VO2 Flashcards
(102 cards)
1
Q
Entdeckung von micro RNAs
A
Victor Ambros and Gary Ruvkun
2
Q
Ambros und Ruvkun
Heterochronic Genes
A
Regulieren Larven-Erwachsenen-Übergang (L/A switch)
3
Q
Ambros und Ruvkun
lin-4
A
Kodiert für microRNA, hemmt lin-14
4
Q
Ambros und Ruvkun
lin-14
A
Ziel von lin-4, aber mRNA-Produktion nicht gehemmt
5
Q
Ambros und Ruvkun
Funktion von lin-4-microRNA
A
- Bindet komplementär an lin-14-mRNA
- Hemmt Proteinproduktion, nicht mRNA-Produktion
6
Q
Ambros und Ruvkun
Regulatorischer Abschnitt
A
Abschnitt in lin-14-mRNA notwendig für Hemmung durch lin-4
7
Q
Ambros und Ruvkun
Universelle Genregulation
A
microRNAs regulieren Gene in allen mehrzelligen Organismen
8
Q
Ambros und Ruvkun
microRNA-Mutationen
A
Verursachen Krankheiten (z. B. Krebs, Schwerhörigkeit, Augen- und Skeletterkrankungen)
9
Q
Verpackung von DNA
A
DNA ist ein langes, lineares Molekül daher enger gepackt
10
Q
Verpackung von DNA
Viren
A
DNA oder RNA, linear oder zirkulär
11
Q
Verpackung von DNA
Prokaryoten
A
zirkuläre chromosomale DNA und extrachromosomale zirkuläre DNA-Plasmide. Manchmal auch lineare Chromosomen.
12
Q
Verpackung von DNA
Eukaryoten
A
lineare DNA Chromosomen
13
Q
Verpackung von DNA
Organellen
A
zirkuläre DNA Genome
14
Q
Verpackung von DNA
Nucleoid
A
Eng gepackte chromosomale DNA in Bakterien und Archaea
15
Q
E. coli Chromosom
A
Länge: ca. 1.100 µm (1.000x länger als das Bakterium)
16
Q
Supercoiling
A
- Stärkere gepackt durch verzwirbelung
- Durch Einzelstrangbruch (nick) entsteht ein open circle
17
Q
Supercoiling-Typen
A
Positiv (mehr Windungen) oder negativ (weniger Windungen)
18
Q
Supercoiling Topoisomerase
A
- Spaltet, windet und verknüpft DNA neu
- Essenziell für DNA-Packung
19
Q
Topoisomerase Typ 1
A
schneidet einen Strang und führt den zweiten Strang der Helix durch den geschnittenen Strang
20
Q
Bakterielle Chromosomen
A
in loops organisiert → es ist nicht klar
welche Proteine an deren Basis sitzen
21
Q
Negative Supercoiled
A
Loops
22
Q
Loops in Menschlichen DNA
A
ca. 10.000 loops
23
Q
C-Wert
A
Haploider, nicht replizierter DNA-Gehalt einer Zelle (in pg oder bp)
24
Q
A
25
C-Wert Unterschiede
Enorme Unterschiede zwischen Organismen
26
Eukaryotische Chromosomen
* Meist Diploid (besitzen jeweils 2 – nahezu-idente Chromosomen 1x väterlich, 1x mütterlich)
* → menschliche diploide Karyotyp (46 Chromosomen. 23 von der Eizelle und 23 durch das Spermium)
27
Chromatin
* DNA im Zellkern, organisiert als Chromatin
* Chromos = Farbe
* Chromatin = Färben
28
DNA Länge des menschlichen Genoms
ca. 2m lang, passt jedoch in einen 10 µm
Großen Zellkern
29
Histone und DNA
DNA komplexiert mit Histonen (ist um Histone gewickelt) und ergibt so die 10 nm fiber
30
Histon-Oktamer
Besteht aus 2x H2A, H2B, H3, H4
31
DNA-Wicklung
146 bp DNA, 2x um Histon-Oktamer gewickelt
32
Linker-Histon H1
Erhöht Kompaktierung → Bildung der 30 nm Fiber
33
Solenoid-Struktur
