Nutztiergenetikk

Die DNA besteht aus Nukleotiden, und jedes Nukleotid setzt sich zusammen aus:

• Zucker (Desoxyribose)

• Phosphatgruppe

• Stickstoffbasen:

  • Adenin (A)

  • Thymin (T)

  • Guanin (G)

  • Cytosin (C)

Basenpaarung:

• A ↔ T

• G ↔ C

• Chromosomen: Träger der Erbinformation (DNA + Proteine)

• Autosomen: Alle Chromosomen, die nicht an der Geschlechtsbestimmung beteiligt sind

• Heterosomen (Gonosomen): Geschlechtschromosomen (z. B. X und Y)

Anzahl:

• Rind (Bos taurus):

  • 60 Chromosomen → 58 Autosomen + 2 Geschlechtschromosomen

• Schwein (Sus scrofa):

  • 38 Chromosomen → 36 Autosomen + 2 Geschlechtschromosomen

Die wichtigsten funktionellen Bereiche sind:

• Gene: enthalten Bauanleitungen für Proteine

• Zentromer: wichtig für die Verteilung der Chromosomen bei der Zellteilung

• Telomere: schützen die Chromosomenenden vor Abbau

• Chromatiden: identische Hälften eines verdoppelten Chromosoms

1. Gen: Abschnitt der DNA mit Information für ein Merkmal (z. B. Fellfarbe)

2. Allel: Variante eines Gens (z. B. schwarz oder braun)

3. Genlocus: genauer Ort eines Gens auf dem Chromosom

4. Markergen: genetischer Marker, der leicht nachweisbar ist und zur Identifikation bestimmter Eigenschaften genutzt wird

Geschlechtsgebundene Erbfaktoren:

• Gene, die auf den Geschlechtschromosomen liegen (meist X-Chromosom)

• Beispiel: Gefiederfarbe bei Hühnern

Kennküken:

• Küken, bei denen das Geschlecht direkt nach dem Schlüpfen erkennbar ist

Erzeugung:

• Durch gezielte Kreuzung von Elterntieren mit geschlechtsgebundenen Merkmalen (z. B. unterschiedliche Farbvererbung über Z-Chromosom bei Vögeln)

Nutzen:

• Frühe Geschlechtsbestimmung

• Zeit- und Kostenersparnis

• Vermeidung unnötiger Aufzucht (z. B. männliche Legeküken)

Die DNA-Replikation ist die Verdopplung der DNA vor der Zellteilung.

Ablauf (vereinfacht):

• Die Doppelhelix wird durch Enzyme „aufgezippt“

• Jeder Einzelstrang dient als Vorlage

• Neue komplementäre Basen werden ergänzt (A–T, G–C)

• Ergebnis: zwei identische DNA-Moleküle

Bedeutung:

• Grundlage für:

  • Mitose (Zellteilung für Wachstum)

  • Meiose (Bildung von Keimzellen)

• 
  

Die Mitose ist die Teilung einer Körperzelle.

Phasen:

1. Prophase: Chromosomen werden sichtbar

2. Metaphase: Chromosomen ordnen sich in der Zellmitte an

3. Anaphase: Chromatiden werden getrennt

4. Telophase: Neue Zellkerne entstehen

Ergebnis:

• 2 genetisch identische Tochterzellen

• gleiche Chromosomenzahl wie Ausgangszelle

Bei der DNA-Replikation:

• Leitstrang:

  • wird kontinuierlich in eine Richtung synthetisiert

• Folgestrang:

  • wird stückweise (Okazaki-Fragmente) aufgebaut

  • später zusammengefügt

Grund: DNA kann nur in eine Richtung (5' → 3') aufgebaut werden.

• DNS-Triplett: Drei Basen auf der DNA → codieren eine Aminosäure

• Codon: Basentriplett auf der mRNA

• Anticodon: passendes Gegenstück auf der tRNA

RNA-Arten:

• mRNA (messenger-RNA):

  • Abschrift der DNA

  • transportiert Information zu den Ribosomen

• tRNA (transfer-RNA):

  • bringt passende Aminosäuren

  • erkennt Codons über Anticodon

Die Eiweißsynthese besteht aus zwei Schritten:

1. Transkription (im Zellkern)

• DNA wird in mRNA umgeschrieben

2. Translation (an Ribosomen)

• mRNA wird „gelesen“

• tRNA bringt passende Aminosäuren

• Aminosäuren werden zu einer Proteinkette verknüpft

Ergebnis: → Ein funktionsfähiges Protein

Mutationen = Veränderungen der DNA-Sequenz

a) Basenaustausch (Substitution):

• kann:

  • keine Auswirkung haben

  • verändertes Protein erzeugen

  • Funktionsverlust verursachen

b) Basenverlust/-einfügung (Deletion/Insertion):

• führt oft zu Verschiebung des Leserasters (Frameshift)

• stark veränderte Proteine

• häufig schwere Folgen oder funktionslose Proteine

Die DNA-Replikation ist die Verdopplung der DNA vor jeder Zellteilung.

Ablauf:

• Die Doppelhelix wird durch Enzyme geöffnet (Helikase)

• Jeder Einzelstrang dient als Vorlage

• Neue Nukleotide lagern sich komplementär an (A–T, G–C)

• DNA-Polymerase verknüpft die Bausteine

Ergebnis: → Zwei identische DNA-Doppelstränge

Bedeutung:

• zentrale Rolle bei:

  • Mitose (Wachstum, Regeneration)

  • Meiose (Keimzellenbildung)

• sorgt für konstante Erbinformation

Phasen:

1. Prophase – Chromosomen kondensieren, Kernhülle löst sich

2. Metaphase – Chromosomen in Äquatorialebene

3. Anaphase – Schwesterchromatiden trennen sich

4. Telophase – neue Zellkerne entstehen (+ Cytokinese: Zellteilung)

Ergebnis:

• 2 genetisch identische Tochterzellen

• gleiche Chromosomenzahl wie Mutterzelle

Während der Replikation:

• Leitstrang:

  • kontinuierliche Synthese in 5' → 3' Richtung

• Folgestrang:

  • diskontinuierlich (Okazaki-Fragmente)

  • Stücke werden später verbunden

Grund: DNA-Polymerase arbeitet nur in eine Richtung

• DNS-Triplett: 3 Basen auf der DNA → codieren eine Aminosäure

• Codon (mRNA): „Abschrift“ dieses Tripletts

• Anticodon (tRNA): komplementäres Gegenstück

Funktion der RNA:

• mRNA: transportiert genetische Information vom Zellkern zu Ribosomen

• tRNA: bringt passende Aminosäuren zur richtigen Stelle

1. Transkription

• DNA → mRNA (im Zellkern)

2. Translation

• mRNA wird am Ribosom gelesen

• tRNA liefert Aminosäuren

• Aminosäuren werden zur Polypeptidkette verknüpft

Ergebnis: → ein spezifisches Protein

Basenaustausch (Substitution):

• kann:

  • keine Wirkung haben (stille Mutation)

  • andere Aminosäure erzeugen

  • Protein funktionslos machen

Basenverlust/-einfügung (Deletion/Insertion):

• führt oft zu Leserasterverschiebung (Frameshift)

• völlig verändertes Protein

• meist starke oder schädliche Auswirkungen