Grundbegriffe der Biologie Teil 6

Vererbung
Die durch Fortpflanzung entstandene
Nachkommenschaft gleicht den
Elternorganismen weitgehend
Klassische Genetik
Äußeres Erscheinungsbild: Phänotypus
„
setzt sich aus einer Reihe von Merkmalen
(Phänen) zusammen
Die Realisierung wird durch Gene
(Erbfaktoren) gesteuert; ihre Gesamtheit
ist der Genotypus
Ein Merkmal kann durch viele Gene
kontrolliert werden oder ein Gen kann ein
oder mehrere Phäne kontrollieren
Modifikationen
Organismen unterscheiden sich, auch
wenn sie gleichen Genotypus haben
Nichterbliche Unterschiede
Genom
Gesamtheit der Gene auf einem
Chromosom
Es gibt auch extrachromosomale Gene
Realisierung: Haplonten ein Chromosom,
Diplonten 2, polyploide Organismen
mehrere Chromosomen
Allele
Verschiedene Zustände eines Gens
(diploid: Diallelie)
Homozygot (reinerbig): gleiche
Konfiguration
Heterozygot (mischerbig): verschiedene
Allele
Gene lassen sich rekombinieren
Mendelsche Regeln
„
„
„
Uniformitätsregel
Spaltungsregel
Freie Kombinierbarkeit
Uniformitätsregel
Eltern (Parental- oder P-Generation)
unterscheiden sich in einem Merkmal
1. Filialgeneration (F1-Generation) sind
genotypisch gleiche (uniforme) Hybriden
(Bastarde)
Intermediärer Erbgang
Dominater Erbgang
Spaltungsregel
Kreuzt man die monohybride F1Generation so spalten sich die Genotypen
im Verhältnis 1 : 2 : 1
Dominanter Erbgang
Der Phänotyp bei dominanten Erbgängen
ist 3 : 1
Rückkreuzung
Frage ob reinrassig oder Hybrid (F1) kann
man mit Rückreuzung mit dem rezessiven
Elternteil klären
Reinrassig: alle F1 der Rückkreuzung
gleichen den dominanten Elter
Hybrid: 50 % zu 50 %
Freie Kombinierbarkeit der
Gene
Wenn sich Rassen in 2 oder mehreren
Genen unterscheiden (Di- bzw.
Polyhybride) so werden bei Kreuzung die
Gene normalerweise unabhängig
voneinander vererbt
Züchtung neuer Rassen
Molekulare Genetik
DNA und molekularer Bau: schon
besprochen
„
„
Desoxyribose, Phosphat, Purin und
Pyrimidinbasen
Doppelhelix
Genetischer Code
4 verschiedene Basen
Für 20 Aminosäuren müssen Basentriplets
kodieren (42 = 16, 43 = 64)
Triplet = Codon (mRNA)
Codon teterminierende Teil auf DNA =
Codogen
komplimentärer Teil bei der t-RNA =
Anticodon
Replikation der DNA
DNA-Polymerasen
Semikonservativ
Schrauben werden entwunden
Komplementärer Strang wird ergänzt
Fehler (1:104) werden durch Enzym
korrigiert: Exonuklease (entfernt nichtgepaarte Nucleotide)
Replikation der DNA (Eukaryonten)
Wesentlich langsamer als bei Bakterien
5´
3´ leicht
Antiparallel: Okazaki-Fragmente
An mehreren Stellen gleichzeig (Replicon); 1000
und mehr pro DNA-Doppelhelix
DNA-Polymerasen
Eigene Startpunkte (Iniationspunkte)
Replikationsgabeln (bidirektional)
Mutationen
Genommutationen (Anzahl der
Chromosomen - Polyploidie)
Chromosomenmutationen (Änderung der
Chromosomenarchitektur; Deletion,
Translocation, Duplication, Inversion)
Genmutationen (Änderung in der
molekularen Architektur eines einzelnen
Gens)
Mutationen
Mutagene Strahlen
Mutagene Agenzien
Reparaturmechanismen
DNA- Klonierung
Zur Sequenzbestimmung: viel DNA nötig
DNA-Abschnitt wird ausgeschnitten
(Restriktions-Endonucleasen)
Auf Plasmid übertragen (E. coli), z.B.
R-Plasmid
Bakterien + Antibiotikum
Wird durch Bakterien repliziert, die Plasmid
haben
Plasmide werden isoliert, klonierte DNA
herausgeschnitten
DNA - Sequenzierung
Chemische Methode
„
„
– Basenspezifische Spaltung denaturierter
Einzelstrang-DNA durch Chemikalien
–Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese
Enzymatische Methode
„
„
„
„
„
Einbau in Bakteriophagen-Einzelstrang
Hybridisierung mit einer synthetischen DNA
Desoxynucleside3P + DNA-Polymerase - Lösung
Veränderte Nucleoside (Didesoxy), Synthese wird
abgebrochen
Gelelektrophorese
Transgene Pflanzen
Gentechnologie; direkte Veränderungen
Kallus- oder Protoplastenkulturen von
Pflanzen
Überträger (Vektoren): Ti-Plasmide,
onkogene Bereiche weggeschnitten (keine
Tumorbildung)
Mikroprejektil (Wolfram); oder Viren
Regeneration von Pflanzen
Oder: Blütensprosse
Wie arbeiten Gene?
Transkription
„
Ablesen der DNA
Translation
„
mRNA
Protein
RNA
Transkription
RNA-Synthese: Sequenz der DNA wird
abgelesen
RNA-Polymerase Eukaryonten
(mindstens 3: tRNA, rRNA und mRNA)
mRNA-Vorläufer im Kern (Precursor);
werden noch modifiziert
Translation
mRNA + Ribosomen
tRNA + Aminosäure
Information der mRNA wird in Proteine
umgesetzt
Basentripletts; Codon, Anticodon
Iniation
„ Aktivierung der Aminosäuren (ATP, AS durch
Aminoacyl-tRNA-Synthetase an tRNA)
„ Ribosomen
Elongation
„ Aktivierte AS zu Ribosomen
Termination
„ Ribosomen zerfallen in ihre Untereinheiten
Wie “weiß“ die Zelle, wo sie ist?
Das “Tricolore”Modell