4.Sitzung_Gene und ihr Verhalten Flashcards
Was ist die Funktion von Genen?
Festlegung, welche Arten von Proteinen eine Zelle herstellt. Gene beinhalten die Information über die Reihenfolge von Aminosäuren in einem Peptid/Protein
Was ist ein Gen?
Abschnitt auf der DNA der die Grundinformationen zur Herstellung einer biologisch aktiven RNA enthält (1000-3000 Nukleotide).
Wie stehen Proteine, Chromosome und Gene zueinander?
Die Chromosome enthalten DNA und dadrauf hats Gene und die Gene sind verantwortlich für die Proteinproduktion
Was ist ein Protein?
Grosses Molekül aus Hunderten von Aminosäuren (Aminosäuren können sehr lange Ketten bilden)
Was ist eine Nukleotidsequenz?
Das ist einanderer Ausdruck für Gen, denn ein Gen ist genau so eine Sequenz auf der Desoxyribonucleinsäure, welche die Information für eine Polypeptidkette enthält
Was ist ein Polypeptid?
Ein Protein (also mehr als 100 Aminosäuren, oder: JA)
Was ist ein Peptid?
Ein Molekül aus Aminosäuren mit weniger als 100 Aminosäuren
Was haben Proteine für eine Gestalt?
3D, weil viele Atome und elektrische Kraftfelder. hydrophil (aussen) hydrophob (innen)
bsp. Ionenkanäle
Nenne ein Bsp. was ein Protein sein könnte
Rezeptor, Ionenkanal
Was gibt es für mögliche Proteinstrukturen?
- Primärstruktur - Sekundaärstruktur - Tertiärstruktur - Quartärstruktur
Warum gibt es Strukturen in Proteinen und was ist die Primärstruktur?
In einem Protein sind die einzelnen Bausteine, die Aminosäuren, kovalent zu einer langen Polypeptid-Kette verknüpft. Unter Primärstruktur versteht man die Reihenfolge der Aminosäuren, die Sequenz. (Internet)
Wie ist die Sekundärstruktur
Die Sekundärstruktur beschreibt die räumliche Anordnung nah benachbarter Aminosäuren. Durch Bildung von Wasserstoff-Brücken zwischen dem Carbonyl-Sauerstoff und dem Stickstoff der Amino-Gruppe von nicht direkt benachbarten Aminosäuren entstehen vorzugsweise zwei Sekundärstrukturen: das β-Faltblatt und die α-Helix. (Internet)
Was ist die Tertiärstruktur?
Unter dem Begriff Tertiärstruktur versteht man die räumliche Anordnung der gesamten Polypeptid-Kette. Helicale Abschnitte können mit Faltblatt-Strukturen abwechseln. Auch Teilstücke, in denen die Polypeptid-Kette in unregelmäßigen Schleifen verläuft, kommen vor. - relative Anordnung von Sekundärstrukturen
Was ist die Quartärstruktur?
Manche Proteine werden aus mehreren Polypeptid-Ketten gebildet. Die Quartärstruktur gibt an, aus welchen und wie vielen solcher Untereinheiten ein Protein besteht, wie diese räumlich zueinander orientiert sind, und ob sie kovalent oder über Wasserstoff-Brücken verknüpft sind (Internet) - relative Anordnung von Sekundärstrukturen
Was sind die Hauptfunktionen von Proteinen?
- Schutz (Immunabwehr)
- Steuerung von Wahcstum und Differenzierung
- Bildung und Weiterleitung von Nervenimpulsen
- Körperstruktur, Bewegung (Muskulare Bewegungsaktivität)
- Stoffumsatz,
- Transport, Speicherung von Stoffen
- Reservestoff (Energielieferant)
- Enzymatische Steuerung chemischer Reaktionen
Proteine spielen bei nahezu allen biologischen Prozessen eine zentrale Rolle.
Welche Aufgaben beinhaltet die Schutzfunktion der Proteine?
- Verteidigung gegen Mikroorganismen, Toxine (z. B. Schlangengift) - Antikörper als Schutz gegen Infektionen
Was braucht es, um Bewegung ausführen zu können? (Aufgabe der Proteine)
- Strukturproteine (Kollagen) - Muskelkontraktion (Myosine/Aktine) (Steuerung von Wachstum Differenzierung)
Was braucht es für Proteine für den Metabolismus (Stoffumsatz) und welche Stoffe werden transportiert? (und erkläre noch was ein E….ist)
- Enzyme (Biokatalyse) Enzyme sind sog. katalytisch (auflösende )Vermittler, sie sind für die Synthese oder Zerlegung von Molekülen innerhalb der Zelle zuständig - Ionenkanäle, Membanproteine - Hämoglobin, Hormone…
Was ist im Zellkern?