30 nm Struktur
34
DNA-Organisation
DNA vermutlich in Schleifen organisiert
35
Metaphase
Schleifen sind am Chromosomen-Scaffold (Achsen von Metaphasechromosomen) angeheftet
36
DNA-Kompaktierung (Eukaryoten)
* Doppelhelix gewunden um Histone
* Histone kompaktiert (speziell durch Histon H1)
* weiter kompaktiert durch loops
* loops werden zu weiteren loops kompaktiert
* Chromosom
37
DNA-Kondensation im Zellzyklus
* Unterschiedliche Kondensation während des Zellzyklus
* Alle DNA stark kondensiert
38
# Interphase
Euchromatin
Dekondensiert, enthält Gene
39
# Interphase
Heterochromatin
Kondensiert, enthält nicht-kodierende DNA (z. B. transposable Elemente)
40
Zentromere
Punkte des Spindelansatzes in der Mitose
41
Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae)
Zentromersequenz: sehr kurz, hoch konserviert zwischen Chromosomen
42
Höhere Eukaryoten (z. B. Säuger)
Zentromersequenz: sehr lang, besteht aus vielen Repeats
43
Basenkomplementarität
Ermöglicht exakte Kopien bei der DNA-Replikation
44
DNA-Replikationsmodelle
1. Semikonservative
2. Konservative
3. Dispersive
45
Meselson und Stahl Experiment 1958
* Semikonservative Replikation
* Verwendung von verschiedenen radioaktiven Isotopen für Stickstoff
46
# Meselson und Stahl Experiment 1958
Dichtegradienten-Zentrifugation
* Cäsiumchlorid erzeugt einen Gradienten
* DNA-Moleküle trennen sich nach Größe
47
# Meselson und Stahl Experiment 1958
DNA-Detektion
* Aromatische Ringe absorbieren kurzwelliges Licht
* Schwarzer Strich im Röhrchen zeigt Präsenz von DNA
48
# Meselson und Stahl Experiment 1958
Experimentablauf
1. Bakterienkultur mit schwerem Stickstoff wachsen lassen
2. DNA isoliert und im Dichtegradienten zentrifugiert (uniform schwere DNA)
3. Bakterien in leichtes Stickstoffmedium überführen und eine Generation vervielfältigen
49
# Meselson und Stahl Experiment 1958
Ergebnisse
* Mixed Doppelstränge von DNA-Molekülen nach einer Generation
* Bei weiteren Zyklen im leichten Stickstoff verdünnt sich das Gewicht
* Mutterstrang bleibt in jeder DNA enthalten
50
DNA-Polymerisation erfordert:
* Desoxynucleotidtriphosphate (dNTPs)
* DNA-Polymerase (Enzym)
* Freies 3' OH Ende (Startpunkt)
* Template (Vorlage)
51
Richtung der DNA-Replikation
Immer von 5' nach 3'
52
# DNA Replikation
Komplementarität
* DNA-Replikation ist komplementär zur Matrize (Template)
* Bindung von Phosphodiesterbrücken führt zur Freisetzung von Pyrophosphat
53
# DNA Replikation
Energiequelle
Energie stammt aus Hydrolyse eines dNTPs zu dNMP
54
# DNA Synthese
3' OH Ende
* Neues 3' OH Ende ermöglicht weitere DNA-Synthese
* Nukleophiler Angriff auf alpha-Phosphat (durch Polymerase)
55
# DNA Replikation Geschwindigkeit
Bakterien
850 Nukleotide pro Sekunde
56
# DNA Replikation Geschwindigkeit
Eukaryoten
60 bis 100 Nukleotide pro Sekunde
57
DNA-Replikation Start
1. Beginnt an Origin of Replication (bei Bakterien definierte Sequenz)
