Genetik der Zelle

Molekularbiologie / Genetik

Das Kapitel Genetik der Zelle in unserem Online-Kurs Molekularbiologie / Genetik besteht aus folgenden Inhalten:

1. Genetik der Zelle

   Genetik der Zelle

   

   Ob prokaryotisch oder eukaryotisch und unabhängig vom Grad ihrer Komplexität, Zellen teilen sich alle nach einem Prinzip – durch Zweiteilung. Der Zellteilungszyklus läuft in wenigen Schritten von einer Zelle zu zwei aus dieser Ursprungszelle entstehenden Tochterzellen.Achtung! Wir wechseln nun zu den Eukaryoten und betrachten zunächst die Teilung der eukaryotischen Körperzellen ( Mitose).Die DNA des Menschen ist auf 23 Chromosomenpaare verteilt.Zellen = kleinste Einheit ...

2. Zellteilung

   Genetik der Zelle > Zellteilung

   

   Sinnvoll ist es, die Betrachtung des Zellzyklus in der S-Phase zu beginnen. S steht für Synthese. In diesem Abschnitt des Zellzyklus findet die Verdopplung des Erbgutes statt: aus 1CC sind am Ende der S-Phase 2CC geworden.Die DNA wurde repliziert, der Informationsgehalt jedoch bleibt gleich!In der G2-Phase wird nochmals überprüft, ob das neue DNA-Material tatsächlich korrekt verdoppelt wurde. Ist dies der Fall, startet die Zelle den eigentlichen Teilungsprozess.Zellteilungszyklus: ...

3. Mitose

   Genetik der Zelle > Zellteilung > Mitose

   

   Im folgenden die einzelnen Phasen der Mitose:Prophase: Das DNA-Material wird kondensiert/verdichtetMetaphase: Die DNA ist im Lichtmikroskop sichtbar. Aufnahmen, die von Chromosomen zu sehen sind, stammen meist aus der Zwiebel (Metaphase). Die Chromosomenpaare lagern sich innerhalb der Zelle in der Äquatorialebene an, also an der Mittellinie der Zelle. In einer menschlichen Zelle sind 23 Paare in Form eines 2CC zu finden!Anaphase: Jeweils ein Chromatid des 2CC wird zum jeweiligen Pol der ...

4. Meiose

   Genetik der Zelle > Zellteilung > Meiose

   

   Aufgabe der Meiose ist es, die Keimbahnzellen zu erzeugen, also diejenigen Zellen, die zur Fortpflanzung benötigt werden: Eizellen bzw. Spermien.Vor dem Hintergrund, dass das Erbmaterial eines Lebewesen zur Hälfte aus der DNA der Mutter (Eizelle) und zur anderen Hälfte aus der DNA des Vaters (Spermium) zusammengesetzt ist, wäre es wenig sinnvoll, wenn die Keimbahnzellen einen diploiden Informationssatz aufwiesen. In diesem Fall hätte der Nachkomme nämlich einen vierfachen.Meiose ...

5. Zellteilungsstörungen

   Genetik der Zelle > Zellteilung > Zellteilungsstörungen

   

   Autosomale TrisomienDie häufigste numerische Aberration ist das Down-Syndrom, oder Trisomie 21 (Karyotyp: z. B. 47,XX+21 oder XY+21).Von Trisomie 21 betroffene Menschen sind geistig behindert (hohe Variationsbreite) und zeigen eine Reihe körperlicher Auffälligkeiten.Trisomie 18 und Trisomie 13 kommen wesentlich seltener vor. Diese Trisomien sind aber erheblich schwerwiegender, sodass die Kinder keine großen Überlebenschancen haben.Veränderungen in der Anzahl der ...

6. Stammzellen

   Genetik der Zelle > Stammzellen

   

   Die biomedizinische Aspekte der Genetik wurden in den vergangenen Jahren meist unter dem Begriff „Entwicklungsbiologie" unterrichtet. Dies ist im Jahr 2012 und den Folgejahren geändert. Die Konzentration liegt nun eher auf Stammzellen statt der Embryonalentwicklung und den Formen des Klonens.Ziel der Stammzellforschung ist es, in der Lage zu sein, Zellen zur Reparatur geschädigter oder erkrankter Organe zur Verfügung zu stellen.Doch zunächst stehen einige Frage im Raum: ...

7. Gewinnung embryonaler Stammzellen

   Genetik der Zelle > Stammzellen > Gewinnung embryonaler Stammzellen

   

   Wie bereits besprochen gibt es zwei Arten von Stammzellen:embryonale Stammzellen undadulte Stammzellen.Embryonale Stammzellen (ES-Zellen)Der Embryo entsteht durch Befruchtung einer Eizelle. Die DNA-Informationen von Mutter und Vater werden vereinigt, eine rasche Folge von Zellteilungen beginnt.Bis zu einem Stadium von acht Zellen besitzt jede dieser Zellen die Fähigkeit, zu einem ganzen Menschen heranzuwachsen. Würden die Zellen in diesem Stadium voneinander getrennt, wäre es möglich, ...

