Genetik

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 20. September 2017
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Die Genetik ist die Lehre der Vererbung und beschäftigt sich mit den Erbinformationen und deren Weitergabe. Bei der Genetik werden sowohl der Aufbau als auch die Funktionen der Gene näher untersucht. Sie gehört als Vererbungslehre zu einem Teilgebiet der Biologie und untersucht individuelle Merkmale, die über mehrere Generationen weitergegeben werden.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Genetik?

Schon Johann Wolfgang von Goethe befasste sich unter anderem mit der Morphologie der Pflanzen. Dabei prägte er das Wort „genetisch“, das aber zu seiner Zeit noch in Verbindung mit der Embryologie und romantischen Naturphilosophie stand. Die genetische Methode des 19. Jahrhunderts war die Untersuchung der Ontogenese von Organismen, also deren Entwicklung als Einzelwesen oder als einzelner Organismus. Der Gegensatz zur Ontogenese war die Stammesentwicklung, Phylogenese genannt.

Tatsächlich wurde das Wort „genetisch“ schließlich zur Genetik als bezeichnete Forschungsdisziplin des britischen Genetikers William Bateson. Das war 1905 und er war es auch, der dieses Wort prägte. Genetik war dabei die Erbbiologie und die auf den Menschen bezogen Humangenetik, die sich trauriger Weise gerade 1940 in Deutschland etablierte, als man zur Rassenhygiene aufrief.

Die Genetik und ihre Fachausrichtung sind daher relativ modern und jung. Erst im 18. und 19. Jahrhundert kamen erste intensivere Vorstellungen über den natürlichen Vererbungsprozess auf. Der Begründer ist der Augustinermönch und Lehrer Gregor Mendel, bekannt für seine Kreuzungsexperimente mit Blumen, Pflanzen und Erbsen, die er auswertete und darüber die nach ihm bezeichneten Mendelschen Regeln entwarf. Er erkannte eine grundlegende Gesetzmäßigkeit bei der Vererbung der Anlagen auf die Nachkommen. Die von Mendel aufgestellten Regeln begründeten die klassische Genetik, die wiederum zur Zytogenetik führte, samt der Entdeckung der Struktur, Anzahl und Gestalt der Chromosomen die als Träger der Erbinformation fungierten.

Die Genetik ist die Lehre der Vererbung und beschäftigt sich mit den Erbinformationen und deren Weitergabe. Bei der Genetik werden sowohl der Aufbau als auch die Funktionen der Gene näher untersucht.

Die Mendelschen Regeln gelten nur für Organismen, die diploid sind und haploide Keimzellen besitzen, demnach von beiden Eltern jeweils einen Chromosomensatz mitbekommen haben. Das trifft auf die meisten Pflanzen und Tiere zu. Mendel nahm dabei Erbsennsamen und Blüten, deren Merkmale, Farbe und Form er genauer untersuchte. Seine Erkenntnisse wurden allerdings, obwohl schon vierzig Jahre vorher von ihm festgehalten, erst 1900 anerkannt. Andere Biologen und Botaniker kamen zu ähnlichen Ergebnissen und entdeckten dazu noch die Chromosomen. Beide Theorien und Regeln wurden verbunden und sind heute Gemeingut der Genetik.

Natürlich sind weitere genetische Phänomene erforscht worden, die von den Mendelschen Gesetzen abweichen, z. B. die Genkopplung. Daher sind die Regeln nach Mendel mittlerweile ungebräuchlich geworden.

Behandlungen & Therapien

Das Erbgut, auch Genom genannt, spielt eine wesentliche Rolle für die Genetik. Dieses kann sowohl Lebewesen als auch Viren betreffen. Das Genom ist die Gesamtheit materieller Träger aller vererbten Informationen einer Zelle oder eines Virus‘. Hierbei werden die DNA, die Chromosomen und die RNA bei Viren erforscht. De Genetik beschäftigt sich demnach mit dem Aufbau von Genomen und den Wechselwirkungen bei den Genen. Sie ist ein wesentliches Teilgebiet der Genetik.

Beim Menschen umfasst das Genom 46 Chromosomen und 3 Milliarden Basenpaare. Letztere bestehen aus etwa 80 Prozent undefinierter DNA und 20 Prozent gencodierender DNA. Den Stoffwechsel regeln etwa 10 Prozent davon, 90 Prozent wiederum dienen der zellspezifischen Genexpression. Darunter wiederum wird die Biosynthese der Proteine verstanden, anhand derer die genetischen Informationen und ihrer benötigten Prozesse ausgemacht werden können.

Auch die Molekulargenetik ist ein wesentlicher Teil der Genetik, die 1940 begründet wurde. Diese setzt sich mit der Biosynthese, der Struktur und den Funktionen der DNA und RNA auseinander, letztere auf molekularer Ebene. Auch beobachtet sie, wie diese mit Proteinen interagieren und sich untereinander verhalten.

Das Teilgebiet der Genetik umfasst viele Felder, darunter neben der Genetik auch die Biochemie oder Biologie. Hier spielen die molekularen Grundlagen der Weitervererbung eine wesentliche Rolle, die Vervielfältigung der DNA in einer Zelle oder der Makromoleküle und ihre Veränderungen des Informationsgehalts, was dann z. B. als Mutation auftreten kann. Bei der Replikation entstehen beispielsweise immer genaue Verdoppelungen der DNA und sie tritt auch nur in einer ganz speziellen Phase des Zellenzyklus auf. Zelluläre und genetische Verdoppelung führt zu einer Vermehrung der Bakterien und Urbakterien. Bei der RNA der Viren wiederum werden die Enzyme und Ausgangsstoffe der Wirtszelle benutzt.

Ebenfalls ein Bereich der Genetik ist die Epigenetik, die sich mit der Weitergabe der Eigenschaften aller Nachkommen beschäftigt, die keine Abweichungen der DNA-Sequenz aufweisen, sondern Änderungen in der Genregulation.

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Diagnose & Untersuchungsmethoden

Ob nun z. B. Nikotin- oder Alkoholsucht vererbbar ist, ist ebenfalls Teil der Genetik. Da die Erbanlagen und ihre Erbsubstanz für die Nachkommen erhebliche Auswirkungen haben, das Erbgut samt Struktur, Funktion und Merkmale verschlüsselt ist, treten auch immer wieder Erkrankungen auf, deren Ursache in einer Veränderung der DNA zu suchen ist. Hierbei wird von Erbkrankheiten gesprochen, die meistens nicht im Kindesalter, sondern bereits im Erwachsenenalter auftreten.

Die DNA liegt hauptsächlich im Zellkern. Sobald das Erbgut Fehler aufweist, werden die genetischen Vorgänge in den Zellen gestört. Mukoviszidose oder das Down-Syndrom sind beispielsweise zwei der Erkrankungen, die aufgrund eines veränderten Erbguts auftreten können. Diese Veränderungen werden entweder durch den Samen des Vaters oder die Eizelle der Mutter an die nächste Generation weitervererbt, müssen dabei auch nicht immer in der nachfolgenden Generation auftreten, sondern können auch Generationen überspringen.

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Quellen

  • Buselmaier, W. et al.: Humangenetik für Biologen. Springer Verlag, Berlin Heidelberg 2005
  • Hennig, W.: Genetik. Springer, Berlin 1995
  • Murken, J., Grimm, T., Holinski-Feder, E., Zerres, K. (Hrsg.): Taschenlehrbuch Humangenetik. Thieme, Stuttgart 2011

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