Eines der spannendsten Fragestellungen in der Psychologie ist die, nach der genetischen Bedingtheit von menschlichen Eigenschaften. Auch im Alltag stellen wir diese Beziehungen häufig her, zum Beispiel, wenn wir danach fragen, ob ein Kind eher die Nase des Vaters oder mehr den Mund der Mutter geerbt hat. Und damit sind wir schon im Thema dieses Artikels: Genetik.

Um das Thema Vererbung besser verstehen zu können, ist es hilfreich, sich noch einmal gedanklich in den Biologieunterricht zu begeben und sich die Begriffe Zellen, Gene, DNA/DNS und Zellteilung noch einmal durch den Kopf gehen zu lassen. Wer lieber schaut, als liest, findet am Ende dieses Artikels einen Film, der dies alles sehr verständlich in 30 Minuten erklärt.

Aber egal, ob man sich über die Literatur oder über YouTube mit dem Thema auseinandersetzt, was in beiden Fällen gleich ist, ist das Stauen über das Leben!

Die Zelle, Baustein des Lebens.

Jedes menschliche, tierische und pflanzliche Leben besteht aus Zellen. Das Bemerkenswerte daran: sie fallen nicht auseinander – jedenfalls nicht solange wir leben. Und damit das so bleibt sollten wir weiterhin energetische Substrate in uns aufnehmen, heißt: Essen! Kohlenhydrate, Fette und Proteine. Kennen wir alle.

Da sich unsere Zellen also schon mal zusammengetan haben, könnten sie ja mal schauen, ob man nicht zusammen was Tolles auf die Beine stellen könnte. Tja, und genau das tun sie, die Zellen. Sie spezialisieren sich zu Muskelzellen, Nervenzellen, Sinneszellen, Knochenzellen usw. und schließen sich außerdem zu Zellverbänden zusammen, bilden Organe und irgendwann sind die 6*10¹³ Zellen zu einem Menschen zusammengesetzt. Fragt mich bitte nicht, warum die Zellen das machen, ich freue mich lediglich darüber, dass das so ist 😉

Ohne die Zelle jetzt im Detail beleuchten zu wollen, nur ein paar wichtige Bestandteile: Fliegen wir die Zelle mal von außen an und stellen dabei fest, dass sie von einer Zellplasma-Membran umschlossen wird. Diese enthält wichtige Proteine sowie Rezeptormoleküle, über die Signale aufgenommen und weitergegeben werden können.

Jetzt dringen wir in die Zelle ein, in dem wir einen der Transportkanäle nutzen. Wir werden nun vom sogenannten Cytoplasma umgeben, in dem sich zahlreiche Organellen befindet, darunter die Mitochondrien, das endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat – na, ist die Erinnerung an den Biologieunterricht näher gerückt? 🙂

Wie wir so durch das Cytoplasma fliegen entdecken wir plötzlich den Zellkern – vorausgesetzt, wir sind in eine eurkaryote Zelle eingedrungen; die prokaryoten Zellen (z.B. Bakterien) besitzen keinen Zellkern. Wir fliegen etwas näher ran und bemerken, dass auch der Zellkern von einer Membran (genauer gesagt sogar einer inneren und einer äußeren) umschlossen wird. Über diese Membrane werden Stoffe vom Zellkern in das Cytoplasma und zurück transportiert. Wir dringen also auch in den Zellkern ein und entdecken hier den genetischen Code. Wir bleiben jetzt eine Weile im Zellkern …

Was ist eigentlich dieser genetische Code?

Dieser Code ist wie jeder andere Code auch, eine Vereinbarung darüber, welche Bedeutung die verschiedenen Kombinationen der einzelnen Codierungsbestandteile haben – klingt etwas kompliziert, ist aber ganz einfach.

Die Zutaten zum genetischen Code sind diese hier: Zucker und Phosphat sowie die vier Nukleinbasen Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T). Die Codierung funktioniert jetzt so: Diese Basen werden zusammengesteckt und mit Hilfe eines Strangs, bestehend aus Zucker und Phosphat, zusammen gehalten. Je nachdem, in welcher Reihenfolge die Kombinationen nun erscheinen, hat es eine unterschiedliche Bedeutung – diese Bedeutung herauszufinden, ist die Lebensaufgabe so manchen Genforschers.

Es ist noch interessant, dass die vier Basen sich nicht kreuz und quer verbinden können. Es gehen immer nur die Kombinationen A-T und C-G. Der Grund: während Adenin und Guanin Purine sind, sind Cytosin und Thymin Pyrimidine – und zwei Purine geht halt nicht.

