Einweisung
Hier wird die Genetik erklärt.
Genetik
Synonym: Vererbungslehre
Englisch: genetics
Die Genetik ist ein Teilgebiet der Biologie, die sich mit Vererbung beschäftigt. Der wissenschaftliche Gegenstand der Genetik ist die DNA, ihre Organisation in Genen, ihre Veränderung durch Mutationen und ihre Vererbung an die nächste Generation.
Teilbereiche
Genetik wird in 6 Teilbereiche aufgeteilt:
- Klassische Genetik
- Zytogenetik
- Molekulargenetik
- Populationsgenetik
- Ökologische Genetik
- Epigenetik
Klassische Genetik
Die klassische Genetik ist ein Teilgebiet der Genetik, das sich mit den Kombinationen der Gene mithilfe von Kreuzungsexperimenten, und deren phänotypischen Ausprägungen beschäftigt. Als Begründer der klassischen Genetik gilt Gregor Mendel.
Zytogenetik
1 Definition
Unter dem Begriff Zytogenetik ist ein Teilbereich der Genetik zu verstehen, in der die mikroskopische Betrachtung von zellulären Bestandteilen des Erbgutes im Mittelpunkt steht. Die relevanten Bestandteile der Zelle sind hierbei v. a. die Chromosomen. Die Zytogenetik bedient sich auf vielfältige Art und Weise des Verfahrens der Lichtmikroskopie.
2 Wichtige Untersuchungen
Die Zytogenetik konzentriert sich insbesondere auf die Betrachtung und Untersuchung der chromosomalen Strukturen innerhalb der Zelle. Dabei wird nach Anzahl, Gestalt, Struktur, aber v. a. auch nach strukturellen Anomalien und deren möglichen Auswirkungen auf den Organismus Ausschau gehalten.
3 Verfahren
Wie erwähnt ist die Lichtmikroskopie eine unverzichtbare Methode der Zytogenetik. Weitere wichtige Untersuchungsmethoden sind die Rasterelektronenmikroskopie, sowie die Transmissionselektronenmikroskopie, bei der ultra-kleine Partikel des Erbgutes begutachtet werden können. Ebenfalls ein sehr wichtiger methodischer Bestandteil der Zytogenetik ist die Chromosomen-Bänderungsanalyse. Dieses Verfahren dient der Identifikation von chromosomalen Anomalien, wie Translokationen oder Trisomien.
4 Molekulare Zytogenetik
Seit den 1990er Jahren spezialisiert sich die Molekulare Zytogenetik als moderner Teilbereich heraus. Zentrales technisches Untersuchungsverfahren ist hier die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH). Sie ermöglicht die Identifikation von Interphasekernen und Metaphase-Chromosomen.
Molekulargenetik
1 Definition
Molekulargenetik ist ein Wissenschaftszweig, der eigenständig ist und dennoch an andere Wissenschaftsgebiete heranreicht und sich mit ihnen überschneidet. So findet man die Molekulargenetik in der Biologie, der Kriminalistik, der medizinischen Forschung oder des Umweltschutzes.
Die Molekulargenetik beschäftigt sich mit der Erbinformation und deren Weitergabe. Diese Erbinformation ist als DNA oder RNA verschlüsselt, man spricht auch von Kodierung des Erbgutes.
Da sich DNA und RNA in unterschiedlichsten Lebensformen finden, beschränkt sich das Arbeitsfeld der Molekulargenetik nicht nur auf Tiere, sondern umfasst auch Viren, Bakterien, Einzeller, Tiere und Pflanzen. Wo immer Erbgut vorhanden ist, kann es analysiert, erforscht und nutzbar gemacht werden.
2 Ziele
Ziel der Molekulargenetik ist das Verständnis für die Verschlüsselung des Erbgutes und dessen Transformation in Proteine und Wirkweisen, sowie der wirkungsvolle Eingriff in das Erbmaterial.
