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Nitrit-Ionen sind ein wichtiges Zwischenprodukt des Stickstoffkreislaufs der Natur. Lebewesen sind ihnen ständig ausgesetzt. In der Mundhöhle können sie auch aus Nitrat-Ionen reduziert werden. In weiterführenden Stoffwechselprozessen reagieren diese Ionen mit Aminen zu Nitrosaminen. Aus ihnen entstehen Carbenium-Ionen, die die DNA-Stickstoffbasen methylieren. Bei Nichtreparatur können diese DNA-Schäden Mutationen auslösen.

Das Wissen über die chemische Struktur von Nucleinsäuren ist eine wichtige Voraussetzung für das Verständnis der Funktion von DNA als Speicher der Erbinformation und der RNA als funktionelles Molekül bei der Genexpression. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde entdeckt, dass Nucleinsäuren vier Typen von Nucleotiden enthalten, die aus einer stickstoffhaltigen Base, einer Phosphatgruppe und einer Pentose (Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen) bestehen. DNA wird durch enzymatische Polymerisation aufgebaut. Ein DNA-Strang dient dabei als Matrize für die Synthese eines neuen Strangs. Die Nucleotidbausteine werden durch komplementäre Basenpaarung positioniert und durch eine Polymerase mit dem benachbarten Nucleotid verknüpft, um den neuen Strang aufzubauen.

Die genetische Information eines eukaryotischen Organismus ist vorwiegend in Form von DNA in den Chromosomen eines jeden Zellkerns lokalisiert. Außerdem enthalten Plastiden und Mitochondrien DNA und somit Erbinformation, und auch im Cytoplasma können Erbfaktoren vorliegen. Die Weitergabe solcher genetischen Informationen wird als extrachromosomale (außerhalb der Chromosomen stattfindende) Vererbung bezeichnet. Die Gesamtheit der Chromosomen-DNA heißt auch Genom, die DNA außerhalb des Zellkerns bildet das Plasmon. Nach der Unterscheidung von Plastiden- und Mitochondrien-DNA spricht man daher von Plastom als Gesamtheit der Gene aller Plastiden einer Zelle und Chondrom als Gesamtheit der Erbinformation aller Mitochondrien einer Zelle.
Grundlegend trägt die DNA von Mitochondrien und Plastiden zur Zellfunktion der Eukaryotenzelle bei. Besonders Enzyme des Energiestoffwechsels sind in ihnen codiert. Jedoch sind Mitochondrien und Plastiden nicht selbstständig lebensfähig, sondern funktionieren nur im engen Zusammenspiel mit dem Zellkern. Beispielsweise sind Teile der Mitochondrienmembran im Kern codiert und müssen erst in die Organellen transportiert werden.

Virus-Partikel bestehen generell aus einer Nucleinsäure (DNA oder RNA) und einer sie umgebenden Proteinhülle. Die Proteinhülle wird als Capsid, die Einheit von Capsid und Erbmaterial als Nucleocapsid bezeichnet. Zusätzlich kann das Nucleocapsid von einer Hüllmembran (Virushülle) umgeben sein. Das Capsid besteht ebenfalls aus Untereinheiten, den Capsomeren und ist meist symmetrisch aufgebaut. Viele kugelförmig erscheinenden Viren sind Polyeder. Die bevorzugte Polyederform ist das Eikosaeder (Zwanzigflächner), ein von 20 gleichseitigen Dreiecken begrenzter Körper mit 12 Ecken.
Retroviren gehören zu den Eikosaedern mit zusätzlicher Hüllmembran und enthalten ein einzelsträngige, positiv geladenes RNA-Genom. Die Bezeichnung Retroviren bezieht sich auf die Beteiligung der reversen Transkriptase – eine virusspezifische DNA-abhängige DNA-Polymerase – an ihrer Vermehrung. Die Vermehrung der eigentlich nicht infektiösen RNA dieser Viren erfolgt nämlich nicht nur durch die bloße Verdoppelung des vorhandenen Erbmaterials, sondern durchläuft zunächst die Transkription in eine doppelsträngige DNA, die anschließend in ein Chromosom der Wirtszelle integriert wird.
Retroviren sind unter Menschen und Tieren weit verbreitet und können Gene besitzen, die nach Integration in die Wirts-DNA onkogene Wirkung zeigen. Zu den Retroviren gehört beispielsweise das HI-Virus. Des Weiteren sind sie auch an der Tumorbildung bei Tieren beteiligt.

