Molekularbiologie der Zelle Teil 9: DNA-Replikation

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Wir werden alle älter, das ist nicht zu verhindern. Dass wir älter werden, hat z. T. auch mit unserer DNA zu tun, bzw. ihrer Vermehrung, mit der wir uns hier befassen werden.

Wenn sich eine Zelle teilt, so muss ihr Genom auch an die Tochterzellen weitergegeben werden. Damit dies geschehen kann, muss die DNA verdoppelt werden. Als Replikation bezeichnet man einen zellulären Vorgang, bei dem eine DNA-Doppelhelix mithilfe spezifischer Enzyme identisch verdoppelt wird. Nur unter dieser Voraussetzung entstehen bei einer nachfolgenden Zellteilung Tochterzellen mit gleicher genetischer Ausstattung.

 

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Liebe PCR-Spezialisten …

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Gastbeitrag von Franz Blaes Ich werde immer wieder auf einen Text angesprochen, den ich als Kommentar unter den Post eines Facebook-Hobby-Virologen geschrieben habe, dessen medizinischer und molekularbiologischer Wissensstand -so wie man es bei vielen Facebook-Spezialisten beobachten kann- ungefähr dem eines ausgewachsenen Pantoffeltierchens entspricht. Daher hier der Text nochmals mit einigen Vorbemerkungen/Antworten auf Nachfragen: 1. Die … Weiterlesen

Ist der neue Corona-Impfstoff gefährlich?

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„𝐒𝐨𝐥𝐥 𝐢𝐜𝐡 𝐦𝐢𝐜𝐡 𝐠𝐞𝐠𝐞𝐧 𝐒𝐀𝐑𝐒-𝐂𝐨𝐕-𝟐 𝐢𝐦𝐩𝐟𝐞𝐧 𝐥𝐚𝐬𝐬𝐞𝐧, 𝐬𝐨𝐛𝐚𝐥𝐝 𝐢𝐜𝐡 𝐝𝐚𝐫𝐟 – 𝐨𝐝𝐞𝐫 𝐥𝐢𝐞𝐛𝐞𝐫 𝐧𝐨𝐜𝐡 𝐰𝐚𝐫𝐭𝐞𝐧?“

Gastbeitrag von Christian Kaller

Die Frage habe ich mir seit dem Sommer gestellt, und für mich eine klare Antwort gefunden. Da mir die Frage auch in meinem Freundeskreis desöfteren mal untergekommen ist, möchte ich meine eigenen Ergebnisse mit euch teilen. Das wird etwas länger, also holt euch einen Kaffee.
Da im Internet viele, auf den ersten Blick widersprüchliche Informationen zu den kurz vor der Zulassung stehenden Impfstoffe kursieren, begegnet mir immer wieder Verunsicherung – und das ehrlich gesagt aus total nachvollziehbaren Gründen. Die Entwicklung ging extrem schnell, schneller als jemals zuvor. Da hat sich mir auch die Frage gestellt, ob das so mit rechten Dingen zugeht. Deshalb wollte ich für mich die folgenden drei Fragen beantworten:
𝐚) 𝐖𝐢𝐞𝐬𝐨 𝐠𝐢𝐧𝐠 𝐝𝐚𝐬 𝐬𝐨 𝐬𝐜𝐡𝐧𝐞𝐥𝐥, 𝐮𝐧𝐝 𝐥𝐞𝐢𝐝𝐞𝐭 𝐝𝐚𝐫𝐮𝐧𝐭𝐞𝐫 𝐝𝐢𝐞 𝐒𝐢𝐜𝐡𝐞𝐫𝐡𝐞𝐢𝐭?
𝐛) 𝐖𝐞𝐥𝐜𝐡𝐞 𝐈𝐦𝐩𝐟𝐬𝐭𝐨𝐟𝐟𝐞 𝐬𝐢𝐧𝐝 𝐝𝐚𝐬, 𝐛𝐫𝐢𝐧𝐠𝐞𝐧 𝐝𝐢𝐞 𝐰𝐚𝐬 – 𝐮𝐧𝐝 𝐰𝐞𝐥𝐜𝐡𝐞𝐧 𝐰𝐢𝐥𝐥 𝐢𝐜𝐡 (𝐰𝐞𝐧𝐧 𝐢𝐜𝐡 𝐝𝐢𝐞 𝐖𝐚𝐡𝐥 𝐡𝐚𝐛𝐞𝐧 𝐬𝐨𝐥𝐥𝐭𝐞)?
𝐜) 𝐖𝐚𝐬 𝐢𝐬𝐭 𝐦𝐢𝐭 𝐍𝐞𝐛𝐞𝐧𝐰𝐢𝐫𝐤𝐮𝐧𝐠𝐞𝐧, 𝐒𝐩ä𝐭𝐟𝐨𝐥𝐠𝐞𝐧 𝐮𝐬𝐰.?

