4. Die genetischen Systeme der Pflanzenzelle

Nucleinsäuren sind heteropolymere Moleküle, die entweder der Speicherung von Information (Desoxyribonucleinsäure, DNA) oder der Informationsübertragung und -realisierung (Ribonucleinsäure, RNA) dienen (► Abschn. 4.2 und 4.3). Darüber hinaus besitzen bestimmte RNAs eine Strukturfunktion beim Aufbau der Ribosomen (ribosomale RNA, rRNA; ► Abschn. 4.6) oder wirken regulatorisch (siRNAs; ► Abschn. 4.9). Bei allen Organismen – Pro- wie Eukaryoten – dient doppelsträngige DNA (dsDNA) der Speicherung der Erbinformation und ihrer Vermehrung durch Replikation (► Abschn. 4.4). Außer bei RNA-Viren und Viroiden weist nur DNA eine solche autokatalytische Funktion auf. Da Fortpflanzung, Vermehrung und Vererbung die grundlegenden Kriterien für Leben schlechthin sind, steht die autokatalytische Funktion der DNA im Zentrum aller Lebensvorgänge. DNA-Moleküle vermögen aber auch die Sequenzen von RNA und über diese schließlich die Aminosäuresequenzen der Proteine festzulegen. Durch diese heterokatalytische Funktion der DNA kann sich die Erbinformation manifestieren: Erbfaktoren (Gene, griech. génos, Herkunft, Erbe) werden als Phäne (äußerlich erkennbare Merkmale von Organismen, griech. pháinein, sichtbar machen) sichtbar. Die gesamte DNA-Menge einer Zelle (sie umfasst alle Gene einschließlich aller intergenischen Regionen) wird Genom genannt. Prokaryoten besitzen ein einziges, in der Regel zirkuläres DNA-Molekül, das in der Zelle als Nucleoid an der Zellmembran angeheftet vorliegt und das gesamte oder den überwiegenden Teil des Genoms repräsentiert. Daneben kommen oft zusätzliche zirkuläre DNA-Moleküle, die Plasmide, vor. Plasmide codieren Spezialfunktionen. So können Plasmide Gene tragen, die Antibiotikaresistenz bzw. den Abbau von toxischen Chemikalien vermitteln oder die beim Austausch genetischen Materials eine Rolle spielen. Mit Ausnahme einiger spezialisierter Einzeller besitzen alle Eukaryoten als Subgenome das Kerngenom (Nucleom) und das Mitochondriengenom (Chondrom, auch als Chondriom bezeichnet), die plastidentragenden Pflanzen (Algen und Embryophyten) besitzen als drittes Subgenom zusätzlich noch ein Plastidengenom (Plastom), das Pilzen und Tieren demnach fehlt.