Die Robertson-Translokation stellt eine spezielle Form der Translokationsmutation dar und kann zum dreifachen Vorhandensein der Erbinformationen des Chromosoms 21 beim Menschen führen (Chromosomenaberration). Als Folge davon entsteht das Down-Syndrom. Im Gegensatz zur freien Trisomie 21 wird hier die Krankheit über balancierte Träger weitervererbt.

Unter Rolling-Circle versteht man eine Form der DNA-Replikation bei ringförmigen DNA-Molekülen, wie beispielsweise Plasmiden oder bestimmter viraler DNA (wie z. B. bei einzelsträngigen DNA-Phagen). Die Rolling-Circle-Replikation ist neben dem Y-Modell ein weiteres Modell zur Erklärung der Replikation bei Bakteriophagen und einigen Plasmiden.

* 27.03.1845 Lennep
† 10.02.1923 München

Er war ein bedeutender deutscher Physiker, Professor für Physik in Straßburg, Gießen, Würzburg und München. 1895 entdeckte er die nach ihm benannten Röntgenstrahlen und wurde damit in kürzester Zeit weltberühmt.

Aufgrund der natürlichen Radioaktivität sowie der künstlichen Radioaktivität sind wir alle ständig einer gewissen Strahlenbelastung ausgesetzt. Diese Strahlenbelastung ist nicht überall gleich groß, sie hängt von dem konkreten Umfeld ab.

Die durchschnittliche Gesamtbelastung beträgt in Deutschland etwa 4 mSv/Jahr. Diese „normale“ Strahlenbelastung hat keine gesundheitlichen Folgen. Trotzdem sollte stets der Grundsatz gelten:

Die radioaktive Strahlung, der man sich aussetzt, sollte so gering wie möglich sein.

Bei der Genexpression wird die in einem Gen enthaltene Information in der Zelle verwirklicht. Dazu muss die genetische Information der DNA zuerst in RNA überführt und anschließend als Protein realisiert werden. Dieses zentrale Dogma der Molekulargenetik postulierte FRANCIS H. C. CRICK schon 1958.
Daraus resultiert für die Synthese eines spezifischen Proteins ein zweistufiger Prozess:

1. die Transkription und
2. die Translation.

Prinzipiell stimmen die beiden Mechanismen Transkription und Translation bei allen Organismen überein. Bedingt durch den unterschiedlichen Grad der Kompartimentierung bei Pro- und Eucyt gibt es aber auch Unterschiede.

Aus den Vererbungsregeln können grundlegende genetische Aussagen abgeleitet werden. Die Chromosomen sind die Träger der Erbanlagen bei den Menschen. Das Geschlecht wird durch die Geschlechtschromosomen festgelegt.
Erbkrankheiten können auf abweichenden Chromosomenzahlen, auf Veränderungen einzelner Chromosomen oder auf punktuellen Veränderungen einzelner Gene beruhen. Die mendelschen Vererbungsregeln gelten auch für den Menschen.

Aus den Vererbungsregeln können grundlegende genetische Aussagen abgeleitet werden. Erst die quantitative Auswertung von Züchtungsexperimenten ermöglichte die Entdeckung von Vererbungsregeln.
Im Laufe der Zeit führten genaue Beobachtungen und systematische Untersuchungen zu vielfältigen Erkenntnissen über das Vererbungsgeschehen und die genetische IInformation.
Bei den Eukaryoten sind die Chromosomen die Träger der Erbanlagen. Bei vielen Lebewesen wird das Geschlecht durch Geschlechtschromosomen festgelegt.
Erbkrankheiten können auf abweichenden Chromosomenzahlen, auf Veränderungen einzelner Chromosomen oder auf punktuellen Veränderungen einzelner Gene beruhen. Sie werden nach den mendelschen Regeln weitergegeben.

