Molekulare Genetik Flashcards
(100 cards)
1
Q
DNA-Molekül
A
langes Polymer aus Desoxyribonukleinsäuren
2
Q
Aufgabe DNA
A
Weitergabe Erbinformation
Aktive Proteinproduktion
3
Q
Base
A
hängt an 1´ Ende
4
Q
Phosphat-Rest
A
hängt am 5´ Ende
5
Q
OH-Gruppe
A
hängt am 3´ Ende
- über Phosphodiesther Bindungen mit 5´Atom des nächsten Moleküls verknüpft
- Neues Nukleotid wird immer am 3´ Ende angehängt
6
Q
Nukleosid
A
Base+ Desoxyribose
7
Q
Doppelhelix (Watson, Crick)
A
- DNA als langes Polymer aus Desoxyribonukleotiden
- Organische Base, Phosphatgruppe, Desoxyribose
- DNA liegt als rechtsdrehende Doppelhelix vot, wobei zwei komplementäre Stränge in entgegengesetzte Richtungen aneinandergefügt sind
- Zuckerrückrad und sich paarende Base
- Im Zellkern bzw. der Matrix der Mitochondrien
8
Q
Baasenpaarbildung
A
-Es liegen immer zwei Basen gegenüber, die Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden und somit entgegengesetzte Doppelstränge verbinden
9
Q
1 Basenpaarung
A
- Thymin und Adenin
- 2 Wasserstoffbrückenbindungen
- Adenin und Uracil bei RNA
10
Q
2 Basenpaarung
A
- Cytosin und Guanin
- 3 Wasserstoffbrückenbindungen
11
Q
Purine
A
Adenin
Guanin
12
Q
Pyrimidine
A
Thymin
Cytosin
13
Q
Genetische Information
A
Durch Basenabfolge bestimmt
14
Q
Chromosomen des menschlichen Zellkerns
A
46
15
Q
Nukleotide des menschlichen Zellkerns
A
6,5 x 10^9 Nukleotide
16
Q
Organisation DNA
A
In Form von Chromatinfäden organisiert, wobei jeder Faden in kondensierter Form ein Chromosom ergibt
DNA zusätzlich um Chromosomprotein Histon gewickelt
17
Q
Nukleosom
A
DNA-Histon-Komplex
18
Q
Euchromatin
A
dekondensiert, transkriptorische Aktivität
19
Q
Heterochromatin
A
kondensiert, hauptsächlich inaktiv
20
Q
Struktur Chromosomen
A
dynamisch, Chromatinformungskomplexe ändern Kondensationszustand Chromatins
21
Q
Genetisches Mosaik
A
- Weibliche Keimzellen haben zwei X-Chromosome, benötigen jedoch nur die Genprodukte von einem
- Demzufolge kann ein X-Chromosom dauerhaft aktiviert werden und zu Heterochromatin umgewandelt werden
- dadurch weniger Krankheiten
- Rot-Grün-Blindheit tritt z.B. nut auf X-Chromosomen auf
22
Q
Semikonservativ
A
die Hälfte bewahrend
23
Q
DNA Replikation
A
- Initiationsphase
- Elongationsphase
- Terminationsphase
24
Q
Initiationsphase
A
- DNA wird an bestimmter Stelle aufgebrochen und für Replikation markiert
- DNA Stränge durch Enzym Topoismerase entwunden
- Primer wird von Enzym Primare hergestellt und befestigt sich am 3’ Ende des Mutterstrangs
- Replikation wird an mehreren Replikationsursprüngen (AT-reiche Sequenzen) gleichzeitig begonnen.
