Woher weiß eine Zelle was sie zu tun hat?
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Alles wissen und wenig können – Informationsmoleküle
Woher weiß eine Zelle, was sie zu tun hat? Sie weiß es von den Informationsmolekülen. Sie enthalten den Bauplan, in ihnen ist das gesamte Wissen über die Funktion einer Zelle gespeichert. Bei den Informationsmolekülen handelt es sich um Nukleinsäuren (lat. nucleus „Kern“). Man unterscheidet zwei verschiedene Arten: die Desoxyribonukleinsäure DNA (Deoxyribonucleic Acid) und die Ribonukleinsäure RNA (Ribonucleic Acid).
DNA (Biologie-Schule.de)
RNA (Biologie-Schule.de)
Vergleich von DNA und RNA (Biologie-Schule.de)
Lebensfaden DNA
Die DNA ist für alle vererbbaren Eigenschaften eines Organismus, egal ob Pflanze, Tier oder Mensch verantwortlich. Die DNA ist ein langer Faden, der sich aus Phosphorsäure-Resten, Zuckermolekülen und vier verschiedenen stickstoffhaltigen Basen zusammensetzt. Die bahnbrechende Aufklärung der berühmten Doppelhelix-Struktur der DNA durch JAMES WATSON und FRANCIS CRICK führte zum Entstehen eines neuen Forschungsgebiets der modernen Wissenschaft: der Molekularbiologie: Zwei Chaoten knacken die DNA (Aus ZEIT Online: Mit Glück und kaum Sachverstand entdeckten Francis Crick und James Watson 1953 die Struktur des Erbguts. Dafür gab es den Nobelpreis.)
Verknüpfung der Nukleinbasen C, G, A und T mit dem Desoxyribosephosphat-Rückgrat der DNA
Quelle: By Sponk (Own work) [Public domain or Public domain], via Wikimedia Commons
Die Verpackung der DNA
Die genetische Information eines Menschen, die aus etwa 3 Milliarden (3 x 109) Grundbausteinen besteht, ist auf 23 fadenförmige DNA-Moleküle verteilt, die zudem noch doppelt vorhanden sind (außer in den Keimzellen). Für alle zusammen ergibt das eine Strecke von über 2 Metern. Diese 2 Meter DNA befinden sich aber im Inneren eines Zellkerns, der „nur“ einen Durchmesser von etwa 5 μm (5 Mikrometer = 5 x 10-6 m = 5 Tausendstel Millimeter) hat. Ohne „Verpackung“ ist das nicht zu leisten. Die höchste Stufe der Verpackung erfolgt bei allen Zellteilungen (Mitose und Meiose) zur Transportform der DNA-Moleküle: den Chromosomen. Aber auch in der Phase zwischen zwei Zellteilungen liegt die DNA nicht in gestreckter, sondern in mehr oder weniger kondensierter Form vor. Das sog. Chromatin besteht dann etwa zur Hälfte aus DNA und DNA-bindenden Proteinen, den Histonen. Die DNA ist in regelmäßigen Abständen spulenartig um die Histone gewickelt. Die „Spulen“ werden als Nukleosomen bezeichnet.
Video Grundbegriffe Genetik
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Karyogramm – Chromosomen geordnet
Ein Karyogramm ist die geordnete Darstellung der einzelnen durch ein Mikroskop fotografierten Chromosomen einer Zelle. Ein Karyogramm stellt die Chromosomen nach ihrer Gestalt geordnet dar, wobei die homologen Chromosomen jeweils in Paaren angeordnet sind. Sortiert werden alle Chromosomen einer Zelle nach folgenden Kriterien: Größe, Lage des Centromers und Bandenmuster). Das Bandenmuster entsteht durch Anfärbung der Chromosomen mithilfe spezifischer Farbstoffe.
Bei Trisomie 21 (Down-Syndrom) ist das 21. Chromosom nicht zweifach, sondern dreifach vorhanden (Bild Karyogramm).
Was ist ein Chromosom und ein Karyogramm (Biologie einfach erklärt)
Arbeitsblätter
Intern 12FO (Passwort) Kapitel 03
- AB_Chromosomen
- AB_Nucleinsäuren
- AB_Karyogramm
Lernkontrolle – Lernkontrolle zur Einheit 3.2
Übungen
DNA-Quiz. Du kannst unten rechts auch in den Fullscreen-Modus schalten
Tests
Log in to GoFormative ….in Vorbereitung!
- Class Code is: …
Weiterführende Links
Zwei Meter Faden und nicht ein Knoten
Aus SPIEGEL Online: Beeindruckende Fotos. Sie zeigen die 20 Chromosomen einer Maus im winzigen Kern einer Zelle zusammengeknüllt. Um eine Idee von den Größenverhältnissen zu bekommen: Die zwei Meter lange DNA im Zellkern zu verstauen, ist in etwa so komplex, wie einen 20 Kilometer langen Faden in einem Tennisball unterzubringen.