Die gesamte Genetische Information in Form des kompletten Chromosomensatzes
Was passiert mit genetischer Information die gerade gebraucht wird?
Sie wird auf messenger-RNA (mRNA) kopiert und durch Poren in Kernmembran ins Zytoplasma transportiert
Wo befindet sich der Nucleolus und was tut er?
Er hat sich im Nucleus versteckt und tut klang heimlich RIBOSOME produzieren (für den Schwarzmarkt;)
Welche zwei “Stoffe” können durch die Zellmembran?
Die zwei VIP’s sind: - Ribosome - mRNA
Mit welchen Anführern werden Proteine gebildet?
Ribosome und mRNA
Was ist das Genom?
Das Erbgut, die Gesamtheit aller vererbbaren Informationen (Die Gesamtheit aller Gene)
Wie viele Gene enthält das menschliche Genom?
enthält 20‘000 – 25‘000 Gene Körper(Fadenwurm: 19‘000)
Wie viele Proteine werden aus dem Genom gebildet und wie viele sind schon bekannt welche Gene sie bilden?
- über 100 000 Proteine - Nur für 500-1000 Proteine weiss man, von welchen Genen sie gebildet werden
Nenne etwas, das schon synthetisch hergestellt werden konnte
Erbmaterial von Mycoplasma genitalium synthetisch, hergestellt (2007)
Wie viele Basenpaare hat es auf diesen 25 000 Genen, die das Genom ausmachen?
3,3 MRD
Wie sieht es aus, wenn man das menschliche Genom mit Genomen von anderen Lebewesen vergleicht?
Man glaubte, dass Menschen viel mehr Gene haben, aber eigentlcih gar nicht so einen riesen Unterschied: Prokaryoten: 4000 Eukaryoten: 5000- 10’000 Drosophila melangaster: 20’000
Was ist ein Basenpaar?
Als Basenpaar bezeichnet man im Doppelstrang einer doppelsträngigen Nukleinsäure (DNA oder RNA) zwei gegenüberliegende Nukleobasen, die zueinander komplementär sind und durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten werden. (Internet)
Wo genau sind die Basenpaare zu finden?
Basenpaare der DNA verteilen sich auf 23 Paare von DNA-Fäden (den Doppelhelixes) im Nucleus = Chromosomen
Was sind Histone und was entsteht dadurch?
Damit sich die langen DNA-Fäden nicht verwirren, sind sie auf struktur- gebende DNA-Bindungsproteine, den Histonen, aufgewickelt. Dadurch entstehen kompaktere Fäden mit verzwirbelter, spiralförmiger Schleifenstruktur
Durch die Aufwicklung der DNA-Fäden durch die Histone schrumpft der DNA-Faden. Auf wie viel vom vorherigen Platz?
1/20’000!
Sind die verzwirbelten Schleifenstrukturen immer von aussen als x-förmig erkennbar?
Nein, nur während der Teilungsphase
Findet sich DNA in allen Zellen
Alle ausser rote Blutkörperchen
Was geschieht bei der Mitose?
Aus einer Zelle werden zwei Tochterzellen
Welche Phasen gibt es in der Mitose?
Prophase Prometaphase Metaphase Anaphase Telophase
Was passiert bei der Mitose in der jeweiligen Phase?
- Pro: Die aus zwei identischen Chromatidsträngen bestehenden Chromosomen (in der Abbildung die roten X im braunen Zellkern) verkürzen und verdichten sich - Prometa: In der Prometaphase zerfällt die umgebene Kernhülle und gibt die Chromosomen frei - Meta: In der Äquatorialebene der Zelle ordnen sich die Chromosomen an - Ana: Die am Spindelapparat befestigten Spindelfasern verkürzen sich und sorgen für eine Zugwirkung. Dadurch werden die Chromosomen in ihre zwei Chromatidstränge getrennt und zu den jeweils gegenüberliegenden Polen gezogen Telo: Um die Chromatidstränge bildet sich jetzt an beiden Polen eine Kernhülle. Die Chromosomen werden wieder in ihre ursprüngliche Form entfaltet.