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Molekularbiologie der Zelle Teil 8: DNA, Chromosomen, Genom

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Historisches

Der Tübinger Forscher Friedrich Miescher gilt als der Entdecker der Nukleinsäuren. Er isolierte in den Sechziger- und Siebzigerjahren des 19. Jahrhunderts aus tierischen und menschlichen Geweben eine Substanz, die er Nuklein nannte, da er diese Substanz aus dem Nukleus, also dem Zellkern, isoliert hatte.

Schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde postuliert, dass Nukleinsäuren Träger von Erbinformationen sind.

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Molekularbiologie der Zelle Teil 7: Photosynthese

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Wir befassten uns im letzten Beitrag mit der Zellatmung. Bei der Zellatmung wird aus Zucker mit Hilfe von Sauerstoff Energie in Form von ATP gespeichert. Als Produkte entstehen dabei CO2 und Wasser.

In diesem Beitrag befassen wir uns mit der Photosynthese. Diese ist quasi gesehen die umgekehrte Richtung der Zellatmung: Aus CO2 und Wasser werden Zucker und Sauerstoff.

Die entsprechende Summenformel der Photosynthese lautet: 12 H2O +6 CO2 → C6H12O6 +6 O2 +6 H2O. Eine vereinfachte, verkürzte Formel reduziert die Anzahl der Wassermoleküle, da sie sich mathematisch rauskürzen lassen: 6 H2O +6 CO2 → C6H12O6 +6 O2 (vgl. Abb. 1).

 

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Molekularbiologie der Zelle Teil 6: Zellatmung

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In einem der vorherigen Beiträge befassten wir uns mit den Grundlagen der chemischen Reaktion und den Enzymen, sowie dem Adenosintriphosphat. An dieser Stelle wird es Zeit sich mit einigen konkreten chemischen Reaktionen in unserer Zelle zu befassen.

Wir haben gelernt, dass Kohlenhydrate, zu denen u. a. Zucker und Stärke gehören, unsere zentrale Energiequelle sind, auf der fast alle Stoffwechselprodukte beruhen. Doch wie schaffen es unsere Zellen aus diesen Kohlehydraten ihre Energie zu gewinnen?

Dies geschieht mittels der Zellatmung.

Wir haben gelernt, chemische Reaktionen durch eine Reaktionsgleichung darzustellen. Wie würde diese Reaktionsgleichung bei der Veratmung von Glucose ausschauen?

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Molekularbiologie der Zelle Teil 5: Biomembranen

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Eigentlich war es Ziel sich an dieser Stelle mit der Zellatmung zu befassen. Doch vorher muss ein anderes Thema behandelt werden: Der Aufbau von Biomembranen. Dieser ist die Grundlage dafür, gewisse Prozesse der Zellatmung zu verstehen. Wir besprechen nicht nur den Aufbau von Membranen, sondern auch die Grundlagen des Stofftransports und der Osmose.

Sie bilden eine Barriere und grenzen einerseits die Zelle nach außen ab (=Zellmembran). Andererseits umgeben sie die Zellorganellen.

 

Biomembranen sind eine Doppelschicht aus Phospholipiden, mit deren Aufbau wir uns schon im Beitrag über die Biomoleküle befasst haben (Abb. 1).

 

 

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Molekularbiologie der Zelle Teil 4: chemische Reaktion, Katalyse, Enzyme und ATP

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Im vorherigen Beitrag haben wir uns die verschiedenen Biomoleküle angesehen: Proteine, Kohlenhydrate und Lipide. Sie bilden den Grundaufbau unserer Zellen und liefern uns die Energie für unsere Lebenserhaltung. Sie sind also essentieller Bestandteil des Stoffwechsels.

Als Stoffwechsel oder Metabolismus bezeichnet man die gesamten chemischen und physikalischen Vorgänge der Umwandlung chemischer Stoffe bzw. Substrate in Zwischenprodukte und Endprodukte im Organismus von Lebewesen.

