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Gen, Erbanlage; Abschnitt des genetischen Materials, der die Vererbung einer bestimmten Eigenschaft oder Gruppe von Eigenschaften vorsieht.
Die Gene sind nacheinander in den Chromosomen des Zellkerns angeordnet. (In der Zellbiologie, dem Kern (pl) Dort nimmt jedes Gen eine genau definierte Position ein (den Genort). Aus diesem Grund werden die Begriffe Locus und Gen manchmal ungenau verwendet.
Das Erbgut ist Desoxyribonukleinsäure, kurz DNA (siehe Nukleinsäuren), deren Moleküle das”Rückgrat” der Chromosomen bilden. Die DNA jedes Chromosoms ist ein einziges langes, dünnes, zusammenhängendes Molekül, und die einzelnen Abschnitte eines solchen Moleküls werden Gene genannt. Die DNA ist eine Kette aus vielen einzelnen Bausteinen, den Nukleotiden mit ihren Basen. Jedes Gen enthält zahlreiche Nukleotide. Die
DNA-Bausteine haben vier verschiedene Basen (Adenin, (Adenin ist eine Nukleobase) Guanin, (Guanin ist eine der vier Hauptnukleobasen in den Nukleinsäuren DNA und RNA, die anderen sind Adenin, Cytosin und Thymin) Cytosin (Cytosin ist eine der vier Hauptbasen in DNA und RNA, zusammen mit Adenin, Guanin und Thymin), deren Sequenz die Eigenschaften des jeweiligen Gens bestimmt.
Gene üben ihre Wirkung aus, indem sie andere Moleküle produzieren. Ihre unmittelbaren Produkte sind Moleküle der Ribonukleinsäure (RNA); sie sind Kopien der DNA, aber sie enthalten Uracil (Uracil i
st eine der vier Nukleobasen in der Nukleinsäure der RNA, die durch die Buchstaben A, G, C und U dargestellt werden. Die anderen sind Adenin, Cytosin und Guanin ) anstelle von Thymin. (Thymin ist eine der vier Nukleobasen in der Nukleinsäure der DNA, die durch die Buchstaben G-C-A-T dargestellt werden) Die RNA-Kopien einiger Gene sind direkt am Stoffwechsel beteiligt (Metabolismus ist der Satz lebenserhaltender chemischer Transformationen in den Zellen lebender Organismen) aber die meisten von ihnen werden für die Produktion von Proteinen verwendet. Proteine sind Molekülketten von Aminosäuren; die Sequenz (Sequenz) dieser Proteinbausteine wird durch den genetischen Code der Sequenz von Nukleotiden in RNA bestimmt (siehe Genetik: Der genetische Code) (Der genetische Code ist das Regelwerk, nach dem Informationen, die im Erbgut kodiert werden, von lebenden Zellen in Proteine übersetzt werden). Die Abfolge der Aminosäuren (Aminosäuren sind organische Verbindungen mit Amino- und Carboxylgruppen sowie einer für jede Aminosäure spezifischen Seitenkette) im Protein bestimmt, ob das Protein strukturelle Aufgaben im Organismus erfüllt oder ob es zu einem Enzym wird (Enzyme sind makromolekulare biologische Katalysatoren), das eine bestimmte chemische Reaktion auslöst. (Eine chemische Reaktion ist ein Prozess, der zur Umwandlung eines Satzes von chemischen Substanzen in einen anderen führt) Daher können Veränderungen der DNA
zu Veränderungen in der Struktur oder den chemischen Eigenschaften eines Lebewesens führen.
Die Nukleotide (Nukleotide sind organische Moleküle, die als Monomereinheiten zur Bildung der Nukleinsäurepolymere DNA und RNA dienen, beides essentielle Biomoleküle in allen Lebensformen auf der Erde ) der DNA, (Desoxyribonukleinsäure ist ein Molekül, das die genetischen Anweisungen für das Wachstum und die Entwicklung trägt, Funktion und Vermehrung aller bekannten lebenden Organismen und vieler Viren ) die für die RNA kodieren (Ribonukleinsäure ist ein polymeres Molekül, das in verschiedenen biologischen Rollen bei der Kodierung, Dekodierung, Regulation und Expression von Genen essentiell ist) und Protein (Proteine sind große Biomoleküle, oder Makromoleküle, die aus einer oder mehreren langen Ketten von Aminosäureresten bestehen), sind nicht die einzigen Bestandteile der Gene in der Reihenfolge ihrer Basen. Zusätzlich zu den Codierabschnitten gibt es Münzen, die die Menge und Verteilung der Genprodukte bestimmen. Bei höheren Organismen (d.h. allen Organismen außer Bakterien (Bakterien bilden eine große Domäne prokaryontischer Mikroorganismen) und Viren ) sind die nicht codierenden Abschnitte mindestens zehnmal länger als die codierenden Sequenzen; die Funktion dieser nicht codierenden Bereiche ist
in den meisten Fällen nicht bekannt.
Beim Menschen sind etwa 99,9 Prozent der Gene identisch. Im Rahmen einer 1999 von großen Pharmaunternehmen und verschiedenen Forschungseinrichtungen gestarteten Initiative sollen die restlichen 0,1 Prozent der Gene, die auch Erbkrankheiten verursachen, identifiziert werden, auch anhand der Ergebnisse des Human Genome Project (Das Human Genome Project war ein internationales wissenschaftliches Forschungsprojekt mit dem Ziel, die Sequenz der Nukleotidbasenpaare, aus denen die menschliche DNA besteht, zu bestimmen und alle Gene des menschlichen Genoms sowohl aus physikalischer als auch aus funktioneller Sicht zu identifizieren und abzubilden).