Molekulare Wirkungsweise der Gene

Bestätigung der Ein-Gen-Eins-Enzym-Hypothese (Die Ein-Gen-Eins-Enzym-Hypothese ist die Idee, dass Gene durch die Produktion von Enzymen wirken, mit jedem Gen, das für die Produktion eines einzelnen Enzyms verantwortlich ist, das wiederum einen einzelnen Schritt in einem Stoffwechselweg beeinflusst) am Beispiel der PKU (Phenylketonurie (Phenylketonurie ist ein angeborener Stoffwechselfehler, der zu einem verminderten Stoffwechsel der Aminosäure Phenylalanin führt))
Ursache und Behandlungsmöglichkeiten:
Die Ursache für die Ausscheidung von Phenylbrenztraubensäure im Urin ist ein Enzymdefekt. Das Enzym heißt Phenylalaninhydroxylase (Phenylalaninhydroxylase ist ein Enzym, das die Hydroxylierung der aromatischen Seitenkette von Phenylalanin zur Bildung von Tyrosin katalysiert) (in den folgenden Gleichungen mit H abgekürzt.) und normalerweise katalysiert (Katalyse ist die Erhöhung der Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch die Beteiligung einer zusätzlichen Substanz namens Katalysator ) die Umwandlung der Aminosäure Phenylalanin in die Aminosäure Tyrosin. Der Verlust des Enzyms (Enzyme sind makromolekulare biologische Katalysatoren) blockiert diesen Schritt. Stattdessen wird Phenylalanin in andere Verbindungen umgewandelt, einschließlich der bereits erwähnten Phenylbrenztraubensäure (Brenztraubensäure ist die einfachste der alpha-Ketosäuren mit einer Carbonsäure und einer Ketonfunktion). E

s liegt also ein Stoffwechselfehler vor.
Die schwerwiegendsten Folgen der Krankheit, geistige Behinderung und Schwachsinn, beruhen auf den Auswirkungen falsch gebildeter Stoffwechselprodukte. Die Kenntnis dieses Zusammenhangs eröffnet die bisher einzige Möglichkeit der Behandlung. Phenylalanin gelangt als Eiweißkomponente mit der Nahrung in den Körper. Der menschliche Körper kann Phenylalanin nicht selbst synthetisieren; es gehört zu den essentiellen Aminosäuren. Es ist nur im Stoffwechsel als Vorläufer von Tyrosin von größerer Bedeutung.
Tyrosin wird auch mit dem Protein (Proteine sind große Biomoleküle oder Makromoleküle, die aus einer oder mehreren langen Ketten von Aminosäureresten bestehen) aufgenommen.
(In bestimmten Bakterien (Bakterien bilden eine große Domäne prokaryontischer Mikroorganismen), die unter minimalen Bedingungen wachsen sollen, das Phenylalanin beseitigt die Wachstumsbeschränkung) Vorbeugung der Krankheitssymptome durch eine weitgehend phenylalaninhaltige Ernährung (Phenylalanin ist eine α-Aminosäure mit der Formel) -arm / -frei und Tyrosin (Tyrosin oder 4-Hydroxyphenylalanin ist eine der 20 Standardaminosäuren, die von Zellen zur Synthese von Proteinen verwendet werden). Dies muss so früh wie möglich beginnen und bis zum Alter von 10 Jahren beobachtet werden.

genetischer Code Zeichen des genetischen Codes: vier verschiedene Basen
Anzahl der Basen fÃ?r die Informationseinheit für eine Aminosäure: bei 2 Basen können nur 16 Aminosäuren mit 3 Basen kodiert werden 64 Aminosäuren können kodiert werden (4³).
Die DNA-Informationseinheit für eine Aminosäure besteht aus einer spezifischen Sequenz von 3 Basen (Basentriplett).
Eigenschaften des genetischen Codes:

1. kommafrei

 

1. es ist degeneriert (20

Aminosäuren

1. von 64 Tripletten kodiert)

 

es ist universell

Ribonukleinsäure (RNA (Ribonukleinsäure ist ein polymeres Molekül, das in verschiedenen biologischen Rollen bei der Kodierung, Dekodierung und Regulation essentiell ist, und Genexpression) ) Bestehen aus Nukleotiden (Nukleotide sind organische Moleküle, die als Monomereinheiten zur Bildung der Nukleinsäurepolymere DNA und RNA dienen, die beide essentielle Biomoleküle in allen Lebensformen auf der Erde sind), wie DNA
Unterschiede zur DNA: Zucker ist Ribose (Ribose ist ein Kohlenhydrat mit der Formel C5H10O5; spezifisch ist es ein Pentose-Monosaccharid mit linearer Form H–4-H, das alle Hydroxylgruppen auf der gleichen Seite in der Fischer-Projektion aufweist) (anstelle von Desoxyribose (Desoxyribose, genauer gesagt 2-Desoxyribose, ist ein Monosaccharid mit idealisierter Formel H—3-H) )
die Base Thymin (Thymin ist eine der vier Nukleobasen in der Nukleinsäure der DNA, die durch die Buchstaben G-C-A-T dargestellt werden), ersetzt durch Uracil (Uracil ist 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).
RNA ist ein Einzelstrang
RNA tritt in 3 verschiedenen funktionellen Formen auf