Chemische Reaktion, Oxidation & Reduktion

Chemisch betrachtet sind Stoffwechsel chemische Reaktionen. Eine chemische Reaktion ist ein Vorgang, bei dem eine oder meist mehrere chemische Verbindungen in andere umgewandelt werden und Energie freigesetzt oder aufgenommen wird.

Zwei wichtige Begriffe hierbei sind Oxidation und Reduktion. Beide gehen immer mit einer Übertragung von Elektronen einher. Unter einer Reduktion versteht man die Aufnahme von Elektronen und eine Erniedrigung der Oxidationszahl.

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Molekularbiologie der Zelle Teil 3: Alles (biochemische) über Proteine, Zucker und Fette

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Im letzten Beitrag dieser Reihe befassten wir uns mit Atomen, dem Periodensystem und wie sich Atome miteinander verbinden. Dieses Mal geht es ans Eingemachte, nämlich um unsere Nährstoffe. Wir essen ja eine ganze Menge unterschiedlichsten Kram. Doch alles was wir Essen und uns die Energie gibt, die wir brauchen, um zu überleben – oder dieses Video zu schauen, lässt sich in drei Stoffgruppen einteilen: Proteine, Kohlenhydrate und Lipide.

Wir sind organisch!

Nachdem wir nun so einiges über das Wasser erfahren haben, wenden wir uns größeren Molekülen zu. Abgesehen vom Wasser sind die meisten Moleküle in unserem Körper organische Verbindungen. Aber was heißt organische Verbindung überhaupt? Das sind Verbindungen, die Kohlenstoffatome enthalten. Und tatsächlich: alle größeren Moleküle und Naturstoffe haben das Element Kohlenstoff: ob Zucker, ob Eiweiße oder Fette. Doch warum ausgerechnet Kohlenstoff?

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Molekularbiologie der Zelle Teil 2: Atome, Periodensystem und Atombindung

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Im ersten Kapitel befassten wir uns mit dem grundlegenden Aufbau der Zelle. Dort erwähnte ich, dass wir uns danach mit den biochemischen Grundlagen befassen werden. Doch vorher müssen wir sogar noch weiter ins Detail gehen. Wir starten nämlich mit den chemischen Grundlagen. Etwas, was vielen nicht behagt und manche sogar eine gewisse Abneigung verspüren. Aber diese nicht-biologischen Grundlagen sind insofern wichtig, um später bestimmte Stoffwechselprozesse leichter verstehen zu können.

Keine Angst: Ich werde mich auch hier nicht zu weit aus dem Fenster ragen und nur das wichtigste erklären.

In diesem Teil lernen wir, wie Atome aufgebaut sind und sie sich miteinander verbinden, etwas über das Periodensystem der Elemente und zum Ende wird es ein wenig nass, denn es geht ums Wasser.

Atome – Grundaufbau

Doch fangen wir ganz klein an. Wir haben gelernt, dass die Zelle die kleinste Einheit des Lebens ist. Doch in der Welt der Materie geht es natürlich kleiner. Zellen bestehen aus verschiedenen Verbindungen: Wasser, Proteine, Fette, Zucker, Vitamine usw. usf. Hierbei sprechen wir von Molekülen. Moleküle sind wiederrum aus Atomen zusammengesetzt.

Das Atom ist jeweils der kleinste Teil der Materie eines Elementes. Eine lange Zeit nahm man an, dass Atome der kleinste überhaupt existierende Teil der Materie sind. Atom heißt nämlich: unteilbar. Heute wissen wir natürlich, dass Atome ihrerseits aus subatomaren Teilchen bestehen. Die für uns bekanntesten subatomaren Teilchen und die, die für unsere Videoreihe völlig ausreichen, sind die Protonen und Neutronen, sowie die Elektronen (Abb. 1).