Was ist die Meiose?
Als Meiose (griech. Verminderung’, ‘Verkleinerung’) oder Reifeteilung wird eine besondere Art der Kernteilung der Zellen bezeichnet, bei der in zwei Schritten – Meiose I und Meiose II (Wiki)
Was ist der Unterschied zwischen Meiose und Mitose?
- Mitose ist gewöhnliche Zellteilung, wo zwei Zellen mit identischem Erbgut hergestellt werden. (Chromosomenbestand bleibt unverändert). Jedes Chromosom wird individuell aufgereicht und getrennt werden dann die Chromatiden. - Bei der Meiose wird die Anzahl der Chromosomen halbiert wird und es entstehen genetisch voneinander verschiedene Zellkerne. Gepaart werden homologe Chromosomen und getrennt werden diese homologen Chromosomen. (Wiki)(Chromosomenbestand wird verändert)
Wo ist die Meiose von besonderer Bedeutung und warum?
Die Meiose ist eines der wichtigsten Ereignisse bei der geschlechtlichen Fortpflanzung. Die Halbierung des Chromosomenbestands bei der Meiose gleicht die Verdoppelung aus, die bei der Verschmelzung eines väterlichen und eines mütterlichen Zellkerns im Zuge der Befruchtung erfolgt. Ohne diesen Ausgleich würde sich die Chromosomenzahl mit jeder Generation verdoppeln. (Wiki)
Was bedeutet haploid und diploid?
Haplois= das Vorhandensein nur eines einfachen Chromosomensatzes Diploid= und der Zustand nach der Befruchtung
Wie an der Prozess von Meiose I und Meiose II auch noch bezeichnet werden?
Kernphasenwechsel
Wer hat die DNA-Doppelhelix-Struktur entdeckt?
Crick und Watson, 1953 (vielleicht aber auch jmd anderes)
Wie ist die DNA aufgebaut?
- Doppelhelix aus Nukleotiden - Strukturgebendes Rückgrad aus Zucker und Phosphat
Ist diese Aussage richtig: DNA enthält Bauplan aller Proteine
Ja (DNA enthalt alle Gene, die der Bauplan für alle Proteine sind, also ja.)
Was ist ein Nukleotid?
Viele Nukleotide formen die Doppelhelix. Ein Nukleotid besteht aus: - einer organischen Base - einem Zucker - einer oder mehreren Phosphatgruppen
Wie heissen die vier verschiedenen Nukleotide?
Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin
Welche Basen passen zusammen?
Wir haben folgende Tanzpaare (bilden Wasserstoffbrücken): Adenin und Thymin (Der Thymian fällt vom Balkonsims und ruft “Ade”) Cytosin und Guanin
Wie ist die RNA aufgebaut im Unterschied zur DNA?
Rap: Ribose statt Desoxyribose Uracil statt Thymin Und ig bi eiiiii—-strängig, eyy
Heii Brudi, wie ist die Erbinformation verschlüsselt?
Pssst… es die die Reihenfolge der Base
Was ist der Genetische Code?
Sequenz Basen der DNA entspricht der Sequenz der Reihenfolge der Aminosäuren im Protein
Was ist ein Codon?
Triplett von Basen ~ Code für 1 Aminosäure
Wie viele Varianten von Codons gibt es? Wie viele dazu kodierende Aminosäuren gibt es?
64 Nur 20 Die Codons werden dann einer Aminosäure zugeordnet
Wie wird der Anfang und das Ende der Aminosäurekette festgelegt?
Durch das Start und Stopp Codon
Der Bauplan für ein Protein ist in mehreren Genen enthalten, wie nennt man das?
polygen
Wahr/falsch? Ein Gen übt mehrere Funktionen aus
- so true
Besteht in fast allen Organismen die gleiche Zuordnung von Codons zu Aminosäuren?
Ja in fast allen = Indiz für Evolutionstheorie
Was ist eine tRNA?
transfer-RNA, ist kleine Ribonucleinsäure-Moleküle, die während der Translation als Adaptormoleküle („Vermittler“) zwischen der in der messenger-RNA (mRNA) gespeicherten genetischen Information und der Aminosäuresequenz des entstehenden Polypeptids fungieren. (Internet)
Wie viele verschiedene tRNA’s hat ein Organismus?
