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Schule > Biologie > Genetik > Zusammenfassung Bakterien, Viren, Geschlechtervererbung und Blutgruppenvererbung

Zusammenfassung Theoretischer Teil 12.1

1. Kursarbeit, Genetik
MOLEKULARGENETIK
1. Wiederholung Aufbau eines Bakteriums

Leben aerob, ein bis mehrere Geißeln, Möglichkeit der Fortbewegung. Kapsel = Schutzhülle, kann mehr oder weniger fest sein. Murein, chitinähnlich (wie bei Insekten), in der Zellmembran
Bakterien sind Prokaryo(n)ten, Zellen ohne echten Zellkern, d.h. Chromosom nicht von Membran umgeben, im Vergleich zu Eukaryonten, die einen Zellkern besitzen.
Vermehrung durch Zellteilung, keine Ausbildung von speziellen Geschlechtszellen (Unterschiede Eukaryonten/Prokaryonten S. 57). Bei der Vermehrung wird aus einem Bakterium zwei genetisch identische Individuen.
Stäbchen, Kugeln, Spirellen


2. Virus/Viren
Aufbau
Per Definition keine echten Zellen, da kein Plasma vorhanden ist, d.h. kein eigener Stoffwechsel möglich.

Phagenvermehrung - Vermehrungsphasen: Vermehrung nur über Wirtszelle

Lytischer Phagenzyklus/Virulenter Phagen
1) Adsorption (Anlagerung/Anheftung) nach Schlüssel-Schloss-Prinzip über bestimmte Andockstellen
2) Auflösung der Zellwand (durch enzymatische oder mechanische Lyse der Zellwand)
3) Injektion (Einschleusen der DNA in die Wirtszelle)
4) Zerstörung des Bakterienchromosoms
5) Phagen übernimmt Kontrolle über den Stoffwechsel der Zelle
6) Replikation der Phagen-DNA und Produktion von Phagenproteinen
7) Zusammenfügen zu neuen Phagen
8) Durch enzymatische Lyse und die Phagen treten heraus und können sich an die nächste Zelle anheften
Tod der Wirtszelle
Lysogener Phagenzyklus/Temperenter Phagen
1) Adsorption des Phagen an der Zelle
2) Auflösung der Zellwand (durch enzymatische oder mechanische Lyse der Zellwand)
3) Injektion der Phagen-DNA
4) Einbau des inaktiven Prophagen in das Bakterienchromosom
5) Bei jeder Zellteilung wird der Prophage mit repliziert
6) Spontan oder durch äußere Einflüsse wird der lysogene Phagenzyklus zu einem lytischen, indem die Phagen-DNA aus dem Chromosom herausgeschnitten wird
Tod der Wirtszelle nur wenn es zum lytischen Phagenzyklus kommt
Transduktion
1) Ein temperenter Prophage wird aktiviert (z.B durch UV-Licht, chem. Agenzien)
2) Lyse der Zelle
3) Teile der Bakterien-DNA werden mit herausgeschnitten
4) Der Virulente Phagen dockt an die nächste Empfängerzelle an
5) Infektion der 2. Wirtszelle mit der Phagen-DNA sowie der DNA der 1. Wirtszelle
6) Gesamt-DNA lagert sich in die DNA der 2. Wirtszelle ein, d.h. Bildung eines neuen Prophagen




Vermehrung von Bakterien Vermehrung von Viren
Vergleich Mitose/Meiose (17.04.12)
Mitose Meiose
Phasen Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase (Mit Cytokinese)





Eine Teilung 1. Reifeteilung: Prophase I, Metaphase I, Anaphase I, Telophase I

2. Reifeteilung:Metaphase II, Anaphase II, Telophase II
(Wie bei der Mitose)

Zwei unmittelbar gekoppelte Teilungen
Bedeutung Vermehrung von Zellen Vermehrung von Keimzellen
Ergebnis Zwei identischeTochterzellen Vier haploide Tochterzellen