2. DNA a-Protein erkennt Origin, bereitet Replikation vor
58
# DNA-Replikation Start
Helikase und Ladeprotein
1. Helikase (DnaB) entwindet DNA, durch Ladeprotein (DnaC) auf DNA geladen
2. Entwindung bei AT-reicher Sequenz (an dieser Stelle kann Replikation beginnen)
59
# DNA-Replikation Start
3' OH Startpunkt
Primasen binden an und starten Synthese am freien 3' OH Ende
60
RNA-Moleküle können ___
vermehren
sich selbst
61
Wichtige Faktoren für DNA-Replikation (Arthur Kornberg Experimente)
1. DNA-Template (Vorlage)
2. DNA-Primer (meist RNA mit freiem 3' OH)
3. dNTPs (Desoxynukleotid-Triphosphate)
4. DNA-Polymerase I
5. Magnesium
62
DNA Polymerasen und deren mögliche Aktivitäten
* 5’-3’ Polymerase
* 3’-5’ Exonuklease
* 5’-3’ Exonuklease
63
# DNA Polymerasen und deren mögliche Aktivitäten
5’-3’ Polymerase Aktivität
zur Neusynthese von DNA
64
# DNA Polymerasen und deren mögliche Aktivitäten
3’-5’ Exonuklease Aktivität
* “Proofreading Aktivität”
* Entfernt gerade eingebaute Nukleotide vom 3’ Ende wenn diese nicht korrekt zB falsche Basenpaarung eingebaut wurden
65
# DNA Polymerasen und deren mögliche Aktivitäten
5’-3’ Exonuklease Aktivität
Entfernt DNA oder RNA Stränge von deren 5’
Ende
66
# Bakterielle DNA-Polymerasen
DNA Pol I
Hat alle drei Aktivitäten (5'-3' Polymerase, 3'-5' Exonuklease und 5'-3' Exonuklease)
67
# Bakterielle DNA-Polymerasen
DNA Pol III
Besitzt 5'-3' Polymerase und 3'-5' Exonuklease, aber keine 5'-3' Exonuklease
68
Notwendigkeit der Primase
* DNA-Polymerase kann keine de novo Synthese beginnen
* Primase stellt kurzes RNA-Fragment mit 3' OH Ende bereit
69
DNA Pol III Verlängerung
Verlängert das 3' OH Ende des RNA-Primers
70
Leading Strand
Kontinuierliche Verlängerung in Richtung der Replikationsgabel
71
Lagging Strand
* Diskontinuierliche Verlängerung
* Benötigt mehrere RNA-Primer
* Bildet kurze DNA-Stücke (Okazaki-Fragmente)
72
Verknüpfung der Okazaki-Fragmente
* RNA-Primer werden entfernt
* DNA-Fragmente durch Ligase verbunden (Ligierung)
73
RNA-Primer Entfernung
* DNA Pol III wird durch DNA Pol I ersetzt
* DNA Pol I hat 5'-3' Exonuklease-Aktivität, entfernt RNA-Primer
74
Bidirektionale Replikation
* "Replikationsblase" bildet sich, mit je einem Leading- und Lagging-Strang an beiden Gabeln
* Replikation bakterieller Plasmide und Chromosomen bidirektional
75
# Eukaryoten
Replikons
* Replizierende Einheiten in Eukaryoten
* Definiert durch ARS (autonomous replicating sequences)
76
# Eukaryoten
ARS (Autonomous Replicating Sequences)
DNA-Sequenzen, die Replikation starten
77
# Eukaryoten
ORC (Origin Recognition Complex)
Proteinkomplex, erkennt ARS und initiiert Replikation
78
Eukaryotische Chromosomen
* Enthalten mehrere ARS
* Replikation muss streng reguliert werden
79
Genfunktion
Gene kodieren meist für Proteine
80
Archibald Garrod (1902)
* Arzt, studierte Alkaptonurie
* Zeigte, dass Alkaptonurie eine rezessive Erbkrankheit ist
