erforschung der Entwicklungsgenetik erwiesen, insbesondere aufgrund ihrer Riesenchromosome in den Larven.

In der Entwicklung entstehen sogenannte Puffs an den Chromosomen, die aktive Transkriptionsbereiche darstellen. Diese Puffs treten in einer bestimmten Reihenfolge und zu bestimmten Zeitpunkten auf, entsprechend den Genen, die für das jeweilige Entwicklungsstadium benötigt werden.

Vocabulary: Puffs sind Bereiche an den Chromosomen, an denen die DNA schleifenförmig nach außen ragt und aktiv transkribiert wird.

Unterschiedliche Konzentrationen von Transkriptionsfaktoren bilden ein Raster im Embryo, in dem sich die Organanlagen der Fliegenlarve entwickeln. Obwohl die ersten Zellen äußerlich gleich aussehen, haben sie aufgrund unterschiedlicher Transkriptionsfaktoren bereits ein unterschiedliches Inneres.

Highlight: Die Entwicklungskontrollgene lassen sich in maternale und zygotische Gene unterteilen, die hierarchisch die Genaktivierung steuern.

DNA und Chromosomenstruktur

Die Desoxyribonucleinsäure $DNA$ ist der zentrale Träger der Erbinformation. Sie besteht aus einer charakteristischen Doppelhelix-Struktur, die 1953 von Watson und Crick entschlüsselt wurde.

Definition: Die DNA ist ein Polynukleotid aus vier verschiedenen Bausteinen $Nukleotiden$ , die sich aus Phosphat, Desoxyribose und einer der vier Basen zusammensetzen.

Die Grundbausteine der DNA sind:

Phosphatreste mit Doppelbindungen zu Sauerstoff

Der Zucker Desoxyribose mit fünf C-Atomen

Die vier organischen Basen: Adenin und Guanin $Purinbasen$ sowie Thymin und Cytosin $Pyrimidinbasen$

Die Basenpaarung erfolgt dabei streng komplementär - Adenin bindet über zwei Wasserstoffbrücken an Thymin, Guanin über drei Wasserstoffbrücken an Cytosin. Diese spezifische Paarung gewährleistet die Stabilität der DNA-Struktur.

Highlight: Die antiparallele Struktur der DNA zeigt sich in den unterschiedlichen Enden der Einzelstränge: Das 5'-Ende trägt einen Phosphatrest am 5. C-Atom der Desoxyribose, während das 3'-Ende eine OH-Gruppe am 3. C-Atom aufweist.

Meiose und geschlechtliche Fortpflanzung

Die geschlechtliche Fortpflanzung ist ein komplexer Prozess der Weitergabe von Erbinformation durch Verschmelzung von Keimzellen. Die Meiose spielt dabei eine zentrale Rolle.

Beispiel: Bei der Meiose entstehen aus einer diploiden Zelle $2n=46 beim Menschen$ vier haploide Keimzellen $n=23$ , die jeweils nur einen einfachen Chromosomensatz enthalten.

Der Ablauf der Meiose gliedert sich in zwei Hauptphasen:

Erste Reifeteilung $Reduktionsteilung$ :

Prophase I mit Synapsis und Crossing-over

Metaphase I mit Anordnung der homologen Chromosomenpaare

Anaphase I mit Trennung der homologen Chromosomen

Telophase I mit Bildung von zwei haploiden Zellen

Zweite Reifeteilung $Äquationsteilung$ :

Ähnelt einer normalen Mitose

Trennung der Chromatiden

Entstehung von vier haploiden Gameten

Fachbegriff: Das Crossing-over in der Prophase I ermöglicht den Austausch von genetischem Material zwischen homologen Chromosomen und trägt zur genetischen Vielfalt bei.

DNA-Struktur und Basenpaarung

Die Desoxyribonukleinsäure $DNA$ ist der Träger der genetischen Information. Eine wichtige Eigenschaft der DNA-Struktur ist die Komplementarität der Basen.

Highlight: In der DNA liegt immer die gleiche Menge an komplementären Basen vor, was die Stabilität und Funktion des Moleküls gewährleistet.

Diese Komplementarität der Basen ist grundlegend für die Replikation und Transkription der DNA und somit für alle genetischen Prozesse, einschließlich der geschlechtlichen Fortpflanzung und der embryonalen Entwicklung.

Geschlechtliche Fortpflanzung und Meiose

Die geschlechtliche Fortpflanzung ist ein fundamentaler Prozess in eukaryotischen Zellen, bei dem Geschlechtszellen $Gameten$ eine zentrale Rolle spielen. Bei Menschen bestehen Körperzellen aus 46 Chromosomen, wobei 23 von jedem Elternteil stammen. Dieser Zustand wird als diploider Chromosomensatz $2n$ bezeichnet.

Definition: Die Zygote ist eine diploide Zelle, die durch die Verschmelzung von Eizelle und Spermium entsteht.

Der Prozess der Keimzellbildung findet in den Keimdrüsen statt, wo aus diploiden Urkeimzellen haploide Keimzellen entstehen. Diese Keimzellen sind im Gegensatz zu somatischen Zellen potenziell unsterblich.

Vocabulary: Die Keimbahn umfasst Keimzellen, Zygote, Urkeimzellen und erneut Keimzellen.

Die Meiose beschreibt den Ablauf der Keimzellbildung und hat die Aufgabe, aus einer diploiden Zelle mehrere haploide Zellen zu erzeugen. Dieser Prozess beinhaltet zwei wichtige Teilungsschritte: Reifeteilung I und Reifeteilung II.

Highlight: Die Spermatogenese findet in den Hoden statt, während die Oogenese in den Eierstöcken erfolgt.

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Stefan S
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Jana V
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Lena M
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Timo S
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Marcus B
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Sarah L
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Hans T
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