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Molekularbiologie der Zelle Teil 1: Einführung, Aufbau von Zellen

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Mit diesem Artikel starte ich eine Artikelserie, die sich mit dem Aufbau und Funktionen der zelle befasst. Die Zellbiologie, auch Cytologie genannt, ist ein Teilgebiet der Biologie, welches die biologischen Vorgänge auf zellulärer Ebene zu verstehen versucht. Die Zellbiologie hat engste Kontakte mit anderen biologischen Disziplinen, wie der Biochemie, Molekularbiologie, Zoologie und Botanik. In dieser Videoreihe wird es nicht anders aussehen. Mein Wunsch ist es verschiedenste Prozesse, die in einer Zelle geschehen darzustellen. Ihr erfahrt etwas über den Aufbau der Zelle, über Zellatmung, Photosynthese und andere Stoffwechselprozesse sowie die gesamten Vorgänge der Molekulargenetik, wie Aufbau und Funktion der DNA, die Proteinbiosynthese, Genregulation etc.

Was ist Leben?

Unser Planet hat eine schier unendliche Anzahl verschiedenster Lebensformen, die die Materie aus der Umgebung aufnehmen und diese nicht nur dazu nutzen, um sich selbst zu erhalten, sondern auch Kopien von sich anfertigen, sich also vermehren. Doch Leben als solches zu definieren ist tatsächlich nicht einfach. Denn wenn es um das Leben geht, denken wir häufig an uns selbst oder vielleicht an unsere Haustiere. Doch auch Pflanzen leben, Pilze und Bakterien auch. Viren gelten nicht als Lebewesen, stehen aber in ihrer Daseinsform zwischen belebter und unbelebter Materie.

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Endogene Retroviren und Transposons

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Im Beitrag über das Corona-Virus wurde erwähnt, dass es auch sogenannte endogene Retroviren gibt. Zur Erinnerung: Endogene Viren können ihr Genom in das Genom des Wirtes einpflanzen und über die Keimzellen an die nächste Generation vererben.

Diese endogenen Viren machen tatsächlich einen beachtlichen Anteil unseres Genoms aus.

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Evolution for IDitos: evolutionäre Übergänge, Zwischenformen, Brückentiere

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Missing links?

Kreationisten sind verliebt in Fossilien. Sie wissen zwar nicht viel davon, denn meist referieren sie aus Kinderbüchern über Dinosaurier, reden aber umso mehr wirres Zeug darüber. Schließlich stacheln sie sich untereinander auf, gebetsmühlenartig zu widerholen, es gebe nichts als Lücken im Fossilbericht. Sie stellen die Behauptung auf, dass wenn Evolution wahr wäre, müssten es Millionen und Abermillionen von sogenannten Übergangsformen geben. Und diese Übergangsformen müsste man im Fossilbericht wiederfinden. Diese gäbe es jedoch nicht, behaupten sie dann aber. Wenn man ihnen dann einige Übergangsformen zeigt, z. B. Archaeopteryx, dann sagen sie, dass Archaeopteryx nicht den Übergang von Dinosauriern zu Vögeln zeige, sondern einfach nur ein fertiger Vogel sei. Bei genauerer Betrachtung wird man jedoch feststellen, dass Kreationisten eine sehr obskure Vorstellung dessen haben, was eine Übergangsform ist und ihnen jegliche Kenntnis der Anatomie, Systematik, ja gar der Biologie und Wissenschaft überhaupt fehlt. Schauen wir uns mal einige ihrer Vorstellungen an:

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Corona-Diktatur? Harmloser als eine Grippe?

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Eigentlich war es nicht mein Ziel einen weiteren Beitrag zu Corona zu machen, denn beim ersten wurden eigentlich alle wichtigen Fakten genannt. Wer Interesse hat, kann sich das Video gerne nochmal anschauen. Und: Wer bis Minute 11 nicht folgen konnte, hat sich meines Erachtens nach jegliches Recht verspielt, über Corona zu urteilen. Der erste Beitrag behandelte nicht nur die Grundlagen der Virologie und die Ursprünge des neuen Corona-Virus, sondern setzte sich auch kritisch mit den Thesen von Wodarg und Bhakdi auseinander und widerlegte einige Verschwörungsmythen um das Corona-Virus, u. a. die Behauptung, dass es in einem Geheimlabor gezüchtet wurde. Und eigentlich wurde alles Notwendige erwähnt. Eigentlich. Denn ich habe mir niemals zu träumen gewagt, dass in Bezug zu Corona sich noch weiterer Irrsinn verbreitet, den ich nicht unkommentiert lassen möchte. Im Wesentlichen möchte ich in diesem Beitrag die Frage der Übersterblichkeit durch Corona, den Vergleich mit Influenza, dem R-Wert und die PCR-Tests behandeln. Es geht hier also nochmals um rein medizinische Aspekte. Es werden noch weitere Beiträge kommen, die sich mit der Schweinegrippe, der Sache um Bill Gates und diverser Verschwörungsmythen über Corona, die im ersten Beitrag nicht gedeckt wurden und die unerträgliche Hetze gegen China befassen.