8. Differenzierung von Stammzellen

   Genetik der Zelle > Stammzellen > Differenzierung von Stammzellen

   

   Wie wird aus einer undifferenzierten Stammzelle eine Körperzelle? Warum bleiben Körperzellen unverändert, wenn sie erst einmal ausdifferenziert sind?Was bestimmt die Differenzierung?Jeder Zellkern enthält die identische DNA-Information.Diese Information ist totipotent! (→ Kerntotipotenz).Dennoch unterscheiden sich Körperzellen in ihrer Struktur, Funktion, Anatomie, Lebensdauer ...Ein Experiment an Mäusen zeigt Folgendes:Verpflanzt man Knochenmarksstammzellen in ...

9. Differentielle Genaktivität

   Genetik der Zelle > Stammzellen > Differentielle Genaktivität

   

   Jede Zelle besitzen den kompletten DNA-Satz bzw. das komplette Erbgut. In jeder Zelle ist also die gleiche Komplettinformation enthalten. Trotzdem: Jede Zelle bzw. jeder Zelltyp ist mit unterschiedlichen Proteinen ausgestattet!Eine Leberzelle ist eine Leberzelle und übernimmt diese Funktionen. Eine Nervenzelle wäre mit dem Thema Entgiftung (-> das ist die Hauptaufgabe der Leberzelle) völlig überfordert! Sie hat andere Spezialaufgaben zu erledigen (Siehe Modul: Aufnahme, Weitergabe ...

10. Steuerung der Genexpression in verschiedenen Entwicklungsphasen

    Genetik der Zelle > Stammzellen > Differentielle Genaktivität > Steuerung der Genexpression in verschiedenen Entwicklungsphasen

    

    Wie die Genexpression in unterschiedlichen Phasen der Entwicklung gesteuert wird, zeigen die Ergebnisse ausführlicher Untersuchungen an der Fruchtfliege Drosophila.Insektenkörper sind deutlich segmentiert. Diese Unterteilung in Abschnitte (Segmentierung) wird schon früh in der Embryonalentwicklung festgelegt. Ursache dieser Festlegung ist die differenzielle Genexpression.Bereits im Drosophila-Ei sind solche Faktoren vorgegeben (Maternaleffektgene). So unterliegt der Embryo einem mütterlichen ...

11. Dictoyostelium discoideum

    Genetik der Zelle > Stammzellen > Differentielle Genaktivität > Dictoyostelium discoideum

    

    Modellorganismus Dictyostelium discoideumDictyostelium discoideum ist ein Schleimpilz. Trotzdem bildet dieses amöbenförmige Lebewesen ein Modell für die Erforschung und das bessere Verständnis grundlegender zellulärer Prozesse. Dictyostelium ist Modellorganismus für biochemische und zellbiologische Untersuchungen. Der Schleimpilz zeigt Ähnlichkeiten in komplexen Signalübertragungswegen bis hin zu Wanderungsbewegungen, die denen von weißen Blutzellen gleichen.Die ...

12. therapeutisches Klonen

    Genetik der Zelle > Stammzellen > Differentielle Genaktivität > therapeutisches Klonen

    

    Was bedeutet therapeutisches Klonen?Herstellen einer künstlichen Zygote aus Eizelle und Körperzelle eines PatientenBlastozyste werden embryonale Stammzellen entnommenEntwickeln von gewünschtem Gewebe möglichethisch umstritten, da die embryonale Stammzelle bereits als schützenswertes Leben angesehen wird!PID (Präimplantationsdiagnostik)Die Präimplantationsdiagnostik umfasst zellbiologische und molekulargenetische Untersuchungen im 2- oder 4-Zell-Stadium. Die PID ...

13. Reproduktionstechnik - am Beispiel Dolly

    Genetik der Zelle > Stammzellen > Differentielle Genaktivität > therapeutisches Klonen > Reproduktionstechnik - am Beispiel Dolly

    

    Reproduktionstechnik Klonen eines Säugetiers – Klonschaf Dolly.

14. Genetische Askpekte einer Krebserkrankung

    Genetik der Zelle > Stammzellen > Differentielle Genaktivität > Genetische Askpekte einer Krebserkrankung

    

    Krebs oder die Krebserkrankung kann nicht an einem Faktor alleine festgemacht werden. Im Gegensatz zu den monogenen Krankheiten, wie z. B. Sichelzellanämie, kann bei Krebs kein Rückschluss auf die direkte Ursache dieser Krankheit gezogen werden.Krebs: Viele Faktoren (Gene + Umwelt) sind ausschlaggebend für die Art und Stärke/Schnelligkeit des Fortschreitens der Erkrankung.Neben Umwelteinflüssen oder Zellgiften (Nikotin) können auch Viren für die Initiation ...

15. Stammzellen - wie weit darf die Forschung gehen?

    Genetik der Zelle > Stammzellen > Stammzellen - wie weit darf die Forschung gehen?

    

    Die Stamzellenforschung muss sich einer Reihe ethischer Fragen stellen:  Ist der Embryo bereits ein Mensch? Welche Rechte hat ein Embryo?Ab wann beginnt das Leben?Unterschiedliche Kulturen betrachten den „Startpunkt“ des Lebens unterschiedlich. Wie beurteilen Sie diese Frage?Wie ist die Möglichkeit, als Menschen von der Stammzellforschung zu profitieren, gegen den Schutz des Embryos abzuwägen?Wo werden Grenzen gezogen? Was sind sehr schwerwiegende Krankheiten? Muss es eine ...