Genetik
Handout
Was ist Genetik?
-Vererbungslehre
-DNS-Speichermedium
-DNS-Text & Anordnung auf Chromosome ->Genom
-Genom enthält Info’s zu Entwicklung & Ausprägungen
die für das Lebewesen notwendig sind
-Kodierende und nicht-Kodierende Abschnitte
DNS
-In jedem der 100 Billionen Zellen des Menschen enthalten
-Auf 30.000 Gene aufgeteilt
-Die wiederum auf 46 Chromosomen aufgeteilt sind
-Weiblich à XX
-Männlich à XY
-2 Chromosomen liegen als nahezu gleiche Kopien vor
-Pseudogene
Eukaryoten
-Alle Lebewesen mit Zellkern & Kernmembran
-Kern-Genom besteht aus vielen Chromosomen
-Hoher Anteil an nicht-kodierender DNS (≈95% beim Menschen)
-Intron-Exon-Struktur
Prokayoten
-Lebewesen ohne Zellkern
-DNS liegt als ringförmiges Molekül im Zellplasma vor
-Enthalten nur wenige Gene
-Gene sind im Vergleich zu Eukaryoten sehr klein
-Vermehrung zumeist durch Zweiteilung
-Enthalten kaum nicht-kodierende Abschnitte (5% bis 20%)
-Wenige bis gar keine Intros
Organellen
-Gene der Mitochondrien, die den Molekülen Adenosintrisphosphat zur Verfügung stellen
-Gene der Plasitden (Zellorganellen der Pflanzen, die für die Photosynthese nötig sind)
-Sind ähnlich organisiert wie prokaryotische Gene
-Enthält nur einen geringen Teil, der gebraucht wird (auch „semi-autonom“ genannt)
Proteine & derren Moleküle
-Bestehen aus einer Kette von Aminosäuren
-Abfolge der Aminosäure legt Raumstruktur des Protein-Moleküls fest
-Ungleichmäßig im menschlichen Körper vorhanden
-Moleküle werden von Ribosomen hergestellt
-Diese lesen die DNS-Basen ab & ändern sie in die Schrift der Aminosäuren
Funktion der Proteine
-Boten (Hormone)
-Katalysatoren (Enzyme)
-Ingenieure (Steuerproteine)
-Spediteure (roter Blutfarbstoff Hämoglobin zum Sauerstofftransport)
Menschliches Protein
-Entsteht aus vielen Genabschnitten
-Viele Möglichkeiten der Zusammenstellung
-Mehrere Proteine zu einem Gen (30.000 Gene zu 100.000 Proteinen)
-Ein Gen beeinflusst mehrere Merkmale
-Ein Merkmal ist von mehreren Genen abhängig
-Kein einzelnes Gen für z.B. Intelligenz
-Krankheiten lassen sich manchmal auf ein einzelnes beschädigtes Gen zurückführen
Intron-Exon-Struktur
-Kodierende Anteile nicht mehr als 1,5%
-Funktion der dazwischenliegenden Intron-Abschnitte unklar
-Bei Proteinproduktion werden Introns ausgeschnitten und abgebaut
-Bei Zellteilung werden sie jedoch komplett kopiert
Teilbereiche
-Klassische Genetik
-Molekurlargenetik
-Populationsgenetik oder Ökologische Genetik
-Epigenetik
Geschichte der Genetik
-1856-1865: Gregor Mendel führt systematische Kreuzungsexperimente mit Erbsen durch,
veröffentlicht 1866 seine Arbeit
-1900: Hugo de Vries, Carl Correns und Erich Tschermak bestätigen Mendel‘s Entdeckungen
-1903: Walter Sutton erkennt Chromosomen als Träger der Erbinformationen
-1906: William Bateson prägt den Begriff Genetik
-1909: Wilhelm Johannsen prägt den Begriff des Gens
-1927: Künstliche Mutation durch Röntgenstrahlung
-1950: Erwin Chargaff beweist, dass die Buchstaben der DNS-Basen paarweise vorkommen
-1969: Jonathan Beckwith isoliert als erster ein einzelndes Gen
-1977: Intron-Exon-Struktur eukaryotischer Gene
-1995: erstes prokaryotische Genom sequenziert
-1997: erstes eukaryotische Genom sequenziert
Menschlicher Genomtext
-DNS-Basen: Adenin, Guanin, Cytosin & Thymin (Adenin paart sich mit Thymin & Guanin paart sich mit Cytosin)
-Buchstabenfolge heute bekannt, jedoch nur Teile des Inhalts
-Große Chromosomenà≈250 Mio. Basenpaare
-Kleine Chromosomenà≈45 Mio. Basenpaare
Genomgröße
-Menge der DNS in einem Genom
-bp oder pg
-1pg doppelsträngiger DNSà 0,978 x 10⁹bp
-Angaben auch in kbp (kb) & mbp (mb)
-Größte DNS-Menge: einfache Eukaryoten (Amöben & Urfarne mit ≈1 Billion bp )
-Kein klarer Zusammenhang zwischen Genomgrößen à C-Werteparadoxon variiert
Beispiele zur Genomgröße
-Südamerikanischer Lungenfisch(Lepidosiren paradoxa):größtes tierisches Genom: 80pg
-Äthiopischer Lungenfisch(Protoperus aethiopicus): ≈ 133pg ( Schätzung)
-Blattfloh-Endosymbiont (Carsonella ruddii): kleinstes bakterielles Genom mit knapp 160.000 bp
-Mensch: 3 Mrd. bp, DNS ≈ 180cm lang
Vererbung
-Fast nicht möglich (mit Mensch unmöglich)
-Mensch & Schimpanse: Gleichheit zu 98-99%
-Kleiner Fehler kann z.B. angeb. Krankheit verursachen
-Manche Eigenschaften verändern sich im Laufe des Lebens
-Gleichheit bei nicht verwandten Menschen: 99,9%
Humangenomprojekt
-1990 in den USA gegründet
-Beteiligung vieler Länder
-Seit 1995 auch Deutschland dabei
-Ziel: Genom des Menschen vollständig entschlüsseln
-Identifizieren aller Gene
-Finden der Sequenzen
-Entwickeln & Verbessern der relevanten Technologie