Molekulare Genetik II

Die Entstehung des Begriffs "Gen" wird im Kurs durch die Versuche BEADLE & TATUM aus den 40er Jahren gezeigt.
Die Gene werden nicht dauerhaft abgelesen. Dies zeigen Puffmuster von Riesenchromosomen bei Drosophila oder Chironomiden. Eine Möglichkeit der Genaktivität wurde durch die Versuche der Franzosen JACOB & MONOD gezeigt.

Der Genbegriff: Ein Gen-ein-Polypeptid-Hypothese (vgl. Biologie heute S. 66)

Demnach codiert genau ein Gen ein Enzym. Diese Aussage tätigten Beadle & Tatum durch Auswertung von Versuchen mit Arginin-Mangelmutanten des roten Brotschimmels Neurospora. Daraus entwickelte sich die Aussage das ein Gen genau ein Polypeptid codiert, wie der Fall der Sichelzellenanämie zeigt.
Es gibt jedoch auch Gene, bei denen die RNA selbst das Genprodukt ist, wie im Fall der tRNA. Daher wird auch der Begriff Ein-Gen-eine-RNA-Hypothese gebraucht.

Regulation der Genaktivität: Differenzielle Genaktivität und Operon-Modell

Eukaryonten (vgl. Biologie heute S. 76 & 77):
Sogenannte Riesenchromosomen - bestehend aus hunderten von Einzelchromosomen von Drosophila und anderen Insektenlarven zeigen typische Bandenmuster. Einige dieser Banden sind zeitweise regelrecht aufgebläht. Daher werden dieser Bereiche auch als Puffs (von engl. to puff=aufblähen) bezeichnet. Radioaktive Markierungen zeigten, dass gerade an diesen Bereichen die Neusynthese von m-RNA stattfindet. Die Zelle zeigt also eine differenzielle Genaktivität. So werden nur die benötigten Genprodukte synthetisiert.

Weitere Regulationsmechanismen (LK) in der Dateiablage als Folie!

Prokaryonten (vgl. Biologie heute S. 74 & 75):
Ein Beispiel für die Enzyminduktion und Enzymrepression ist das Operon-Modell beim Bakterium E. coli (Darmbakterium): Es besteht aus dem Promotor, dem Operator und den Strukturgenen, die abgelesen werden. Die Steuerung der RNA-Polymerase wird über den aktivierten bzw. inaktiven Repressor, ein weiteres Protein, übernommen.

Replikation der DNA (vgl. Biologie heute S. 59 & 60)

theoretische Replikationsmöglichkeiten:
1. konservative Replikation
2. semikonservative Replikation
3. dispersive Replikation

Meselson-Stahl-Experiment zum Nachweis der semikonservativen Replikation

molekulare Replikation (Folie im Downloadbereich! oder Abb. im Buch)



DNA Reparatur/Selbstschutz der Zelle:

Verschiedene Mutagene (Folie im Downloadbereich) schädigen auf unterschiedliche Art die DNA (vgl. Biologie heute S. 64). Was passiert bei Sonnenbrand? Die UV-Schäden können durch einen Reparaturmechanismus entfernt werden. sodass keine Zellen mit unkontrollierter Teilungsaktivität entstehen. In Ländern mit starker Sonnenlichteinstrahlung ist allerdings ein erhöhtes Auftreten von Hauterkrankungen zu beobachten, da derReparaturmechanismus es nicht schafft alle Schädigungen zu entfernen.
Die sog. Ausschnittsreparatur erfolgt in mehreren Schritten:
Incision durch die Endonuclease
Excision durch die Exonuclease
DNA-Synthese mittels einer DNA-Polymerase
Verknüpfung mittels DNA-Ligase