edubun
Deutsch

Genetik

Ein kurzes Stück menschlicher DNA in 3D: Du kannst die Doppelhelix drehen, sie öffnen, zusehen, wie sie sich kopiert, und verfolgen, wie ein Gen abgelesen wird. Danach geht es von Genen und Basenpaaren über Chromosomen, Mendels Erbsen und Punnett-Quadrate bis zu Mutationen und den Werkzeugen, mit denen man DNA kopiert, liest und verändert. Die Inhalte sind allgemeine Informationen und ersetzen keine medizinische oder genetische Beratung.

Fortschritt

Über diesen Kurs

Friedrich Miescher beobachtete die DNA erstmals im späten 19. Jahrhundert (1800er-Jahre), aber jahrzehntelang hielten die meisten Wissenschaftler sie für zu einfach, um Erbinformation zu tragen, und erwarteten, dass Proteine diese Aufgabe übernehmen. Im Jahr 1953 zeigten die Arbeiten von James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins und Rosalind Franklin, dass sie eine Doppelhelix ist. Franklins Röntgenbeugungsbilder waren die entscheidenden Daten, die Watson und Crick für ihr Modell nutzten. Watson, Crick und Wilkins erhielten 1962 den Nobelpreis; Franklin war 1958 gestorben, und der Preis wird nicht nach dem Tod verliehen.

Die sieben Einheiten führen vom Molekül zu den Werkzeugen. Zuerst kommen Gene und DNA: Eine menschliche Zelle enthält etwa 3 Milliarden Basen, und nur etwa 1 Prozent davon codieren für Proteine. Es folgen die Basenpaare, bei denen jede Stufe der Leiter 0.34 nm ansteigt und zehn Stufen eine Windung von 3.4 nm ergeben. Chromosomen erklären, wie etwa 2 Meter DNA in eine Zelle passen. Dann kommt Mendel: 1865 berichtete er von Kreuzungen an fast 30 000 Erbsenpflanzen, doch kaum jemand nahm Notiz davon, bis andere Wissenschaftler seine Arbeit 1900 wiederentdeckten. Kreuzungsquadrate sagen voraus, dass zwei Yy-Pflanzen in einem von vier Fällen grüne Samen ergeben. Mutationen zeigen, dass der Austausch eines A gegen ein T an der 20. Base des Beta-Globin-Gens die Variante ergibt, die hinter der Sichelzellkrankheit steckt, und bei der DNA-Technik erfährst du, dass 30 PCR-Zyklen etwa eine Milliarde Kopien ergeben. Mit dem 3D-DNA-Modell kannst du die Helix drehen, aufspalten und beim Kopieren zusehen. Ein zweites Labor stellt Kreuzungen von Vv × Vv-Pflanzen nach.

Dies sind allgemeine Informationen, keine medizinische oder humangenetische Beratung.

Bevor du anfängst

Gene sitzen in Zellen, deshalb ist Zellen der natürliche Einstieg, wenn Zellkern und Chromosomen neu für dich sind. Für Mendels Kreuzungen und Punnett-Quadrate brauchst du nur einfache Brüche wie ein Viertel, die Brüche behandelt.

Wenn du fertig bist

Danach kannst du die drei Bestandteile eines Nukleotids benennen, A mit T und C mit G paaren und erklären, warum ein Codon drei Basen braucht. Du sagst das Verhältnis 3 zu 1 bei Mendels Erbsen voraus, füllst ein Punnett-Quadrat für eine YyRr-Kreuzung aus, erkennst eine Punktmutation wie die hinter der Sichelzellanämie und zählst PCR-Kopien nach einer bestimmten Zahl von Zyklen.

  1. 1Gene und DNAEin menschlicher Chromosomensatz enthält etwa 3 Milliarden DNA-Basenpaare; rund 1 Prozent seiner Sequenz codiert Proteine.
  2. 2BasenpaareJede Stufe der DNA-Leiter steigt um 0.34 nm, und zehn Stufen ergeben eine volle Windung von 3.4 nm.
  3. 3ChromosomenAneinandergereiht wäre die DNA einer einzigen menschlichen Zelle etwa 2 Meter lang.
  4. 4Mendels Erbsenpflanzen1865 berichtete ein Mönch in Brünn über Kreuzungen von fast 30 000 Erbsenpflanzen, und immer wieder tauchte dasselbe Verhältnis von 3 zu 1 auf.
  5. 5Punnett-QuadrateEin Raster aus 2 mal 2 Feldern sagt voraus, dass zwei Yy-Erbsenpflanzen in einem von vier Fällen grüne Samen hervorbringen.
  6. 6MutationenWird im Beta-Globin-Gen die 20. Base von A zu T, entsteht die Variante, die der Sichelzellkrankheit zugrunde liegt.
  7. 7DNA-TechnologieDreißig PCR-Zyklen machen aus einem DNA-Stück rund eine Milliarde Kopien.
Quellen zu diesem Kurs (11)
  • NHGRI "Deoxyribonucleic Acid (DNA) Fact Sheet" (genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Deoxyribonucleic-Acid-Fact-Sheet)
  • "Chromosomes Fact Sheet" (genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Chromosomes-Fact-Sheet)
  • "Human Genome Project" and its timeline (genome.gov/human-genome-project, genome.gov/human-genome-project/timeline)
  • "Telomere-to-Telomere" (genome.gov/about-genomics/telomere-to-telomere)
  • "Polymerase Chain Reaction (PCR) Fact Sheet" (genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Polymerase-Chain-Reaction-Fact-Sheet)
  • "What is Genome Editing?" (genome.gov/about-genomics/policy-issues/what-is-Genome-Editing)
  • "Human Genomic Variation" (genome.gov/about-genomics/educational-resources/fact-sheets/human-genomic-variation)
  • OpenStax Biology 2e , 12.1 "Mendel's Experiments and the Laws of Probability", 12.2 "Characteristics and Traits", 14.2 "DNA Structure and Sequencing", 14.6 "DNA Repair" (openstax.org/books/biology-2e)
  • MedlinePlus Genetics "HBB gene" and "Sickle cell disease" (medlineplus.gov/genetics)
  • NCBI RefSeq NM_000518.5 (HBB coding sequence) and ClinVar VCV000015333 (c.20A>T, p.Glu7Val)
  • Nobel Prize in Chemistry 2020 summary (nobelprize.org/prizes/chemistry/2020/summary)

Abgerufen: 2026-10-17