1. t-RNA

 

1. m-RNA

 

Ribosomen RNA (r-RNA)

t-RNA: Selektion und Transport spezifischer Aminosäuren zu Ribosomen
m-RNA: überträgt Informationen als Matrix an die Ribosomen (Das Ribosom ist eine komplexe molekulare Maschine, die in allen lebenden Zellen vorkommt und als Ort der biologischen Proteinsynthese dient).
Codogen: Ein Triplett der DNA, das ein Trinukleotid (Triplett der RNA) der m-RNA während der Transkription bestimmt (Transkription ist der erste Schritt der Genexpression, bei dem ein bestimmtes Segment der DNA durch das Enzym RNA-Polymerase in die RNA kopiert wird).
Codon: Ein Triplett von RNA, an das sich die mit Aminosäuren beladene t-RNA (Aminosäuren sind organische Verbindungen mit Amin- und Carboxylgruppen sowie einer für jede Aminosäure spezifischen Seitenkette) während der Translation anlagern kann, wenn sie ein komplementäres Triplett, Anticodon, aufweist.
Anticodon: Das ungepaarte Triplett in jeder t-RNA (Eine Transfer-RNA ist ein Adaptermolekül aus RNA, typischerweise 76 bis 90 Nukleotide lang, das als physikalische Verbindung zwischen der mRNA und der Aminosäuresequenz von Proteinen dient), das mit einem komplementären Triplett interagieren kann, dem Codon (Der genetische Code ist das Regelwerk, nach dem Informationen, die im genetischen Material kodiert werden, von lebenden Zellen in Proteine übersetzt werden).

Methoden der Gentechnik
Schema:

1. Bakterienzelle mit Ring-DNA,

Plasmid

1. (kann zwischen Zellen ausgetauscht werden)

 

1. Plasmid wird aus der Zelle entfernt

 

1. Ein Schneideenzym (Restriktionsenzym (Ein

Restriktionsenzym

1. oder Restriktionsendonuklease ist ein Enzym, das DNA an oder in der Nähe von spezifischen Erkennungsnukleotidsequenzen schneidet, die als Restriktionsstellen bekannt sind) ) bricht das Plasmid auf (Palindrom (Ein

Palindrom

1. ist ein Wort, eine Phrase, eine Zahl oder eine andere Zeichenfolge, die dasselbe rückwärts wie vorwärts liest, z.B. Madame oder Racecar).

 

1. Schneideenzym trennt den Einbau von der Spender-DNA

 

1. Einbau passt in den Plasmidring

 

1. Adhäsive Enzyme (“Ligasen”) verbinden den Einbau mit dem Plasmid.

 

1. Das Plasmid (Ein Plasmid ist ein kleines

DNA-Molekül

1. innerhalb einer Zelle, das physikalisch von einer chromosomalen DNA getrennt ist und sich unabhängig replizieren kann) wird dem Bakterium wieder zugegeben.

 

Das hinzugefügte Gen beginnt mit der Insulinproduktion (Insulin ist ein Peptidhormon, das von Betazellen der Pankreasinseln produziert wird).

Zucht
Zeigen Sie es: Rettungsleine
Standfestigkeit
Verträglichkeit von Trockenheit / Frost
Resistenz gegen Krankheiten
Verlust der natürlichen Verbreitungskapazität
Bitterstoffverlust
situative Fähigkeit
Die Zuchtziele werden durch Selektion und Kombinationszucht erreicht.
In der Kombinationszucht werden geeignete Elternpflanzen sorgfältig ausgewählt. Diese werden gezielt durch künstliche Bestäubung gekreuzt. Unter den Nachkommen werden diejenigen mit den besten Kombinationen mit den günstigsten Eigenschaften für die weitere Vermehrung ausgewählt.

1. Kombinationsrassen nutzen die Vielfalt der Natur

 

1. Mutationszüchtung (Mutationszüchtung, manchmal auch als “Variationszüchtung” bezeichnet, ist der Prozess der Exposition von Samen gegenüber Chemikalien oder Strahlung, um Mutanten mit erwünschten Eigenschaften zu erzeugen, die mit anderen Sorten gezüchtet werden sollen): Gene werden durch ionisierende Strahlung (ionisierende Strahlung ist Strahlung, die genügend Energie trägt, um Elektronen von Atomen oder Molekülen zu befreien und sie dadurch zu ionisieren) oder chemische Mutagene künstlich verändert. Genmutationen erfolgreicher als

Spontanmutationen

1. (Genmutation)

 

1. Polyploidie in Kulturen

 

1. Polyploidie beim Menschen unbekannt, selten bei Tieren.

 

1. nur geradzahlige

Polyploide

1. (4n, 6n,….) sind reproduktionsfähig

 

1. Entwicklung polyploider Zellen durch: gestörte Mitose bei defektem Spindelapparat (In der Zellbiologie bezieht sich der Spindelapparat auf die zytoskelettale Struktur eukaryontischer Zellen, die sich bei der Zellteilung zur Trennung von Schwesterchromatiden zwischen Tochterzellen bildet).