- Komplementärstränge werden durch Helikase an Wasserstoffbrückenbindungen aufgespalten (Replikationsgabel)
- Es entsteht Leitstrang von 5’-3’ und Folgestrang von 3’ zu 5’
- DNA Polymerase synthetisiert von 5’ zu 3’
- Damit die Stränge sich nicht gleich wieder verbinden, werden sie von single strand binding proteins offen gehalten
- Ein kürzes Stück RNA wird durch die Primase an freien Einzelstrang gesetzt
25
Topoismerase
Entwindet DNA
| Verhindert super-coiling
26
Elongationsphase
1. An beiden Enden wird zeitgleich die komplementäre Base synthetisiert
2. Vom 3' zum 5' wandert DNA Polymerase den Matritzenstrang entlang und synthetisiert dabei den neuen Strang vom 5' zum 3' Ende (50-100 Basenpaare pro Sekunde). Nukleotid-Bausteine liegen frei in der Zelle vor
3. Semikontinuierliche Verdopplung: Während am Leitstrang die Replikation nun problemlos an einem Stück verläuft und ein kontinuierlicher Tochterstrang entsteht, muss am Folgestrang diskontinuierlich synthetisiert werden
4. Bei diesem Vorgang werden auch Fehler weitervererbt. DNA-Polymerase hat Korrekturfunktion
27
Semikontinuierliche Verdopplung
- Während am Leitstrang die Replikation nun problemlos an einem Stück verläuft und ein kontinuierlicher Tochterstrang entsteht, muss am Folgestrang diskontinuierlich synthetisiert werden
- Etwa alle 100-200 Nukleotide muss ein neuer Primer andocken
- So entstehen Okazaki-Fragmente (DNA-Fragmente)
- RNAse H entfernt alls Primer auf den Tochtersträngen
- Nukleotide werden durch weitere Polymerase eingefügt und am Ende durch Ligase verbunden, welche eine Phosphodiester-Bindung herstellt
28
Terminationsphase
Am Ende der DNA befinden sich repetitive Sequenzen, die sich bei jeder Replikation verkürzen
29
Endreplikationsproblem
verursacht hohe Mutationsrate im Alter
30
Replikations-Fehlerquellen
- entweder spontan oder extern
- physikalische Faktoren: Wärme, Radioaktive Strahlung, UV-Strahlung
- chemische Faktoren: Alkohol, Zigarettten, Viren, Bakterien, Pilze
31
Arten von DNA-Schäden
1. Basenmodifikationen (Basen werden oxidiert/alkyliert, verändern Struktur der DNA)
2. Mismatch der Basen
3. Basenverlust
4. Veänderung im Zucker-Gerüst
5. Einzel- bzw. Doppelstrangbrüche
32
Folgen von DNA-Schäden
Somatische Zellen - z.B. Krebs
Keimbahnzellen - z.B. Erberkrankungen für Folgegenerationen
33
Reperaturmechanismen
Basexisionsreperatur
| Nukleotidezisionsreperatur
34
Basenexisionsreperatur
1. Exision: Fehler an einzelnen Basen, werden von DNA-Glykolase erkannt und herausgeschnitten
2. Anschließend erzeugt eine AP-Endonuklease einen Einzelstrangbruch im Zucker Phosphat Rückrad und entfernt alle umliegenden Nukleotide ebenfalls
3. DNA-Polymerase fügt komplementäre Base ein
4. DNA-Ligase verknüpft Stränge miteinander
5. short-patch-repair oder long-patch-repair
35
Nukleotidsezisionsreperatur
- Erkennt keine spezifische Beschädigung, sondern Veränderung in der DNA-Konfirmation, wie sie durch modifizierte Basen oder DNA Addukte entstehen
- Erkennung von bulky lesions in der DNA Struktur beispielsweise (verursacht durch UV-Strahlung)
- Die an Schadenerkennung beteiligten Enzyme unterscheiden sich je nachdem, ob die Schäden während der Transkription behoben werden (transcription coupled repair) oder an transkriptionsinaktiven Berreichen stattfindet (global genome repair)
- Enzyme leiten Helikase zu beschädigten Stellen
36
Zellreplikationen pro Tag
100.000.000
37
Zellreperaturen pro Tag
1.000.000
38
Zellreperaturen Bedeutung
wichtig, da sonst Zellzyklus-Arrest oder Apoptose
39
Reperaturenzyme
1. DNA-Polymerase (proof reading)
2. Glykosylase (schneiden falsche Basen heraus)
3. Exisionsendonukleasen (schneiden fehlerhafte Basen heraus)
4. DNA Ligasen (Verknüpfen von DNA-Strängen)
40
Abschnitte eukaryotischer Gene
Exons, Introns
41
Exons
tragen relevante genetische Information
42
Introns
- keine Genexpression
- machen fast 95% aus
- Ort der cis-acting-elements
43
Cis-acting-elements