Ablauf der Meiose
1. Reifeteilung/Reduktionsteilung - erste meiotische Teilung - Meiose I
Prophase I: Paarung der homologen Chromosomen (Homologenpaarung)
Bildung von Chromatidentetraden
Metaphase I: Anordnung und Verdichtung der homologen Chromosomen in der Äquatorialebene
Anaphase I: Trennung der homologen Chromosomen, Schwesterchromatide bleiben zs
Bildung ungleicher Zellen mit haploidem Chromosomensatz mit zufälliger Verteilung der Chromosomen (Wichtiger Teil der Rekombination)
Telophase I: Verteilung der Chromosomen in den Tochterzellen
Bildung neuer Kernmembranen und einer neuen Zellmembran

2. Meiotische Teilung - Meiose II (gleich dem normalen Mitosevorgang)

Entstehung zweier identischer Tochterzellen aus einer Ursprungszelle, bzw. im Endeffekt vier haploide Tochterzellen

Ausnahme: Es kam in der 1. Reifeteilung zum Crossing-Over (Zwei Chromatide zweier homologer Chromosomen überkreuzen sich - Chiasmabildung -, es brechen Stücke ab und an der "falschen" Chromatide wieder eingebaut Bildung eines Chromosoms, bei dem die Schwesterchromatide nicht ganz identisch sind)
Metaphase II: Anordnung und Verdichtung der homologen Chromosomen in der Äquatorialebene
Anaphase II: Auf ein Signal hin, gleichzeitiges Auflösen der Verbindungen aller Schwesterchromatiden
Chromatide bewegen sich auf die entgegengesetzten Pole der Zelle zu
Telophase II: Entspiralisierung der Chromosomen
Bildung neuer Kernmembranen und einer neuen Zellmembran
(abgeschlossen in der Cytokinese)

Geschlechtsvererbung
Festlegung durch Heterosomen/Gonosomen/Geschlechtschromosomen (x,y)
Weiblich xx Männlich xy (y: dominant im Bezug auf die Geschlechtsausprägung)
Prinzip der Rückkreuzung, gemischterbiger Genotyp gekreuzt mit reinerbig rezessivem Genotyp führt zur Ausbildung von weiblichem und männlichem Phänotyp 1:1
Männlich xy x Weiblich xx
R! x y x x x ...
F1 xx xy xx xy weibl : Männl = 1:1
Rückkreuzung
Wiederholung Rückkreuzung:
Kreuzung mit homozygot rezessivem Genotyp
1. Bei gemischterbigen Testindividuen:
Auftreten des rezessiven und dominanten Phänotyps im Verhältnis 1:1
2. Bei reinerbig dominantem Testgenotyp:
(Nur) Auftreten von dominantem Phänotyp, Nachkommen alle gleich.

Das Barr-Körperchen (16.05.12)
Im Laufe der frühen Embryonalentwicklung (2.Woche) wird in jeder Zelle einer Frau eines der beiden x-Chromosome (teilweise) genetisch inaktiviert. Die Folgezellen einer Zelle produzieren dann grundsätzlich den Phänotyp der durch das aktive x-Chromosom hervorgerufen wird. Werden bei dieser Inaktivierung in benachbarten Zellen zufällig die unterschiedlichen x-Chromosome getroffen, treten in den Folgezellen unterschiedliche phänotypische Erscheinungen auf ( Mosaik). Die Inaktivierten x-Chromosome (Barr-Körperchen) lassen sich leicht anfärben und sich damit leicht nachweisbar.

Blutgruppen (02.05.12)
Wir unterscheiden 4 Grundphänotypen
A B AB 0
Antigen
A
B
AB
0
Antikörper B A - A + B

Die phänotypische Blutgruppenbezeichnung beruht auf dem Vorhandensein der Antigene.
Genotypen
AA BB AB
A0 (A ggü 0 dominant) B0 00 (keine Antigene die verklumpt
werden können)

A und B dominant über 0 une Co-dominant zueinander
Co-Dominanz heißt: Beide Merkmale werden ausgeprägt (hier: beide Antigene werden gebildet), im Vergleich zum intermediären Erbgang, bei dem ein neuer Phänotyp, d.h. eine Mischform auftritt.
Phänotypenreaktionen der Blutgruppen:
Spender

