DNA als Erbträger: Gen, Genom und Merkmal
Wie die DNA Erbinformation speichert, was ein Gen ist und wie Gene und Merkmale über Polygenie und Polyphänie zusammenhängen.
Das Wichtigste in Kürze
- Die DNA ist der Träger der Erbinformation; ihre Gene sind als Nucleotidsequenz codiert.
- Die Nucleotidsequenz der DNA legt die Aminosäuresequenz der Proteine fest.
- Ein Gen ist eine definierte Nucleotidsequenz, die an der Ausprägung eines Merkmals beteiligt ist; das Genom kann identische Gene mehrfach enthalten (Genwiederholungen, z. B. rRNA-Gene).
- Der Phänotyp ist die Gesamtheit der Merkmale, der Genotyp die Gesamtheit der Erbanlagen.
- Polygenie: mehrere Gene bilden ein Merkmal aus; Polyphänie (Pleiotropie): ein Gen beeinflusst mehrere Merkmale.
Worum es geht
Jede Zelle trägt in ihrer DNA die Anleitung für ihre Proteine. Wer versteht, wie aus einer Basenfolge ein Merkmal wird, versteht auch, warum Mutationen Krankheiten auslösen und wie gentechnisch hergestellte Arzneistoffe wie Humaninsulin entstehen.
Erbinformation in der DNA
Alle Zellen speichern ihre Erbinformation in der DNA. Die Information steckt in der Reihenfolge der vier Basen A, T, G und C, also in der Sequenz. Den Aufbau der Bausteine findest du unter Nucleotide.
Die Zelle liest diese Information in zwei Schritten. Bei der Transkription wird ein DNA-Abschnitt in mRNA umgeschrieben. Bei der Translation wird die mRNA in eine Aminosäurekette übersetzt.
DNA codiert Proteine
Die Erbfaktoren, die Gene, sind in der DNA codiert. Die Nucleotidsequenz eines Gens legt fest, in welcher Reihenfolge Aminosäuren zu einem Protein verknüpft werden. Sie bestimmt also die Aminosäuresequenz.
Je drei Basen stehen für eine Aminosäure. Die Regeln dieser Zuordnung beschreibt der genetische Code. Man kann sich die DNA wie einen Text vorstellen: Ändert sich ein Buchstabe, kann sich die Bedeutung des ganzen Wortes ändern. Genauso kann eine veränderte Basenfolge ein verändertes Protein ergeben.
Genbegriff
Ein Gen ist eine definierte Nucleotidsequenz, die an der Ausprägung eines Merkmals beteiligt ist. Zu einem Gen gehören neben der codierenden Sequenz auch regulatorische Abschnitte wie der Promotor.
Das Genom ist die Gesamtheit der Erbinformation einer Zelle oder eines Organismus. Ein Gen muss darin nicht nur einmal vorkommen. Viele Genome enthalten identische Gene in mehreren Kopien, sogenannte Genwiederholungen. Beispiele sind die Gene für ribosomale RNA und für Histone. So kann die Zelle große Mengen dieser Produkte rasch bilden.
Gene und Merkmale
Der Genotyp ist die Gesamtheit der Erbanlagen eines Organismus. Der Phänotyp ist dagegen die Gesamtheit seiner Merkmale, vom Aussehen bis zu biochemischen Eigenschaften. Ein einzelnes Merkmal heißt Phän. Der Phänotyp entsteht aus dem Genotyp im Zusammenspiel mit der Umwelt.
Gene und Merkmale stehen selten eins zu eins zueinander. Bei der Polygenie sind mehrere Gene an der Ausbildung eines Merkmals beteiligt. Ein Beispiel ist die Körpergröße des Menschen. Bei der Polyphänie, auch Pleiotropie genannt, beeinflusst ein Gen mehrere Merkmale. Bei der Phenylketonurie etwa verursacht ein Defekt im Gen der Phenylalanin-Hydroxylase sowohl eine gestörte Hirnentwicklung als auch eine hellere Pigmentierung von Haut und Haaren.
Der Wortteil verrät die Richtung: Poly-gen-ie heißt viele Gene für ein Merkmal, Poly-phän-ie heißt viele Phäne aus einem Gen.
Quiz
Aussage 1
Als Phänotyp bezeichnet man die Gesamtheit der Erbanlagen eines Organismus.
Die Gesamtheit der Erbanlagen ist der Genotyp. Der Phänotyp ist die Gesamtheit der Merkmale.
Aussage 2
Ein Genom kann dasselbe Gen in mehreren identischen Kopien enthalten.
Solche Genwiederholungen gibt es zum Beispiel bei den Genen für ribosomale RNA und für Histone.
Aussage 3
Wenn ein einzelnes Gen gleichzeitig mehrere Merkmale eines Organismus beeinflusst, spricht man von Polygenie.
Das ist Polyphänie (Pleiotropie). Polygenie bedeutet umgekehrt, dass mehrere Gene an einem Merkmal beteiligt sind.
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