Genetik

Abb.: Desoxyribonukleinsäure (Q: Wikipedia)
Abb.: Desoxyribonukleinsäure (Q: Wikipedia)

Strukturmodell einer DNA-Helix. Die Stickstoff (blau) enthaltenden Nukleinbasen liegen waagrecht zwischen zwei Rückgratsträngen, welche sehr reich an Sauerstoff (rot) sind. Kohlenstoffatome sind grün dargestellt.

 

DNS

Im Normalzustand ist DNA in Form einer Doppelhelix organisiert. Chemisch gesehen handelt es sich um Nukleinsäuren, lange Kettenmoleküle die aus vier verschiedenen Bausteinen, den Nukleotiden aufgebaut sind. Jedes Nukleotid besteht aus einem Phosphat-Rest, dem Zucker Desoxyribose und einer von vier organischen Basen (Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin, oft abgekürzt mit A, T, G und C).

Der strukturelle Aufbau der DNA wurde erstmals 1953 von dem US-Amerikaner James Watson und dem Briten Francis Crick in ihrem berühmten Artikel Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid beschrieben.

Abb.: Strukturformel eines DNA-Ausschnittes (Q: Wikipedia)
Abb.: Strukturformel eines DNA-Ausschnittes (Q: Wikipedia)

DNA kommt normalerweise als schraubenförmige Doppelhelix vor s.o.. Zwei der oben beschriebenen Einzelstränge sind dabei aneinandergelagert, und zwar in entgegengesetzter Richtung: An jedem Ende der Doppelhelix hat einer der beiden Einzelstränge sein 3'-Ende, der andere sein 5'-Ende. Durch die Aneinanderlagerung stehen sich in der Mitte der Doppelhelix immer zwei bestimmte Basen gegenüber, sie sind „gepaart“. Die Doppelhelix wird hauptsächlich durch Stapelwechselwirkungen zwischen aufeinander folgenden Basen stabilisiert.

Es paaren sich immer Adenin und Thymin, die dabei zwei Wasserstoffbrücken ausbilden, oder Cytosin mit Guanin, die über drei Wasserstoffbrücken miteinander verbunden sind.  Da sich immer die gleichen Basen paaren, lässt sich aus der Sequenz der Basen in einem Strang die des anderen Strangs ableiten, die Sequenzen sind komplementär.


Der Zellzyklus

Q: http://creationwiki.org
Q: http://creationwiki.org

Der Zellzyklus der Zelle ist in zwei Phasen gegliedert: Nach der Mitose (Kernteilung) kommt die Zelle in die Interphase (Zwischenphase), auf die wieder eine Mitose folgt. Die Interphase wird in die G1-, S- und G2-Phase aufgeteilt.

G1-Phase (für engl. gap Lücke, Abstand): Im Anschluss an die Mitose beginnt die Zelle wieder zu wachsen, Zellbestandteile (Zytoplasma, Zellorganellen) werden ergänzt. Die Zentriolen teilen sich. Der Vorrat an Desoxyribonukleosid-Triphosphaten steigt. Diese Phase dauert im Durchschnitt 3 Stunden. In der G1-Phase liegen die Chromosomen mit einem Chromatid vor.

S-Phase, Synthesephase: Replikation der DNS. Danach hat jedes Chromosom zwei Chromatiden. Diese Phase dauert etwa 5-10 Stunden.

G2-Phase, prämitotische Phase: Die Zelle bereitet sich auf die Mitose vor. In Geweben lösen sich die Zellkontakte zu den Nachbarzellen, die Zelle rundet sich ab und vergrößert sich durch Flüssigkeitsaufnahme. Die mittlere Dauer beträgt 3 bis 4 Stunden.

M-Phase (Mitosephase): Hier findet die Teilung der Chromosomen, des Zellkerns und der Zelle statt. Die 0,5 bis 1 Stunde dauernde Mitose ist in die Phasen Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase, und Telophase unterteilt. Anschließend an die Mitose findet die Zellteilung, statt.

