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Kompaktlexikon der Biologie: Gen

Gen, Erbanlage, Cistron, Bez. für die Einheit der genetischen Information. Gene sind somit die kleinste Funktionseinheit des Genoms. Der Begriff wurde ursprünglich 1909 von W. L. Johannsen (1857-1927) für die in den Mendel-Regeln beschriebenen Erbeinheiten geschaffen. Heute dient der Begriff auch für in der molekularen Genetik untersuchte Mechanismen der Vererbung.

Ein Gen ist demnach ein bestimmter Abschnitt auf der DNA (Genlocus), der für ein bestimmtes Protein bzw. Polypeptid (Ein-Gen-ein-Protein-Hypothese) oder ein für den Zellstoffwechsel benötigtes RNA-Molekül codiert (genetischer Code). G. kommen bei Prokaryoten auf dem so genannten Bakterienchromosom und auf Plasmiden vor. Bei eukaryotischen tierischen Zellen sind Gene im Zellkern und in den Mitochondrien, bei Pflanzenzellen zusätzlich in den Plastiden vorhanden (Endosymbiontentheorie). Neben dem so genannten codierenden Bereich werden zu einem G. auch regulatorische Sequenzen (z.B. Promotoren) hinzugezählt, die stromaufwärts im 5'-, stromabwärts im 3'-Bereich sowie bei Mosaikgenen der Eukaryoten auch in den Introns liegen können (Genregulation). Charakteristisch für prokaryotische Gene ist, dass sie häufig als Funktionseinheiten in einem Operon zusammengefasst sind.

Zusammen mit Umwelteinflüssen sind Gene für die Ausbildung der Merkmale verantwortlich. Bei diploiden Organismen sind die Chromosomen und somit auch die Gene immer paarweise vorhanden. Abgesehen von den auf den Geschlechtschromosomen lokalisierten Genen stammt jeweils ein Gen vom Vater und ein Gen von der Mutter. Gene, die auf den homologen Chromosomen einander entsprechen, werden als Allele bezeichnet. Sind sie in ihrer Nucleotidsequenz identisch, spricht man von Homozygotie, sind sie hingegen unterschiedlich, liegt Heterozygotie vor. In Fällen, in denen das Merkmal des einen Allels die Ausprägung des zweiten überdeckt, handelt es sich um ein dominantes Allel (Dominanz), das zweite Allel wird dann als rezessiv bezeichnet (intermediärer Erbgang).

Bei bestimmten Viren ist nicht die DNA, sondern RNA der Träger der genetischen Information.

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Redaktion:
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Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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