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Was ist Genetik?

Genetik - Genotyp/Phänotyp - Reaktionsnorm - Selbsttest

Die Genetik oder Vererbungslehre ist die Wissenschaft von der Vererbung und ein Teilgebiet der Biologie. Sie befasst sich mit den Gesetzmäßigkeiten und materiellen Grundlagen der Ausbildung von erblichen Merkmalen und der Weitergabe von Erbanlagen an die nächste Generation[1].

GenetikVererbungslehre, die biologische Teildisziplin, die sich mit der Weitergabe von Merkmalen von Eltern auf ihre Nachkommen und den damit verbundenen Mechanismen befasst[2].

Das sind zwei schöne und vor allem kurze Definitionen des Teilbereichs der Biologie, der als "Genetik" bezeichnet wird, decken aber nur einen kleinen Bereich der modernen Genetik ab. Die heutige Genetik beschäftigt sich nicht nur mit der Vererbung von Merkmalen und den zu Grunde liegenden Mechanismen, sondern auch mit Fragestellungen wie beispielsweise[3]:

  • Wieso sind verschiedene Organismen unterschiedlich genetisch ausgestattet?
  • Wie kann man das Erbgut ausgestorbener Organismen erforschen?
  • Wie kann man Mikroorganismen dazu bringen, menschliche Enzyme herzustellen?
  • Wie kann man Tiere und Pflanzen genetisch so verändern, dass die den Anforderungen moderner Landwirtschaft genügen?

Wie gesagt, das sind nur vier Beispiele von Fragestellungen der modernen Genetik. Einige dieser Fragen sind auch wichtig für das Biologie-Abitur, wie ein Blick in den Kernlehrplan NRW bestätigt[4].

Die Gene bestimmen unter anderem das Aussehen eines Organismus. So ist in unserer DNA beispielsweise festgelegt, welche Haut-, Haar- und Augenfarbe ein Mensch hat, wie groß oder klein er wird und wie der Körper insgesamt geformt ist. In seltenen Fällen tritt eine Mutation auf, die Einfluss auf das äußerliche Erscheinungsbild hat. Beispielsweise Albinismus, ein vererbter Pigmentmangel, der eine sehr weiße Haut und weiße Haare beim Menschen, beziehungsweise weißes Fell oder weiße Federn bei Tieren, verursacht. Einige Veränderungen sind nicht gefährlich, gelten aber als unästhetisch. Beispielsweise Mutationen, die das Ausbilden der Brüste bei Frauen verhindern, oder eine sogenannte Hasenscharte, eine Spaltung der Oberlippe, verursachen. Die Auswirkungen können mittels Schönheitschirurgie beseitigt werden. Auch einige Krankheiten sind in den Genen begründet, denn Gendefekte können auftreten. Zu den bekanntesten Gendefekten gehört das sogenannte Down-Syndrom, bei dem Betroffene ein zusätzliches Chromosom 21 haben. Durch das überzählige genetische Material wird die Entwicklung beeinflusst. Des Weiteren können Charaktermerkmale vererbt, also über die Gene weitergegeben werden. Die Genetik ist ein spannendes und umfangreiches Thema, das die Wissenschaftler immer auch in Zukunft noch weiter beschäftigen wird.

Hier ein paar wichtige und grundlegende Definitionen, am besten lernen Sie diese auswendig, nicht wörtlich, aber sinngemäß:

Als Genom bezeichnet man die Gesamtheit der DNA eines Organismus. Zum Genom gehören nicht nur die DNA-Sequenzen, die Proteine codieren, sondern alle DNA-Abschnitte, also auch solche mit regulatorischen Funktionen und auch solche, deren Funktion man noch nicht kennt (Schrott-DNA etc.).

DNA = Desoxyribonukleinsäure (engl. deoxyribonucleic acid). Die DNA eines jeden Lebewesens ist im Grunde aus vier Buchstaben zusammengesetzt (A, C, G, T); in diesen vier Buchstaben sind sämtliche genetischen Informationen des Organismus verschlüsselt. DNA-Abschnitte, die für bestimmte Proteine codieren, werden auch als "Gene" bezeichnet.

Chromosomen. Bei Eukaryoten liegt das Erbmaterial nicht wie bei Prokryoten in Form eines einzelnen langen DNA-Fadens vor, sondern die DNA ist in mehrere Moleküle unterteilt. Beim Menschen gibt es z.B. 46 solcher Moleküle in jeder einzelnen Zelle. Im Lichtmikroskop kann man ein solches Molekül nicht sehen, dazu ist es zu dünn. Durch bestimmte Proteine, die Histone, werden die dünnen DNA-Fäden  zu Beginn einer jeden Zellteilung jedoch stark spiralisiert und mehrfach aufgewunden, so dass recht kompakte Chromosomen entstehen, die man im Lichtmikroskop beobachten kann.

Gene. Die DNA eines jeden Chromosoms enthält bestimmte Abschnitte, die für die Synthese eines oder mehrerer Proteine verantwortlich sind. Entweder enthalten diese Abschnitte direkt die Information zur Bildung eines Proteins, oder sie regulieren die Bildung solcher Proteine. DNA-Abschnitte, die direkt für Proteine verantwortlich sind, heißen Gene. DNA-Abschnitte, welche andere Gene steuern, heißen bei Prokaryoten Repressorgene (hemmen andere Gene) oder Aktivatorgene (fördern andere Gene) bzw. bei Eukaryoten enhancer (Aktivierung) oder silencer (Hemmung).

Genetik ist die Lehre von den Genen. Welche Mechanismen sorgen dafür, dass aus einem Gen ein Protein wird? Wie wird die Herstellung der Proteine gesteuert? Wie werden Gene auf die Nachkommen weitergegeben? Warum ähneln die Nachkommen den Eltern, und wieso unterschieden sie sich doch von den Eltern? Solche und viele andere Fragen sind Gegenstand der Genetik.

In der Genetik gibt es natürlich noch viel mehr Fachbegriffe, beispielsweise Genotyp und Phänotyp, homozygot und heterozygot, dominant und rezessiv, um nur ein paar Begriffe aus der Klassischen Genetik zu nennen. Auf all diese Begriffe wird auf diesen Genetik-Seiten eingegangen, auf viele Begriffe aber auch nicht, das würde den Rahmen dieser Website sprengen.

Quellen:

  1. Wikipedia, Artikel "Genetik"
  2. Kompaktlexikon der Biologie, Spektrum-Verlag, Artikel "Genetik"
  3. Graw, Genetik, Heidelberg 2010
  4. Kernlehrplan Biologie für die gymnasiale Oberstufe in NRW