Empfänger A
(Antik. B) B
(Antik. A) AB
(keine Antik.) 0
(Antik. A+B)
A
(Antik. B) Keine Verklumpung + + Bei richtiger Handhabung keine Verkl.
B
(Antik. A) + Keine Verklumpung + Bei richtiger Handhabung keine Verkl.
AB Bei richtiger Handhabung keine Verkl. Bei richtiger Handhabung keine Verkl. Keine Verklumpung Bei richtiger Handhabung keine Verkl.
0 + + + Keine Verklumpung

Idealer Spender; Idealer Empfänger
Rhesussituation:
Gelangt Rhesus+ (positives) Blut in einen rh-Organismus erfolgt Antikörperbildung bzw. Gedächtniszellenbildung gegen den Rhesusfaktor. Folglich tritt bei erneuter Zugabe von rh+Blut bzw. einer Schwangerschaft mit einem rh+Kind eine starke Verklumpung (Agglutination) auf.
Übung:
Entscheide, ob ein Paar mit der Blutgruppe A bzw. AB ein Kind mit der Blutgruppe 0 bekommen kann.
Antwort: Nein, geht nicht, da zur Ausprägung der Blutgruppe 0 zweimal das Allel 0 auftreten muss, welches aber bei der Blutgruppe AB nicht vorhanden ist.

Chromosomentheorie:
Die genetische Information befindet sich im Zellkern auf den Chromosomen. Chromosomen bestehen aus Proteinen und Desoxyribonukleinsäure, man nahm früher an, dass die Proteine für die Information verantwortlich sind.
Versuch von Griffith (1928)
Nachweise zum Beleg der Chromosomentheorie
1) Beobachtete, dass die Erreger, die bei Mäusen eine tödliche Lungenentzündung hervorrufen in zwei Stämmen auftreten: S-Stämme (2 Zellen umgeben von Schleimkapsel, smooth = glatt) und R-Stämme (fehlt die Schleimkapsel, rough = rau)
2) Nur Bakterien des S-Stammes lösen Erkrankung aus
3) Durch Hitze abgetötete Bakterien des S-Stammes lösten keine Erkrankung aus
4) Mischen der ungefährlichen abgetöteten S-Stammbakterien mit eigentlich ungefährlichen R-Stammbakterien führten trotzdem zum Tod der Mäuse
Krankheitserregende Eigenschaft ist auf unbekannte Weise von den abgetöteten Bakterien des S-Stammes auf die harmlosen Bakterien des R-Stammes übertragen worden Transformation
Worauf die Übertragung basiert, war jedoch ungeklärt
Versuch von Avery (1944)
Ihm gelang es den Stoff der für die Übertragung verantwortlich ist zu identifizieren.
1) Trennte die verschiedenen Substanzen aus den abgetöteten S-Stammbakterien (Polysaccharide, Proteine und DNA)
2) Führte sie jeweils einzeln den R-Stammzellen zu
3) Unter den Nachkommen erzeugten diejenigen Schleimkapseln, die mit DNA vermischt wurde
4) Diese transformierten Bakterien waren tödlich
Information ist in der DNA enthalten
1. Transformation
= Aufnahme freier Genomstücke durch eine Empfängerstelle
= 1 Beweis für die Chromosomentheorie, die besagt, dass die DNA/Chromosomen Träger der Erbinformationen sind
2. Konjugation
= direkter Kontakt zweier Bakterien über eine Plasmabrücke, wodurch DNA von einer Zelle in eine andere Zelle übertragen werden kann. Teilt sich die Zelle mit beiden Chromosomen, treten wieder zwei Zellen mit einem Chromosom auf, wobei es zu Genaustausch gekommen sein kann.
Konjugation bei E. Coli
Zu Beginn betrachten wir zwei Mangelmutanten vor der Paarung
1) Kontaktausbildung zwischen der Spenderzelle und der Empfängerzelle über eine Plasmabrücke
2) DNA-Übertragung zwischen beiden Zellen
3) Rekombination der beiden DNA-Stränge
4) Neue Rekombination bei den Tochterzellen

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