 

1. Verhinderung der Zellteilung (Zellteilung ist der Prozess , bei dem sich eine Mutterzelle in zwei oder mehr Tochterzellen teilt): Endomitose (In der Zellbiologie ist Mitose ein Teil des Zellzyklus, wenn replizierte Chromosomen in zwei neue Kerne getrennt werden) ohne Öffnung der Kernmembran (Eine Kernmembran, auch bekannt als Nucleolemma oder Karyotheka, ist die Phospho-Lipid-Doppelschichtmembran, die das genetische Material und den Nucleolus in eukaryontischen Zellen umgibt).

 

1. Auswirkungen auf Zellen und Organe:
   1. multiplizierter Chromosomensatz

 

1. 1. größeres Kernvolumen

 

1. 1. größere Zellen

 

1. 1. Erweiterung der Anlage (Gigas-Anlage)

 

1. 1. Beispiel: Rose mit 16 Chromosomensätzen

 

1. 1. Experimentelle Generierung durch Kollektiveizin: hemmt die Bildung der Kernspindel, verhindert die Trennung von Homologen.

 

1. 1. Pflanzen mit einer ungeraden Anzahl von Chromosomensätzen (Triploid, Pentaploid) sind in ihrer Fortpflanzungsfähigkeit gestört. Die Paarung von

homologen

1. 1. Chromosomen bei der

Meiose

1. 1. (Meiose ist eine spezielle Form der Zellteilung, die die Chromosomenzahl um die Hälfte reduziert und vier haploide Zellen erzeugt, die sich jeweils genetisch von der Mutterzelle unterscheiden, die sie hervorgebracht hat) ist nur mit geraden Chromosomensätzen möglich. Triploide

Pflanzen

1. 1. können keine Samen bilden.

Kultivierter Weizen vereint das Genom von 3 Vorfahren
In der Vergangenheit wurden verschiedene Getreidesorten chargenweise angebaut. Wilde Gräser wuchsen an den Rändern der Felder und zwischen den Getreidepflanzen. Von Zeit zu Zeit gab es zufällige Kreuzungen zwischen Getreide und Wildpflanzen. Obwohl Bastarde in der Regel unfruchtbar sind (Maultiersterilität). In seltenen Fällen kann ein solcher Bastard jedoch fortpflanzungsfähig werden: wenn eine Genmutation die Anzahl der Chromosomen verdoppelt. Eine der wichtigsten Arten ist der Samenweizen mit 42 Chromosomen . Diese stammen von 3 Vorfahren: primitives Getreide und Wildgräser mit je 14 Chromosomen.
allopolyploid: Polyploid (Polyploide Zellen und Organismen sind solche, die mehr als zwei gepaarte Chromosomensätze enthalten), deren Chromosomen (Ein Chromosom ist ein DNA-Molekül mit einem Teil oder dem gesamten genetischen Material eines Organismus) von verschiedenen Eltern stammen.
hybride Züchtung (kommerzielle Züchtung)
Kreuzt man 2 reine Linien, die man durch fortgesetzte Selbstbestäubung erhält (Selbstbestäubung ist, wenn Pollen derselben Pflanze das Stigma einer Blüte oder der Eizelle erreichen) oder Inzucht, erhält man eine Hybridform, die in vielerlei Hinsicht die beiden Elternlinien übertrifft.
Heterose-Effekt
Charakteristisch für Heterosis (Heterosis, hybride Vitalität oder Outbreeding Enhancement, ist die verbesserte oder erhöhte Funktion jeder biologischen Qualität bei einem hybriden Nachwuchs):
tritt nur in F1 auf und kann nicht fixiert werden.

Zwei Methoden der Gentechnik (Gentechnik , auch Gentechnik genannt, ist die direkte Manipulation des Genoms eines Organismus mittels Biotechnologie) Transformation: einige Zellen absorbieren leicht DNA (Desoxyribonukleinsäure ist ein Molekül, das die genetischen Anweisungen für Wachstum, Entwicklung, Funktion und Vermehrung aller bekannten lebenden Organismen und vieler Viren trägt) Moleküle und binden sie in ihre Zellkerne ein (in der Zellbiologie der Kern (pl) (Schrotflintenprozess).
Protoplate-Fusion: Fusion von Zellen ohne Zellwände