Die Molekulargenetik ist ein Teilbereich der Molekularbiologie und befasst sich mit dem Aufbau, der Wirkungsweise und den Funktionen von Trägern der verschiedenen Erbinformationen, welche es auf molekularer Ebene gibt. Eine Zelle ist die kleinste Einheit, welche lebensfähig ist. Die Lebensdauer einer Zelle ist sehr unterschiedlich. So gibt es Zellen, welche nur einen Tag lebensfähig sind und wieder andere, welche die Lebewesen ein ganzes Leben begleiten.
Die menschliche Zelle setzt sich aus Zellmembran, einem Zellkern und dem Zellleib zusammen. Im Zellleib, welcher auch Zytoplasma bezeichnet wird, sind Organellen enthalten. Jede einzelne Organelle versieht hierbei eine eigene Funktion. Der Zellkern selbst ist vom Kernmembran umgeben. In jeder Zelle befindet sich ein Zellkern, dieser bildet die Steuerzentrale und ist für die Zelle lebensnotwendig. Wenn die Zelle geteilt wird, erhält man zwei Hälften, jedoch befindet sich nur in einer Hälfte, der Zellkern. Nun wird man feststellen, dass nur die Zellhälfte, welche den Kern besitzt überlebensfähig ist und wieder ihre ursprüngliche Form annimmt. Die Zellhälfte ohne Kern stirbt hingegen ab.
Der Zellkern selbst wird vom Cytoplasma einer Zelle umschlossen. (Das Cytoplasma ist die Grundstruktur, welche eine Zelle ausfüllt. Man kann diese auch als Höhlung bezeichnen. Das Innere eines Kerns wird von einer Kernhülle, welche man auch als Membran bezeichnet, geschützt. Den Inhalt, der sich in einem Kern befindet, bezeichnet man als Kernplasma. Das Kernplasma sieht auf den ersten Blick wie eine flüssige, eher durchsichtige Substanz aus, jedoch kommt durch eine besondere Färbung ein eher fädiges Netzwerk zum Vorschein, dieses ist das Chromatin. Dieses Chromatin bildet die Grundsubstanz, welche die Chromosomen besitzen.
Die Zellmembrane besitzen einzelne Poren, die für die Kontrolle des Austauschs wichtiger Stoffe, im Kerninneren und des Kernplasmas verantwortlich sind. Alle Erbinformationen, wie zum Beispiel das Wachstum, der Stoffwechsel und die Entwicklung sind auf den Chromosomen gespeichert. Diese Erbinformationen bezeichnet man dann als DNA. (Desoxyribinucleinsäure).
Der Zellkern enthält des Weiteren noch Kernkörperchen, diese bestehen aus einer Zusammensetzung von Proteinen und der Ribonukleinsäure, auch RNA genannt. Außerdem verfügt der Zellkern über ein weitverzweigtes Röhren- und Kanalsystem, welches ebenso mit der Hülle des Zellkerns verbunden ist. Der Zellkern besitzt das endoplasmatische Reticulum, kurz als ER bezeichnet, dass eine raue Fläche hat.
Dieses System ist etwas rau, da es vielfach kleine Körperchen aufweist, diese werden Ribosomen genannt. Nachgewiesen wurde, dass an den Ribosomen eine Proteinbiosynthese der Zellen stattfindet. Dabei übernimmt das ER die Funktion des Transportes. Aber ebenso läuft hier eine Stoffumwandlung ab, wie sie zum Beispiel bei einer Entgiftung von Stoffen abläuft.
Welchen Stellenwert hat die DNA in der Molekulargenetik?
In den Chromosomen der Zellen befindet sich die sogenannte DNA, welche die Erbinformationen der Zelle enthält. Die DNA besteht aus einem Phosphorsäuremolekül, einer Base, welche organisch ist und einem Zuckermolekül. Basen sind zum Beispiel, Cytosin, Thymin, Adenin und Guanin. Die Zuckermoleküle und die Phosphormoleküle und bilden zusammen eine abwechselnde Kette, welcher jeweils eine Base angeschlossen ist.
Solch eine Dreierverbindung wird auch als Nukleotid bezeichnet. Eine DNA ist aber nicht nur eine Kette, sondern in einer Doppelhelix aufgebaut, die eine Spiralenform hat. Diese beiden Spiralen sind so ausgerichtet, dass die Basen nach innen gerichtet sind und sich gegenüberstehen. Der Aufbau ist somit immer eine C-Base mit einer G-Base und eine T-Base mit einer A-Base. Zusammengehalten werden diese Basen durch Wasserstoffbrücken, bei manchen Basen sind es zwei Wasserstoffbrücken bei anderen wiederum drei Wasserstoffbrücken. Durch dieses Zusammenspiel entsteht eine Doppelhelix.
Eine DNA kann auch leicht verdoppelt werden, dieses geschieht dann anhand eines Reißverschlussverfahrens. Bei diesem Vorgang werden die Wasserstoffbrücken wieder getrennt, sodass die Basen offen an ihren Strängen hängen können. So können sich die richtigen Basen, nachdem herkömmlichen Basenverfahren, anhängen und auf diese Art entsteht wieder ein identischer Abschnitt, dies ist dann eine Reduplikation. Neben der DNA gibt es noch eine weitere Nukleinsäure, diese nennt man RNA.
Der Unterschied zu einer DNA besteht hierbei darin, dass kein Zuckermolekül Desoxyribose verwendet wird, sondern nur eine einfache Ribose. Und auch im Basenaufbau unterscheidet sich die RNA von der DNA. Bei der RNA kommt anstelle der Thymin Base eine Uracil Base zum Einsatz. Mit der Boten-RNA, der Transfer-RNA und der ribosomalen RNA unterscheidet man drei verschiedene Arten.
Molekulargenetik und molekularbiologische Methoden
Molekularbiologische Methoden werden heute an den verschiedensten Orten und zu den unterschiedlichsten Untersuchungen verwendet. Wurden früher molekulargenetische Untersuchungen meist nur in der medizinischen und der biologischen Forschung angewendet, so werden sie heute verstärkt und sehr erfolgreich auch in der Kriminalistik und in zahlreichen anderen Bereichen verwendet. Verwendung findet hierfür eine Vielzahl von mikrobiologischen, genetischen, biochemischen und gentechnischen Verfahren, welche kombiniert mit den daraus resultierenden Ergebnissen einen größeren Kontext erreichen.
Molekulargenetische Untersuchungen werden zur Feststellung von Vaterschaften (sog. DNA Vaterschaftstests) oder der Feststellung eines Verwandtschaftsverhältnisses angewendet, welche im Auftrag von Privatpersonen, Familien- oder Amtsgerichten durchgeführt werden. Ebenso finden molekulargenetische Untersuchungen Anwendung, wenn es um den Empfänger und Spender Chimärismus nach Knochenmark- und Stammzellentransplantationen, DNA Analysen zur Feststellung der Indemnität oder von Spuren an Tatorten, Spezialuntersuchungen und zur Erstellung von DNA Profilen geht.
Heilpraktiker Felix Teske