81
# Archibald Garrod
Alkaptonurie und Homogentisinsäure
* Patienten scheiden Homogentisinsäure aus
* Ursache: Unfähigkeit, Homogentisinsäure abzubauen
82
Schlussfolgerung von Garrod
Blockade in einem Stoffwechselprozess führt zur Akkumulation eines Intermediats
83
OMIM
* Online Mendelian Inheritance in Man
* alle human genetischen Krankheiten (Zusammenhang: Phänotyp und Genotyp), wird täglich aktualisiert
84
Neurospora als Modellorganismus
Verwendet zur Isolierung von Mutanten mit Defekten in spezifischen Stoffwechselwegen
85
Aminosäure-Biosynthese in Neurospora
Auxotrophe Mutanten: auf externe Zufuhr bestimmter Aminosäuren angewiesen
86
Nutzen von Auxotrophie
Identifikation und Untersuchung defekter Gene in Aminosäure-Biosynthesewegen
87
Hefegenetik
Verwendung von Hefen als Modellorganismen zur Untersuchung genetischer Prozesse, insbesondere in der Aminosäurebiosynthese.
88
Konservierte Biosynthese
Der Aufbau von Aminosäuren ist in Eukaryoten und Prokaryoten ähnlich und evolutionär bewahrt.
89
Diploid
Organismus mit zwei identischen Genkopien (z.B. zwei Chromosomen für jedes Gen).
90
Mutagenese
Prozess zur gezielten Einführung von Mutationen in ein Gen, um dessen Funktion zu untersuchen.
91
Minimalmedium
Nährmedium, das keine externen Aminosäuren enthält; zwingt Organismen zur eigenen Synthese von Aminosäuren.
92
# Beadle und Tatum (1942)
Versuch
Isolation von Auxotrophie-Mutanten in Neurospora crassa
93
# Beadle und Tatum (1942)
Erkenntis
Analyse von met- (Methionin-Auxotrophie) Mutanten ermöglichte das Aufstellen biochemischer Stoffwechselwege und das Identifizieren beteiligter Enzyme
94
# Beadle und Tatum (1942)
Resultat
* Formulierung der 1-Gen-1-Enzym-Hypothese
* Revision: Da viele Enzyme aus mehreren Proteinen bestehen, wurde die Hypothese zur 1-Gen-1-Polypeptid-Hypothese erweitert
95
One Gene – One RNA Modell
Gene (DNA-Abschnitte) werden in RNA transkribiert. Oft hat die RNA selbst eine Funktion, ohne in ein Protein übersetzt zu werden.
96
Funktionelle RNA
RNA-Moleküle, die wichtige Funktionen im Zellstoffwechsel erfüllen, ohne in Proteine umgeschrieben zu werden; ihr Fehlen kann Phänotypen beeinflussen.
97
# nicht kodierender RNAs: Funktion
Ribosomale RNA (rRNA):
bildet den Grossteil des Ribosoms (Translation)
98
# nicht kodierender RNAs: Funktion
Small nuclear RNA (snRNA):
bildet den katalytischen Teil des spliceosoms (RNA splicing)
99
# nicht kodierender RNAs: Funktion
Small interfering RNA (siRNA):
essentieller Teil der RNA gesteuerten Interferenz (RNAi)
100
# nicht kodierender RNAs: Funktion
Small nucleolar RNAs (snoRNAs):
steuern Modifikationen in der rRNA
101
# nicht kodierender RNAs: Funktion
Micro RNAs (miRNAs):
regulieren die Translation und Stabilität von RNAs
102
# nicht kodierender RNAs: Funktion
Short heterochromatic RNAs (shRNA):
Kontrollieren die Stillegung von chromosomalen Regionen