Nur bis zu 41
Was sagt die Wobble-Hypothese?
besagt, dass die Paarung zwischen Codon und Anticodon an beiden ersten Codon-Positionen normale Basepaarungsregeln gelten, während außergewöhnliche Basenpaarungen (= wobbles) in dritter Position auftreten können (z. B. Paarung zwischen G und U) - (So kann aus zwei verschiedenen Codons der mRNA ein und dasselbe Anticodon der TRNA entstehen)
Was ist der grobe Vorgang bei der Proteinbiosynthese?
Ablesen der Information durch Transkription
Was ist Transkription?
Kopie der DNA
Was sind die Namen der Schritte bei der Transkription?
- Initation - Elongation - Termination
Was ist das Endprodukt der Transkription?
Die DNA Information liegt nun komplementär zum Original in RNA prämessenger-RNA
Wie kann Laktose die Genaktivität regulieren?
Abb.
Was passiert bei der Initation?
(erster Schritt bei Transkription)
Promotor detektiert
Startsequenz - DNA Doppelstrang wird
entwunden
Was passiert bei der Elongation?
Im Nucleus befindliche freie Nucleotide legen sich an komplementäre Nucleotide des Stranges an – Kette von Nucleotiden entsteht –die einsträngige RNA
(Teilschritt bei Transkription?
Was bedeutet Splicen?
Die DNA hat immer Exon und intron und Exon und Intron… Sequenzen. Durch das Splicen werden die Introns entfernt und angrenzende Exons werden verknüpft, daraus ergibt sich die fertige mRNA.
Wie ist der Weg von DNA zu RNA?
Zuerts DNA, dann prä-mRNA, dann mRNA
Was ist alternatives Splicen?
Es kommt zur Bildung von unterschiedlichen, aber verwandten Proteinen, weil die Exonabschnitte nicht immer identlisch übernommen werden.
Aus 1 pre-mRNA -> mehrere Proteine -> erhöhte
Kodierungskapazität (Internet)
Was ist die Proteinbiosynthese?
Es geht darum von der DNA zum fertigen Protein zu kommen
(video simple club schauen)
Aus welchen zwei Teilen besteht die Proteinbiosynthese?
Aus der Transkription und der Translation
Wo findet die Proteinbiosynthese statt?
Ausserhalb des Zellkerns an den Ribosomen
Wie genau ist der Weg von der DNa zum Protein bei der Proteinbiosynthese?
- Die DNA besteht aus zwei Strängen die über Wasserstoffbindungen von Nukleotiden zusammengehalten werden. Als erstes müssen nun die zwei Stränge voneinander getrennt werden, dies tut die RNA-Polymerase
- Es wird nur 1 Strang kopiert (Antisensestrang) und zwar vom 3’ zum 5’ Ende (Transkription). Entstehen dabei tut die mRNA (messenger RNA). Bei diesem Prozess wird jedem Nukleotid (Adenin, Guanin…) das jeweils passende für die mRNA zugeordnet. Die Nukleotide die so zusammengefügt werden, werden nicht neu hergestellt, sie befinden sich schon in der Umgebung. Auf dem Sense-Stran (5’ zu 3’, wird nicht kopiert) befindet sich das Startcodon und das Stoppcodon. Das sind fixe Nukleotidsequenzen und daher weiss die RNA-Polymerase ganau von vo bis wo kopiert werden soll. Diese Sequenzen werden aber slebs nicht kopiert.
- Als nächsten kommt die Translation (Übersetzung), dabei wird die mRNA (enthält Bauplan) in ein Protein übersetzt. Bei den Eukaryoten gibt es aber zwischen Tanskription und Translation noch einen zwischen Schritt, der wird RNA-Prozessierung genannt. (Capping.,,Polyadenilierung..Editing….Splicing…)
- Die Translation findet an den Ribosomen statt. Das Ribosom wandert über die die mRNA und liest sie ab. Das Ribosom hat 3 Stellen wo je ein Codon platz hat (also 3 Nukleotide pro Stelle). Es kommt dann die tRNA geflogen mit dem passenden Anticodon wo oben dran eine Aminosäure ist…Dann geht das Ribosom eine Stelle weiter und es hängen sich immer die Aminosäurenchügeli zusammen, daraus entsteht das Protein
Wie genau sieht ein Ribosom aus?
Wie sieht der Translationsvorgang aus?
Der untere Strang ist die mRNa und das fette ist das Ribosom und das was dahinfliegt und wegfleigt ist die tRNA.