3 Tätigkeitsfelder
In der Virologie dient die Erforschung der molekulargenetischen Strukturen von Viren der Vorhersage von Vermehrungsweisen, der Erkenntnis, wie Viren in die Zielzellen eindringen oder welche Sequenzen der DNA/RNA zum Beispiel krankheitsauslösende Proteine kodieren. Eine gezielte Beeinflussung dieser Sequenzen kann Viren für den Menschen so verändern, dass sie unschädlich werden und ihre humanpathogene Wirkung verlieren.
Mittels der Molekulargenetik können Bakterien in ihrem Erbgut so verändert werden, dass sie als Träger von Wirkstoffen bei bestimmten Erkrankungen zum Einsatz kommen können.
Die medizinische Forschung bedient sich der Molekulargenetik in vielfacher Weise: Krankheiten werden erforscht und die sie verursachenden Gendefekte gefunden. Gendefekte werden mittels molekulargenetischer Methoden so verändert bzw. "repariert", dass Krankheiten geheilt werden können bzw. ihr Phänotyp eine andere Ausprägung zeigt. Allerdings gibt es bisher nur wenige Erfolge in der Gentherapie. In der Helicobacter pylori-Forschung werden unterschiedliche Stämme herausgefiltert, um vorhersagen zu können, ob ein Mensch, der eine Helicobacter-Infektion hat, ein höheres Risiko für ein Magenkarzinom oder ein Ösophaguskarzinom trägt.
4 Methoden
Molekulargenetische Methoden können, je nach Art der Methode und Fragestellung, in vitro oder in vivo durchgeführt werden. Zu den Methoden gehören zum Beispiel Zellkulturen, PCR, Klonieren von DNA/RNA, Rekombination und Hybrid-Systeme.
Populatoinsgenetik
Die Populationsgenetik beschreibt ein Teilgebiet der Genetik, welches die Erforschung von Vererbungswegen innerhalb definierter Populationen als Ziel hat. Sie untersucht die relative Häufigkeit von homologen Genen in Populationen - die Genfrequenz. Des Weiteren erforscht die Populationsgenetik die Veränderung der Genfrequenz durch Mutation, Selektion, Gendrift, Separation von Teilen der Population und dem Genfluss zwischen verschiedenen Populationen.
Ökologische Genetik
Ökologische Genetik ist derjenige Aspekt der Genetik, der sich speziell aus ökologischen Fragestellungen ergibt.
Epigenetik
Die Epigenetik ist ein Teilgebiet der Biologie. Sie beschäftigt sich mit der erblichen genetischen Modifikation mit Wirkung auf den Phänotyp ohne Änderung der DNA-Sequenz. Die Veränderung betrifft beispielsweise die Aktivität des Gens. Das zugehörige Adjektiv lautet epigenetisch.
Bedeutung
Forschungsergebnisse zeigen, dass anhaltende Änderungen der Lebensumstände zu epigenetischen Veränderungen führen können. So konnte bei eineiigen Zwillingen nachgewiesen werden, dass im Alter von drei Jahren epigenetisch noch hohe Übereinstimmungen vorlagen. Dies war im Alter von 50 Jahren nicht mehr der Fall, wenn wenig Lebenszeit miteinander verbracht wurde. Ältere Zwillinge sind demnach trotz ihrer genetischen Identität epigenetisch um so verschiedener, je unterschiedlicher das Leben der Zwillinge verlaufen ist.
Epigenetische Veränderungen treten im Verlauf eines Lebens um ein Vielfaches häufiger auf als genetische Mutationen. Wissenschaftler erwarten daher künftig neue Antworten auf eine Vielzahl von altersassoziierten Krankheiten, die genetisch bisher nicht erklärbar sind. Beispiele hierfür sind Schizophrenie, Alzheimer-Krankheit, Krebs, Altersdiabetes, Nervenkrankheiten und andere.