* 15.12.1916 in Pongaroa, Neuseeland
† 05.10.2004, in London

Der britische Atom- und Biophysiker MAURICE HUGH FREDERICK WILKINS, gilt als einer der Pioniere der Erforschung der Erbsubstanz DNA (Desoxyribonucleinsäure). Zusammen mit ROSALIND FRANKLIN (1920-1958) trug er mit seinen röntgenanalytischen Untersuchungen der Nucleinsäure zur Aufklärung der dreidimensionalen, helikalen Struktur der DNA massiv bei.

1962 bekam er zusammen mit FRANCIS HARRY CAMPTON CRICK (1916-2004) und JAMES DEWEY WATSON (geb. 1928) den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Entdeckung der DNA-Doppelhelix.

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WISSENSTEST

Der Tübinger Professor der Medizin und Direktor des dortigen Botanischen Gartens RUDOLF JACOB CAMERARIUS (1665-1721) konnte durch Versuche mit zweihäusigen Samenpflanzen wie Bingelkraut, Spinat, Rizinus und Mais die Sexualität der Pflanzen nachweisen. Diese Erkenntnisse veröffentlichte er 1694 in einem Brief an seinen Gießener Kollegen MICHAEL BERNHARD VALENTINI (1657-1729): „epistula de sexu plantarum“.

Entwicklung ist das Ergebnis von koordiniertem Zellverhalten. Dabei induzieren sogenannte Morphogene die Musterbildung, die die charakteristische Morphogenese nach sich zieht. Sind diese Morphogene durch Mutation verändert, hat dies Entwicklungsstörungen zur Folge. Ein klassisches Beispiel für den Nachweis dieses Zusammenhangs ist eine Mutation im Mausgen „Brachyury“. Die Embryonen sterben in einem frühen Stadium, weil sich das hintere Mesoderm nicht entwickelt.

Fortpflanzung kann auf ungeschlechtlichem und geschlechtlichem Weg erfolgen. Sie ist häufig mit Vermehrung verbunden.
Die ungeschlechtliche Fortpflanzung basiert auf der mitotischen Kernteilung. Zur geschlechtlichen Fortpflanzung gehören Kernverschmelzung und meiotische Teilung (Reduktionsteilung).

Fortpflanzung kann auf ungeschlechtlichem und geschlechtlichem Weg erfolgen. Sie ist häufig mit Vermehrung verbunden.
Die ungeschlechtliche Fortpflanzung basiert auf der mitotischen Kernteilung. Zur geschlechtlichen Fortpflanzung gehören Kernverschmelzung und meiotische Teilung (Reduktionsteilung).

Fortpflanzung kann auf ungeschlechtlichem und geschlechtlichem Weg erfolgen. Sie ist häufig mit Vermehrung verbunden.
Die ungeschlechtliche Fortpflanzung basiert auf der mitotischen Kernteilung. Zur geschlechtlichen Fortpflanzung gehören Kernverschmelzung und meiotische Teilung (Reduktionsteilung).

Der Kakaobaum, der ursprünglich aus Südamerika stammt, wurde bereits von den Maya um 600 n. Chr. in Plantagen angebaut. Die fermentierten und getrockneten Früchte dieses Baums (aztekisch: Cacauatl) dienten zur Zeit der Azteken als Zahlungsmittel und zur Bereitung eines Getränks namens Chocoatl (Xocóatl). Der Konquistador HERNÁN CORTÉZ (1485-1547) brachte die Kenntnis dieses Getränks und die Kakaobohnen mit nach Spanien, von wo aus sich der Kakao auf ganz Europa ausdehnte. 300 Jahre später wurde auch eine feste Form dieses Getränks erfunden, die heutige Schokolade. Die Kakaobohnen enthalten das Alkaloid Theobromin, das auf Herz und Gehirn anregend wirkt.

