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DNA, Replikation, Transkription, Translation und Zellteilung als begehbare 3D-Modelle.
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Zoom vom Chromosom über das Nukleosom bis zur Doppelhelix und zum einzelnen Nukleotid, mit echter Maßstabsleiste. Basenpaare antippen, Helix entdrillen und öffnen, Furchen und Maße einblenden, zu einer eingetippten Sequenz den gegenläufigen Gegenstrang entstehen lassen.
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Aus einer DNA werden zwei: Replikationsblasen öffnen sich an vielen Origins und verschmelzen, ein Enzym-Team baut an jeder Gabel die neuen Stränge. Alte Stränge bleiben farbig erkennbar, der Vergleich mit Meselson-Stahl zeigt, warum die Replikation semikonservativ ist.
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Nahaufnahme einer Replikationsgabel in 3D: Beide Polymerasen arbeiten nur 5′→3′, deshalb wächst der Leitstrang am Stück und der Folgestrang in Okazaki-Fragmenten. Posaunenmodell in Bewegung, mit Primer-Austausch, Ligase-Schalter und dem Vergleich Bakterium/Eukaryot.
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Eine RNA-Polymerase liest in 3D ein Gen ab: Die Blase wandert mit, die mRNA wächst 5′→3′ am Matrizenstrang. Für Eukaryoten mit Cap, Poly-A, Spleißen (Lariat, alternatives Spleißen) und Export durch die Kernpore, eigene DNA-Sequenz möglich.
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Ein Ribosom liest die mRNA Codon für Codon: beladene tRNAs bringen als Adapter ihre Aminosäure in die A-Stelle, die rRNA knüpft die Peptidbindung, bis ein Stoppcodon das Protein freigibt. Basen oder Leserahmen ändern und live sehen, wie sich das Protein ändert – bis zum Polysom.
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Eine Base im echten β-Globin-Gen antippen und zusehen, wie sich mRNA und Aminosäurekette umordnen: stumm, missense, nonsense oder Rasterschub. Dazu Sichelzelle, Chromosomen- und Genommutationen sowie UV-Schaden mit Reparatur.
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Eine 3D-Zelle teilt sich: Interphase bis Cytokinese auf einer scrubbaren Zeitleiste, mit Zählern für Chromosomen, Chromatiden und DNA-Gehalt. Sichtbar wird, warum beide Tochterzellen denselben Chromosomensatz erhalten.
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Aus einer diploiden Zelle werden vier verschiedene Keimzellen: in 3D verfolgen, wie Meiose I die homologen Chromosomen trennt und Meiose II die Schwesterchromatiden. Mit Crossing-over, Würfel für die zufällige Verteilung, n/2n- und DNA-Zähler und Fehlverteilung bis zur Trisomie 21.
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Das Meselson-Stahl-Experiment als 3D-Laborgeschichte: von der ¹⁵N-Kultur über die Ultrazentrifuge bis zur UV-Aufnahme der Banden. Vorhersagen von konservativer, semikonservativer und dispersiver Replikation mit der Messung vergleichen und herausfinden, welche Generation welche Hypothese widerlegt.
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Eine echte Proteinkette faltet sich vor deinen Augen: hydrophober Kollaps, Helices und Faltblätter, Energietrichter und Levinthal-Rechnung. Erhitzen entfaltet sie, Abkühlen faltet sie wieder.
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Eine menschliche Körperzelle im Maßstab 1 Einheit = 1 µm: Kern mit Doppelhülle, Kernporen und Chromatin, raues ER als Fortsetzung der Kernhülle, glattes ER, Golgi (cis/trans), Endosomen, Lysosomen, Peroxisomen, Mitochondrien mit Cristae und mtDNA, Zentrosom, Mikrotubuli, Aktin-Kortex und Intermediärfilamente. Der sekretorische Weg in sieben scrubbaren Phasen: Transkription, Kernpore, Translation am rER, COPII zum Golgi, cis→trans, Vesikel am Mikrotubulus, Exozytose. Schnittebene, Ebenen und eine Membran-Lupe.
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