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The composition of the structure of the genetic code is undoubtedly one of the most challenging questions open in molecular biology. A promising element in solving this question is the evolutionary development of the structure of the genetic code. Therefore, the evolution of the genetic code has increasingly become the focus of the search for medical applications to cure and prevent hereditary diseases. To further promote such research, the main motivation of this dissertation is the theoretical identification of a factor influencing the evolution of the genetic code.
The first evolutionary hypothesis not disproved so far was published by Crick in 1968. His frozen accident theory states that the genetic code was generated by chance and has remained frozen ever since. However, most researchers working on the evolution of the genetic code today agree that such an efficient system cannot have appeared spontaneously. Hence, in recent years, new theories have been developed which claim to explain the origin of the genetic code. The most common ones are the stereochemical theory, the adaptive theory, and the co-evolution theory.
The influence factor analyzed in this dissertation is derived from the adaptive theory. This theory postulates that evolution aimed at obtaining a code that minimizes errors resulting from mutations. However, we do not claim that other theories such as the stereochemical theory and the co-evolution theory had no influence on the evolution of the genetic code. It is rather a matter of emphasizing properties of the genetic code that can only be assigned to the adaptive theory.
Summarized this work introduces properties of the genetic code which address the problems of retrieving, maintaining, and synchronizing the correct reading frame during the translation process. Translation is a subprocess of the protein synthesis. In this process the ribosome decodes the messenger RNA (sequence of nucleotides {A,C,G,T}) as codons (word of 3 nucleotides) to create a specific amino acid chain. Unfortunately, the mRNA can be decoded in three reading frames: 0, +1 and +2. Yet, only frame 0 encodes the correct information needed for the synthesis of proteins. The first practical evidence of a genetic model which can retrieve the correct reading frame is the so-called X-code. This X-code was obtained by Arqùes and Michel in a statistical evaluation of the codons in coding sequences of different species. Astonishingly, the X-code turned out to be a circular code. The advantages of circular genetic codes are incomparable. Such a circular code is a block code, i.e., a code consisting of words of a certain word length, which recognizes a reading frame error. This work introduces new properties of circular codes in general. These included the minimum sequence length to ensure the reading frame, a new classification of circular codes and new hypothetical processes inspired by the circular code theory to ensure the frameshift robustness during the translation process. With these findings, this dissertation presents a hypothetical guiding line which can be a valuable asset to the discovery of the evolution of protein synthesis.
Digitalisierung der Hochschulbildung – Gestaltungsmöglichkeiten und Potenziale der digitalen Medien
(2020)
Das Phänomen der Digitalisierung nimmt in der heutigen Zeit in allen Bereichen und Branchen einen hohen Stellenwert ein. Insbesondere in der akademischen Bildung sind sowohl die Treiber und Auswirkungen der Digitalisierung deutlich erkennbar. In diesem Kontext kann das Lehren und Lernen durch die Präsenzlehre, digitale Lehre oder einer Kombination beider Formen gesteuert und optimiert werden. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt liegen digitale Technologien vor, die bereits vermehrt Anwendung finden, um beide Lehrstrategien zu unterstützen und zu fördern. Kontinuierlich werden neuere und modernere Technologien und Hilfsmitteln entwickelt, um das Lehren und Lernen zu vereinfachen. Allerdings wird das volle Potential dieser Technologien in der akademischen Bildung noch nicht vollständig ausgeschöpft. Gründe hierfür liegen unter anderem in der Akzeptanz gegenüber den neuen digitalen Instrumenten, der technischen, rechtlichen, personellen und datenschutzrechtlichen Umsetzbarkeit der Technologien.
Um das IT-Security-Bewusstsein sowie die Umsetzungsbereitschaft für die nötigen Sicherheitsmaßnahmen bei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) zu stärken, das IT-Sicherheitsniveau der KMU zu erhöhen und um dadurch jährlich immense Schäden für die deutsche Wirtschaft zu vermeiden, veranlasste das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, die Etablierung einer Transferstelle für IT-Sicherheit. Diese soll geeignet-aufbereitete Schulungen, Handlungsempfehlungen und Angebote an die Unternehmen vermitteln und somit ihr Sicherheitspotenzial erhöhen. Die Vermittlung soll u.a. digital, durch den "Sec-O-Mat" erfolgen - eine Software, deren Aufgabe es ist, anhand von Fragen, den konkreten Sicherheitsbedarf der Firmen zu ermitteln und an diese daraufhin passende Sicherheitsmaßnahmen bereitzustellen. Diese Arbeit dient gleichzeitig als Konzept-Dokumentation für diese - nach aktuellen Recherchen - neuartige Applikation, die bis dato in dieser Form noch nicht entwickelt wurde und beschreibt die Implementierung von horizontalen und vertikalen Prototypen. Es werden ebenfalls das Projekt "TISiM" und das für die Einrichtung der Transferstelle verantwortliche Konsortium vorgestellt. Im Abschluss findet eine Diskussion der Ergebnisse statt.