G0-Phase, Ruhephase: Ausgereifte (ausdifferenzierte), nicht mehr teilungsfähige Zellen, die eine bestimmte Aufgabe innerhalb des Organismus wahrnehmen, verbleiben in der G1-Phase, die dann als G0-Phase bezeichnet wird. Zu diesen Zellen zählen beispielsweise Nervenzellen oder Muskelzellen. Einige Zelltypen verbleiben nach ihrer Ausdifferenzierung für Wochen oder Monate in der G0-Phase, können aber dann – bei besonderen Ereignissen wie Verletzung oder Zellverlust – wieder in die G1-Phase zurückkehren und sich teilen. Beispiele hierfür sind Leberzellen oder Lymphozyten.

Q:de.wikipedia.org/wiki/Zellzyklus

 

Als Animation (aus dem Unterricht): <LINK>

Mitose

Einfache Darstellung der Hauptereignisse

Die Hauptereignise der Mitose (Q: Wikipedia)
Die Hauptereignise der Mitose (Q: Wikipedia)

Die einzelnen Phasen

Q: http://de.enc.tfode.com
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Mitose Arbeitsblatt
Zuordnungen von Abbildungen, Phasenbezeichnungen und Textbausteinen.
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Meiose


Die Proteinbiosynthese

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Das Erbmaterial verschlüsselt Informationen
Arbeitsblatt zur Verschlüsselung des Erbgutes
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Die Proteinbiosynthese
Passwortgeschützt. Arbeitsblätter: Prpteinbiosynthese
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Übungsaufgaben
Übungsaufgaben für die Klassenarbeit (Dezember 2016).
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Mutationen - Folien aus dem Unterricht.
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Übungen - Punktmutationen
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Vererbungslehre

Auf www.150-jahre-mendel.de werden Mendels´ Vererbungsregeln gut erklärt. <LINK

Mendelsche Regeln

Intermediärer Erbgang wie er z. B. bei der Blütenfarbe der WunderblumeMirabilis jalapa auftritt.
(1) Elterngeneration mit reinerbigen Anlagen (w/w oder r/r).
(2) F1 Generation: Alle Individuen sehen gleich aus, Die „roten“ und „weißen“ Erbanlagen ergeben eine rosa Blütenfarbe.
(3) F2 Generation. Roterosa und weiße Blütenfarben treten mit einem 1:2:1 Verhältnis auf.

Quelle: Wikipedia


Gentechnik

Q: planet-schule.de
Q: planet-schule.de

Genetischer Fingerabdruck

Drei Mütter – jede Menge Probleme. Hanna, Katharina und Jennifer sind sich nicht sicher: Wer ist der Vater ihrer Kinder? Schlüpfe in die Rolle eines Laborarztes und bestimme mithilfe von Blut- und DNA-Test, wer die leiblichen Väter der drei Kinder sind. <LINK>

Q: planet-schule.de

Polymerasekettenreaktion - PCR

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Q: Wikipedia: Polymerasekettenreaktion

Die Polymerasekettenreaktion ist eine Methode, mit der ein ganz bestimmtes Gen auf der DNS innerhalb kurzer Zeit vervielfältigt werden kann. Die PCR wird in biologischen und medizinischen Laboratorien für eine Vielzahl verschiedener Aufgaben verwendet, z.B. für die Erkennung von Erbkrankheiten, für das Erstellen genetischer Fingerabdrücke und für Abstammungsgutachten. Die PCR zählt zu den wichtigsten Methoden der modernen Molekularbiologie und viele wissenschaftliche Fortschritte auf diesem Gebiet wären ohne diese Methode nicht möglich gewesen (Q: Wikipedia).

Auf www.gene-abc.ch (<LINK>) wird die PCR, und alles was man über Gene wissen sollte, anschaulich erklärt.