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Schlüsselexperimente der Genetik

Die Versuche von Griffith, Avery, Hershey und Chase sowie Meselson und Stahl brachten wichtige Erkenntnisse für die Genetik.

Schlüsselexperimente der Genetik

Genetik

Die Genetik ist die Lehre von der Vererbung. Dieser Teilbereich der Biologie interessiert sich dafür, wie Merkmale von Generation zu Generation weitergegeben – also vererbt werden. Lange Zeit war unklar, wo die Erbinformation gespeichert ist, oder wie die Verdopplung der Erbinformation abläuft. Einige Forscher stellten Vermutungen, so genannte Hypothesen auf, führten Versuche durch und deuteten die Ergebnisse. Diese Experimente lieferten wichtige Erkenntnisse für die Genetik und werden deshalb Schlüsselexperimente der Genetik genannt.

Transformation bei Bakterien

Frederick Griffith forschte z.B. mit Bakterien, die Lungenentzündung hervorrufen. Dabei stellte er fest, dass es verschiedene Bakterienstämme gab. Die S-Form hatte eine spezielle Hülle und wirkte bei infizierten Versuchtieren tödlich, während die R-Form diese Hülle nicht hatte und die Tiere nicht krankmachte. Spritzte nun Griffith einem Versuchstier unschädlich gemachte Bakterien der S-Form gemeinsam mit intakten Bakterien der R-Form, so erkrankte das Tier und verstarb. Er folgerte daraus, dass Erbinformation zwischen den Bakterien übertragen werden musste. Diese Übertragung der Erbinformation bei Bakterien wird auch Transformation bei Bakterien genannt.

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DNA als Träger der Erbinformation

Oswald Theodore Avery stellte mit seinen Versuchen fest, dass DNA der Träger der Erbinformation ist. Auch er arbeitete mit den Bakterien, die Lungenentzündung hervorrufen. Sei Augenmerk lag dabei auf der Frage, ob die Erbinformation auf Proteinen oder auf der DNA gespeichert ist. Daher trennte er die krankmachenden Bakterien der S-Form auf und isolierte einerseits ihre Proteine, andererseits ihre DNA. Er vermischte diese Bestandteile jeweils mit den eigentlich ungefährlichen Bakterien der R-Form. Als er diese Mischung Versuchstieren spritzte, stellte sich heraus, dass nur die Tiere erkrankten, die die Mischung aus R-Form-Bakterien und S-Form-DNA erhalten hatten. Damit war der Beweis erbracht, dass die DNA der Träger der Erbinformation ist und nicht die Proteine.

Erbinformation bei Viren

Die Biologen Hershey und Chase beschäftigten sich mit den Erbinformationen bei Viren. Durch Versuche mit Viren, die Bakterien befallen (Bakteriophagen), konnten sie beweisen, dass auch bei Viren die Erbinformation auf der DNA lokalisiert ist und nicht auf den Proteinen liegt.

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Replikation der DNA

Wie wird die DNA verdoppelt? Das war die zentrale Frage, mit der sich Matthew Meselson und Franklin Stahl beschäftigten. Klar war, dass der DNA-Doppelstrang für die Weitergabe an die nächste Generation verdoppelt werden musste. Es gab jedoch drei verschiedene Vermutungen (Thesen), wie diese Verdopplung genau vonstatten ging. Ziel war es, herauszufinden, welche dieser Thesen korrekt ist. Auf Nährmedien, die verschieden schwere Stickstoffteilchen beinhalteten, züchteten sie verschiedene Bakteriengenerationen. Beim Zentrifugieren dieser Bakterien sammelten sie sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte an verschiedenen Stellen im Reagenzglas. Ein spezifisches Bandenmuster entstand. Durch Deutung dieser Bandenmuster konnten die Forscher herausfinden, dass sich die DNA semikonservativ verdoppelt. Das bedeutet, dass das Erbgut einer Zelle der nächsten Generation je zur Hälfte aus einem DNA-Strang der Mutterzelle und einem neu gebildeten Strang besteht. Diese Versuche zur Replikation der DNA waren ein weiterer Meilenstein im Forschungsgebiet der Genetik.

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