Promotoren
Enhancer
Silencer
44
Basencodierung
Bei jedem Lebewesen gleich, welche Basensequenzabfolge für welche Aminosäure codiert
45
Kombination Aminosäure
4 Basen hoch 3 Plätze im Triplett ergeben 64 Kombinationen
46
Start-Aminosäure
Methonin
| AUG
47
Stopp-Aminosäuren
Translationsabbruch, keine passende tRNA
UGA
UAA
UAG
48
RNA
Wichtig bei der Umsetzung genetischer Information in Proteine
Bei vielen Viren Träger der Erbinformation
49
mRNA
messangerRNA
| transkribiert Basenabfolge der DNA und bringt sie zum Ribosom
50
rRNA
Ribosomale RNA
| trägt zum Aufbau des Ribosoms bei
51
si RNA
small interfering RNA
| Inaktivierung von Genen
52
tRNA
Transfer-RNA
Hilfsmolekül bei der Proteinbiosynthese
Liefert passende komplementäres Anticodon mit passender Aminosäure zum Ribosom
53
Unterschied RNA und DNA
1. BASEN: Uracil statt Thymin
2. ABLESEN GENETISCHE INFORMATION: DNA 3'-5' Ende, RNA umgekehrt
3. STRÄNGE: DNA umgekehrt, RNA Einzelstrang
4. ZUCKER: DNA Desoxyribose, RNA Ribose
54
Ribose und Desoxyribose
Ribose hat eine Hydroxylgruppe anstatt eines einfachen Wasserstoff-Atoms am C2 Ende
Ribose instabiler
55
Proteinbiosynthese
Genexpression eines einzelnen Gens in ein fertiges einsatzbereites Protein
56
Ablauf Proteinbiosynthese
1) Transkription
2) RNA Prozessierung
3) Translation
57
Transkription
1. Strukturgene der DNA werden als Vorlagen verwendet, um daraus einsträngige mRNA zu machen
2. Codogener Strang/Antisense Strang als Vorlage
3. Promotor als Startpunkt
4. Helikase der RNA-Polymerase trennt Wasserstoffbrückenbindungen und es entsteht eine Replikationsgabel
5. vom 3' zum 5' Ende lagern sich freie komplementäre Nukleotide aus dem Zytoplasma an
58
RNA Prozessierung
1. Capping
2. Tailing/Polyadenylierung
3. Editing
4. Splicing
59
Capping
Modifiziertes Guanin-Nukleotid wird am 5' Ende der DNA befestigt
- Schutz vor Abbau
- Signal für Transport aus der Zelle
- Zeichen für Proteinbiosynthese
60
Tailing/Polyadenylierung
Adenin-Nukleotidkette (250 Adenin-Moleküle) werden am 3' Ende befestigt
Schutz vor Abbau
Stabilität
Iniation der Translation am Ribosomen
Reguliert Lebensdauer (Schwanz verkürzt sich mit der Zeit)
61
Editing
Veränderung von Basen zur Proteinvielfalt
62
Splicing
Entfernung des Introns aus mRNA
| Exons werden zusammengefügt zu Splicosomen
63
Translation
- Nach Transport der mRNA durch die Kernporen bewegt sie sich durchs Zytosol zu einem freien Ribosomen
- Wandert vom 5' zum 3'
- Ribosom besteht aus großer 60s und kleiner 40s Untereinheit
- von links nach rechts: Exit Stelle, Polypeptid-Stelle-Aminoacyl-Stelle
1. Initialphase
2. Elongationsphase
3. Terminationsphase
Posttranslatorische Modifikationen direkt bei Translation, anderen Zellorganellen oder Extrazelluläar
mRNA kann mehrmals in ein Protein umgesetzt werden
Faltung je nach Protein (durch Chaperone/Hitze-Schock-Proteine)
Spezifische Proteine werden anhand ihrer Markierungen (Signalsequenzen am N- oder C-Terminus z.B.) zu verschiedenen Einsatzorten transportiert
64
Initialphase
Start bei Methionin
tRNA heftet sich mit Basentriplett an das Codon und bildet Initiationskomplex
65
Elongationsphase
prätranslationaler Zustand und posttranslationaler Zustand
Entstehung Polypeptidkette, die über Phosphodiesterbindungen verknüpft ist und eine Vorstufe des späteren Proteins bildet
66
Terminationsphase
Beim Erreichen eines Stopp-Codons wird die Translation durch Bindung eines Freisetzungsfaktors abgebrochen und die Polypeptidkette aus dem Ribosom entlassen
67
Posttranslationale Modifikationen
1. Carboxylierung (Blutgerinnung)
2. Hydroxilierung
3. Glykolisierung
4. Phosphorilierung
5. Acetylisierung
6. Acelyierung
68
DNA-Polymerase
liest 3' - 5' Richtung
| synthetisiert 5' 3' Richtung
69
Proof-Reading/Mismatch
Proof-reading findet während Replikation statt, Mismatch danach
70
RNA Polymerase
stellt RNA her, für Bildung der mRNA z.B. zuständig
71
DNA Polymerase
Stellt DNA her, für Replikation zuständig
