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Biologie · Genetik, Evolution und Ökologie
Das Genom ist die gesamte DNA einer Zelle. Die Lektion zeigt ihre Verpackung zu Chromosomen und erklärt, warum nur ein kleiner Teil Proteine codiert.
Die DNA liegt im Kern auf 46 Chromosomen, um Histone gewickelt und mehrfach aufgerollt. Nur ein kleiner Teil davon codiert für Proteine.
Das Genom ist die gesamte DNA einer Zelle, das Transkriptom sind alle ihre RNA-Moleküle, das Proteom alle ihre Proteine. Das Proteom ist größer als die Zahl der Gene, weil ein Gen durch alternatives Spleißen mehrere Proteine liefern kann. → Ausführlich in: Proteomik
In der Interphase liegt die DNA locker als Chromatin vor. Erst zur Teilung verdichtet sie sich zu sichtbaren Chromosomen, die nach der S-Phase aus zwei Schwesterchromatiden bestehen.
Jedes Chromosom hat ein Zentromer und zwei Telomere. Am Zentromer setzen die Spindelfasern an. Es teilt das Chromosom in einen kurzen p-Arm (p wie petit) und einen langen q-Arm.
Telomere sind die Enden: vielfach wiederholte Sequenzen, die vor Abbau schützen und sich mit jeder Teilung verkürzen. → Ausführlich in: Replikation
Die DNA einer Körperzelle ist gestreckt etwa 2 m lang und passt in einen Kern von wenigen Mikrometern. Das gelingt in Stufen:
Chromatin ist DNA mit assoziierten Proteinen: Histonen und Nicht-Histon-Proteinen wie Enzymen. Histone sind reich an Lysin und Arginin, damit basisch und positiv geladen. Sie binden die negative DNA durch elektrostatische Anziehung, nicht durch kovalente Bindungen.
| Form | Packung | Gene |
|---|---|---|
| Euchromatin | locker | meist aktiv |
| Heterochromatin | dicht | meist abgeschaltet |
Heterochromatin liegt an Zentromeren, Telomeren und im stillgelegten X der Frau und bleibt auch in der Interphase dicht gepackt.
Die Packung ist nicht starr: Enzyme und Histonmodifikationen lockern oder verdichten das Chromatin. Acetylierte Histone lockern es, so wird ein Gen ablesbar. → Ausführlich in: Epigenetik, Vererbung des Geschlechts
Die RNA-Polymerase und die Transkriptionsfaktoren kommen nur an die DNA heran, wenn sie nicht dicht verpackt ist.
Nur etwa 1,5 % des Genoms codieren Proteine (die codierenden Teile der Exons). Alles andere ist nicht-kodierende DNA: Introns, regulatorische Sequenzen und viele Wiederholungen.
Sie ist kein Abfall, sondern dient der Regulation, der Chromosomenstruktur und dem Schutz der Erbinformation. Zwei Menschen unterscheiden sich nur in etwa 0,1 % ihrer DNA.
Etwa die Hälfte des Genoms ist repetitive DNA. Sie kommt in zwei Formen vor:
Ein Gen ist eine Funktionseinheit der DNA, die die Information für eine RNA enthält, meist für ein Protein. Bei Eukaryoten ist es unterbrochen:
Der Promotor (mit TATA-Box) startet die Transkription, Enhancer und Silencer verstärken oder dämpfen sie aus der Ferne, Exons codieren, Introns werden herausgespleißt. → Ausführlich in: Aufbau eukaryotischer Gene
Die DNA wird zu einer prä-mRNA transkribiert. Cap, Poly-A-Schwanz und Spleißen machen daraus die reife mRNA, die der Kern verlässt.
Ribosomen übersetzen sie nach dem genetischen Code in eine Aminosäurekette. → Ausführlich in: Informationsfluss, RNA und Splicing, Genetischer Code, Proteinsynthese
Interaktive Darstellung
Deine AufgabeGib einen Thyminanteil T vor und errechne daraus die Anteile von A, G und C. Warum gelten A = T und G = C — und warum betragen Purine (A + G) wie Pyrimidine (T + C) je 50 %?
Schrittfolge
Deine AufgabeDurchlaufe die Schritte der eukaryotischen Transkription und RNA-Prozessierung: Verfolge, wie die Prä-mRNA entsteht, welche Modifikationen (5'-Cap, Poly-A-Schwanz, Spleißen der Introns) erfolgen und wie die reife mRNA den Zellkern verlässt.
Schritt 1 von 5