Die Kartoffel gehört zu den Nachtschattengewächsen und ist in den Hochlagen der Anden in Südamerika beheimatet. Die Spanier stießen als erste Europäer um 1526 auf dieses Grundnahrungsmittel der Indios und brachten bald darauf die Pflanze mit nach Europa. Die Kartoffel ist das raue Klima der Anden gewohnt und lässt sich deswegen auch in klimatisch ungünstigen Gegenden Europas anbauen. Den Iren ermöglichte die Kartoffel in den Jahren der englischen Fremdherrschaft das Überleben. Da aber die Kartoffel fast das einzige Nahrungsmittel geworden war, führten Missernten zu Hungersnöten mit Millionen von Toten und zur Auswanderung nach Amerika. Der irisch-katholische Einfluss auf die Politik der USA hat somit auch etwas mit jener Knolle aus den Anden zu tun.

Jeder Mensch durchläuft in seinem Leben eine Entwicklung, die mit der befruchteten Eizelle (Zygote) beginnt und mit dem Tod endet. Das ist verbunden mit Wachstum, Gestaltwandel, Ausbildung körperlicher und geistiger Fähigkeiten, allmählicher Entfaltung und Wiederabnahme des Leistungsvermögens bis hin zu Alterungs- und Abbauerscheinungen. Diese Vorgänge beruhen auf Veränderungen in den Zellen und Organen unseres Körpers und unterliegen gewissermaßen einem „inneren Programm“. Sie sind nicht aufhaltbar und nicht rückgängig zu machen (irreversibel), verlaufen aber bei jedem Menschen in einer individuellen Ausprägung.

Man unterscheidet zwei Hauptabschnitte:

1. vorgeburtliche Entwicklung oder Embryonalentwicklung (von der befruchteten Eizelle bis zum geburtsreifen Kind),
2. nachgeburtliche Entwicklung (vom Neugeborenen bis zum Greisenalter/Tod).

* 27.12.1822 in Dôle (Frankreich)
† 28.09.1895 in Villeneuve (Frankreich)

Der bekannte französische Chemiker, Biologe, Mediziner und Bakteriologe LOUIS PASTEUR wurde am 27. Dezember 1822 in Dôle geboren. Nach seinem Studium an verschiedenen Universitäten in Frankreich (Dijon, Straßburg und Lille), arbeitete er ab 1857 in Paris. PASTEUR hatte sich den Kampf gegen Krankheit und Tod zu seiner Lebensaufgabe gemacht. Er erkannte als erster, dass Mikroorganismen bei Fäulnis und Gärung mitwirken. Daraus leitete er folgende Idee ab: beim Erhitzen von Lebensmitteln müssten nicht hitzebeständige Bakterien abgetötet werden. Dadurch könnte man sie keimfrei machen. Dieses Verfahren wird auch heute noch angewendet, z. B. beim Entkeimen der Milch. Man nennt es nach PASTEUR „Pasteurisieren“. PASTEUR kam durch seine Untersuchungen zu der Überzeugung, dass viele Krankheiten durch Bakterien hervorgerufen werden. Deshalb entwickelte er die Immunisierung mit abgeschwächten Krankheitskeimen wieder, so gegen Hühnercholera, Milzbrand und vor allem gegen die Tollwut.

LOUIS PASTEUR legte mit seinen Forschungen den Grundstein für die Lehre der Mikrobiologie und damit auch die Grundlage für Keimfreiheit (Asepsis und Antisepsis) in der Chirurgie. 1888 errichtete der französische Staat ein Institut für seine Forschungen in Paris, das Pasteur-Institut.

Der große Forscher und Wissenschaftler starb am 28. September 1895 in Villeneuve bei Paris an den Folgen eines Schlaganfalls.