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Phylogenetische Systematik Teil 4: Homologie

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Lesetext: Homologie

In den vorherigen Kapiteln haben wir uns intensiv mit der phylogenetischen Systematik und Kladistik befasst.

Wir halten fest: Lebewesen sind ein Mosaik aus apomorphen und plesiomorphen Merkmalen. Doch wie bestimme ich, welche Merkmale apomorph und welche plesiomorph sind?

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Phylogenetische Systematik Teil 3: Stammbaum des Lebens

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Die einzige Art alle Arten von Leben objektiv zu kategorisieren ist ihre gemeinsamen Eigenschaften zu erfassen, also diejenigen Merkmale, die jedes Mitglied dieses Kollektivs hat und nur dieses Kollektivs. So werden ihre Merkmale diagnostisch und für diese Gruppe bestimmend. Wir sollten hierbei nicht vergessen, dass der erste Mensch, der versuchte alle Lebewesen zu klassifizieren, ein überzeugter Christ und Kreationist war, der nicht an evolutionäre Prozesse oder eine gemeinsame Abstammung dachte, bzw. davon wusste.

 

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Phylogenetische Systematik Teil 2: Kladistik

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Das System von Linne hat einige große Schwächen:

Linné war kein Anhänger der Evolution, sondern glaubte an die Konstanz der Arten. Linné ordnete die verschiedenen Tiere und Pflanzen nach ihren Merkmalen, evolutionäre Ursprünge kamen ihm dabei nicht in den Sinn.

Dass Evolutionsverlauf und Verwandtschaftsbeziehungen früher keine große Rolle spielten, zeigt sich z. B. darin, dass Elefanten, Flusspferde und Nashörner als Dickhäuter (Pachydermes) zusammengefasst wurden, obwohl wir heute wissen, dass alle drei Gruppen unterschiedlichen evolutionären Linien entsprangen. Elefanten sind näher mit den Schliefern und Seekühen verwandt, Nashörner werden mit den Pferden und Tapiren zu den Unpaarhufern zusammengefasst und Flusspferde sind Paarhufer, deren nächsten heute lebenden Verwandten die Wale sind.

Es braucht also ein Ordnungsprinzip, dass den Evolutionsverlauf und die Verwandtschaftsbeziehungen berücksichtigt, denn nicht Merkmale definieren Gruppen, sondern die Abstammung. Es muss also untersucht werden, welche Merkmale geeignet sind die Verwandtschaftsbeziehungen zu ermitteln. Hier bedient man sich der Methoden der phylogenetischen Systematik.

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Phylogenetische Systematik Teil 1: Taxonomie

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Unsere belebte Welt zeichnet sich vor allem durch eines aus: eine unermessliche Vielfalt an Formen des Lebens. Mittlerweile kennt die Wissenschaft ca. 2 Millionen (2.000.000!) beschriebene, heute lebende Tier-, Pflanzen-, Pilz-, und Bakterienarten. Doch damit nicht genug: Jährlich werden tausende neue Arten beschrieben.  Aufgrund dieser Neuentdeckungen schwankt die Schätzung aller Arten auf unserem Planeten zwischen 3 und 100 Millionen. Wenn man bedenkt, dass im Laufe der Erdgeschichte 99% aller Arten ausstarben und wir von einer konservativen Zahl von 10 Mio. heute lebender Arten ausgehen, so brachte die Evolution mindestens 1 Milliarde unterschiedlicher Arten hervor! Wie einem Wunder gleich, so sind sie doch Produkte des natürlichen Ablaufs der Evolution.

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Die Evolution des Corona-Virus

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Dank Covid-19 reden alle über Viren. Dieser Beitrag widmet sich der Frage was Viren überhaupt sind, wie sie sich vermehren und was es mit dem aktuellen Corona-Virus auf sich hat.

Zu diesem gibt es ein Youtube-Video, was hier angesehen werden kann:

Hier befindet sich der Inhalt des Videos in Textform.

Beginnen wir also damit, was Viren eigentlich sind und welche unterschiedlichen Virentypen überhaupt existieren.

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