Die Polypeptidkette hängt an der tRNa nicht am Ribosom.
Wie sieht der Vorgang der Proteinbiosynthese gesamthaft aus?
Wie viele Basen gibt es insgesamt und wie unterscheiden sie sich von DNA zu RNA?
5
Warum und wie wird die die Genexpression reguliert?
Einzelne Gene können durch chemische Prozesse an- oder ausgeschaltet werden. Komplexe Regelkreise legen fest, welche DNA wann transkribiert wird und somit zur Proteinbiosynthese führt. Dies kann z.B abhängig sein von Umweltsituationen, Stresslevel, Lebensalter, Pharmaka…
Bsp.Lebensalter: Chorea Huntington ist eine Erbkrankheit, die erst ab einem bestimmten Alter auftritt.
Wo ist de Arbeitsplatz des Ribosoms?
Das Ribosom fängt erst an etwas zu machen wenn es beim Startcodon ist und hört genau beim Stoppcodon auf. (muss nicht genau am Anfang/Ende des Strangs liegen). Bei AUG beginnt die Translation. zum stoppen gibt es 3 Codons: UAG,UAA,UGA, an diese kann keine tRNA binden.
Was versteht man unter Genregulation?
Die Genaktivität wird kontrolliert. Je öfter ein Gen transkribiert wird, desto aktiver.
Kontrolle der Transkription. Ein Gen kann zeitweise oder für immer an oder abgestellt werden und es kann aktiver oder weniger aktiv sein.
Was ist die Methylierung?
Da wird ein Gen inaktiv gemacht (hat also was mit Genregulation zu tun).
An die DNA werden Methylgruppen gehängt, somit kann die RNA sich nicht anbinden und das Gen kann nicht transkribiert werden
Was sind Transkriptionsfaktoren?
Genregulation VOR/während der Transkription.
Proteine, die regulieren. (Activator, repressor)
Die braucht es, damit das Gen überhaupt transkribiert werden kann. Transkriptionsfaktoren sind spezielle Proteine, die am Startpunkt des Gens, dem Promoter, binden.
Was ist die posttranslationelle Proteinmodifikation?
Als posttranslationale Modifikation wird ein Vorgang bezeichnet, bei dem ein Protein nach der vollständigen Translation durch kovalente Addition eines Moleküls verändert wird. Die Modifikation wird durch Enzyme katalysiert und ist oft reversibel. (Internet)
Zu den chemischen Modifikationen gehören das Anknüpfen von Zuckern, Fettsäuren, Phosphatgruppen (Phosphorylgruppe, Phosphorylierung), Hydroxylgruppen, Methylgruppen (Methylierung von Proteinen)…(internet)
Was ist der Grund der Genregulation?
Es wird festgelegt, welche Zellen gebildet werden sollen. (Bsp. Muskelzelle, rote Blutkörperchen, Darmzelle…)
Wahr/Falsch?
“Jede tierische Zelle hat auf der DNA die Informationen für alle nötigen Proteine”
stimmt
Was versteht man unter der Spezialisierung einer Zelle?
Eine Zelle kann sich auf gewisse Proteine spezialisieren (also auf deren Herstelung)
Bsp. Ovarien stellen Östrogen, Progesteron her
Was sind Houskeeping Genes?
Ein Haushaltsgen ist ein Gen, welches unabhängig von Zelltyp, Zellstadium und äußeren Einflüssen exprimiert wird, im Gegensatz zu den regulierten Genen.
Beispiel: Gene, die für die Enzyme der Glykolyse codieren
Was sind Enzyme und was ist ihre Aufgabe?
Proteine können Enzyme sein. Sie sind sog. katalytische (auflösende) Vermittler und sind für die Zerlegung und die Synthese von Molekülen innerhalb einer Zelle zuständig. Sie sorgen dafür dass sich die Substrate (Reaktionsteilnehmer) räumlich annähern. Dies tun sie, indem sie Substrate binden und sie an der richtigen Stelle wieder freisetzten.
Was wird durch die Arbeit der Enzyme erreicht?
Reaktionsgeschwindigkeit erhäht sich und Aktivierungsenergei für die Reaktion wird gesenkt
Wie viele Enzyme sind in einer tierischen Zelle?
1000-4000, unterschiedlich spezialisiert
Wo ist der einzige Ort innerhalb einers Organismus wo sich keine DNA finden lässt?
In den roten Blutkörperchen