72
Ort Translation
Ribosomen im Zytoplasma
73
Genexpression
nur aktive Gene werden für Genexpression genutzt
74
Anticodon
sitz auf tRNA
| mRNA hat Codons zu 41 Anticodons der tRNA
75
Aminoacyl-tRNA-Synthetasen
bringen tRNA und Aminosäuren zusammen
76
Release factor Termination
induziert das Abfallen von mRNA und Protein vom Ribosom, nicht Zerfall von Untereinheiten
77
Promotor
Startpunkt Transkription
z.B. TATA-Box
Nukleotidsequenz auf DNA
78
Enhancer
Verstärkt Promotor und führt zur erhöhter Transkription
79
Terminator
beendet Transkription
80
Splicing
Exons werden zusammengefügt und unter Umständen neu kombiniert, weshalb aus einem Gen verschiedene MRNA und somit verschiedene Gene entstehen können
81
Codierter Strang
DNA, strang der nicht abgelesen wird und dessen Basenfolge der mRNA entspricht (bis auf Uracil)
Seine Basenabfolge wird somit in ein Protein übersetzt, obwohl er am Vorgang selber nicht beteiligt ist
82
OH-Gruppe
sowohl bei RNA und DNA am 3' Kohlenstoff, die Phosphatgruppe am 5' Kohlenstoff
83
hrRNA
Bei der Transkription wird die DNA im Zellkern in RNA umgesetzt, zunächst nicht die fertige hnRNA. Aus ihr reift schließlich die mRNA, welche an den Ribosomen im Cytoplasma als Vorlage für ein Protein genutzt wird
84
Chaperone
Protein, die neu synthetisierten Proteinen dabei helfen, sich korrekt zu falten und verhindern eine unkorrekte Faltung
85
Verhältnis Basen
Enthält gleiche Anzahl Pyrimidine (C+T) und Purine (A+G)
86
Fertige mRNA
Nicht genauso lang wie der zugehörige DNA-Abschnitt
Denn dieser enthält für das Protein nicht relevante Teile, die nach dessen Kopie (hnRNA) herausgeschnitten werden. Außerdem wird hnRNA noch prozessiert, bevor es den Zellkern verlässt
87
Bestandteil Ribosomen
2/3 RNA
| 1/3 Ribosomale Proteine
88
Synthetisierungsrichtung
Von 5'-3' da Nukleotid immer nur über Phosphodiesterbindung an eine freie OH-Gruppe angehängt werden kann
89
DNA Polymerase
Die DNA-Polymerase synthetisiert ("arbeitet") in 5'-3' Richtung, sie läuft ("liest") aber in 3'-5' Richtung. Außerdem repliziert nach dem Basenpaarungsprinzip beide DNA Stränge zugleich. Die DNA Polymerase hat sogar einen "proof reading" Mechanismus, sie überprüft ihre Arbeit sozusagen selbst auf Fehler. Trotzdem kommt es hin und wieder zu Fehlpaarungen und ein Replikationsmultienzymkomplex schneidet die fehlerhaft gepaarte Basen heraus.
90
DNA
Alle Lebewesen besitzen eine DNA, sowohl alle Eukaryonten, als auch Prokaryonten. Dieses Biomolekül ist die Trägerin der Erbinformation der Lebewesen. Selbst bei einigen Viren liegt eine DNA vor.
91
hnRNA
- muss nach der Transkription noch im Zellkern modifiziert werden, danach kann sie als fertige mRNA den Zellkern verlassen
- Die prä-mRNA ist die erste RNA-Form, die als unmittelbares Ergebnis der Transkription im Zuge der Genexpression der Erbinformationen in Proteine bei Eukaryoten entsteht, nicht allerdings bei Prokaryoten
92
Löslichkeit Aminosäuren
- Löslichkeit von Aminosäuren in Wasser ist sehr unterschiedlich
- Alanin und Lysin lösen sich z.B. sehr leicht
93
Alpha-Aminosäuren
- Proteine entstehen aus Alpha- Aminosäuren
| - Carbonsäuren, die am Alpha-C-Atom eine Aminogruppe tragen
94
Nukleotidde
- ATP ist auch ein Nucleotid
95
DNA
- kommt bei allen Lebewesen vor, beide Gruppen (Eukaryoten und Prokaryoten) verfügen ebenfalls über RNA
96
Telomere
- sich wiederholende Stränge, die die Enden der Chromosomen bilden
- sind für Stabilität der DNA von wesentlicher Bedeutung
97
Terminationsphase
- Beendung Replikation
| - Mit Ende der Elongationsphase sind Stränge fertig synthetisiert
98
Ausnahme Zellen diploider Chromosomensatz
- Keimzellen haben haploiden Chromosomensatz
| - Erythrozyten und Thrombozyten haben keinen Zellkern, also keine Chromosomen
99
Helikase
- Aufgabe, Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Nukleinbasen aufzulösen und DNA-Doppelstrang aufzutrennen
100
Genosomen
- Frau: homolog
| - Mann: nicht homolog