Das was wir jetzt haben ist die berühmte Doppelhelix – die deshalb so genannt wird, weil die gesamte Konstruktion ähnlich einer Wendeltreppe gedreht ist, damit sie stabiler wird. Und wie diese Doppelhelix genannt wird, weiß heutzutage auch jedes Schulkind: DNS (Desoxyribonukleinsäure), bzw. DNA (nach englisch Desoxyribonucleinacid)

Der Clou: Dieser Aneinanderkettung der Nukleinbasen an der Zuckerschnur ist zwar extrem dünn, wird aber ca. 1 Meter lang! So viel Platz haben wir in unserem Zellkern natürlich nicht, der ist ja bekanntlich sehr klein. Deshalb wird diese Verkettung solange gedreht, bis es zu einer Art Knäuel wird – der ein oder andere kennt das vielleicht vom Gartenschlauch.

Dieser verknäuelte DNA-Gartenschlauch wird Chromosom genannt und ist so klein, dass davon 46 Stück in den Zellkern passen – immerhin 46 Meter DNA-Strang. Im Zellkern…

Betrachtet man diese Chromosomen etwas genauer, stellt man fest, dass es 23 Paare sind, bei denen jeweils zwei der Chromosomen identisch groß sind. Und wir stellen fest, dass ein Chromosomenpaar bei Männern immer ganz anders aussieht, als bei Frauen: Das sogenannte Geschlechtschromosom (XX / XY).

Der Zellzyklus

Es ist schon lange kein Geheimnis mehr, dass sich Zellen durch Zellteilung vermehren. Damit dies ganz geordnet und strukturiert ablaufen kann, ist der Prozess in fünf Phasen unterteilt, die zusammen den Zellzyklus bilden:

Damit es überhaupt losgehen kann, muss die Kernteilung, die sog. Mitose erfolgen. Wenn wir nicht zwei Zellkerne haben, kann sich gar nichts teilen… Die Zeit zwischen zwei Mitosen wird Zellzyklus genannt und gliedert sich in die folgenden Phasen:

Phase 1 – Prophase
Phase 2 – Metaphase
Phase 3 – Anaphase
Phase 4 – Telophase
Phase 5 – Interphase

In der Prophase verkürzen sich die Chromosomen durch Schraubung und Faltung, und sie spalten sich in zwei identische Hälften, in die Chromatiden, die nur noch vom sogenannten Zentromer zusammengehalten werden.

In der Metaphase ordnen sich die Chromosomen in der Mittel der Zelle an und die vorher gebildeten Spindelphasern heften sich an das Zentromer der Chromosomen.

In der Anaphase werden die Chromatiden jedes Chromosoms getrennt und zu den gegenüberliegenden Zellpolen gezogen (durch die Spindelphasern). Wir haben also zwei Zellpole und jeder Pol bekommt durch das Ziehen einen vollständigen Chromatidensatz (23 an der Zahl).

In der Telophase löst sich der Spindelapparat auf. Die Chromatiden gehen wieder in die langgestreckte Form über. Nukleus und Kernhülle werden neu gebildet, zwei Erst nach dier erfolgreichen Kernteilung kann nun die eigentliche Zellteilung folgen.

Zwischen den beiden neuen Zellkernen bilden sich zwei neue Zellmembrane aus und die beiden auf diese Weise entstandenen Zellen besitzen das identische Erbgut…

In der Interphase findet das Zellwachstum und die identische Replikation der DNA statt, sie wird identisch kopiert – bislang haben wir ja nur halbe Chromosomen, die Chromatide vorliegen.

Nach der Zellteilung ist vor der Zellteilung und der Zyklus beginnt von vorn.

Keimzellen

Bei der Entstehung von Keimzellen (Eizelle oder Samenzelle) läuft es etwas anders ab. Hierbei wird der Chromosomensatz halbiert, was man Meiose nennt. Das muss ja so sein, ansonsten würden sich die Chromosomen bei der Zusammenführung von Ei- und Samenzelle ständig verdoppeln, wo sollte das hinführen, bei so vielen Zellen?

Dieser auf die Hälfte reduzierte Chromosomensatz wird haploider Chromosomensatz genannt und erst bei der Verschmelzung von Ei- und Samenzelle entsteht wieder ein vollständiger, also diploider Chromosomensatz.

Während der Meiose können die beteiligten DNA-Stränge Gene austasuchen, die die gleiche Stelle in einem Chromosom einnehmen (Allele). Dadurch wird der DNA-Doppelstrang neu zusammengesetzt und es entsteht ein neuer Genotyp, ein neues Individuum.

Zugegeben, das war ist wenig Text für viel Thema 😉 Aber der folgende Film vertieft es noch ein bisschen, falls Du mehr über dieses spannende Thema wissen möchtest.

(Bildquelle: Wikipedia)