DNA-Replikation, Mutationen, Gentransfer und Evolution des Genoms Flashcards
semikonservative Replikation
die Tochterstränge bestehen jeweils aus einem Elternstrang und einem neuen Strang
Was macht DNA-Polymerase III?
Replikation der chromosomalen DNA
Was macht DNA-Polymerase I?
verknüpft 2 Fragmente auf dem Folgestrang
Was machen alle anderen Polymerasen?
helfen bei der Reparatur
Theta-Struktur
entsteht bei bidirektionaler Replikation (Replikationsgabell öffnet sich in beide RIchtungen gleichzeitig, beide Einzelstränge werden simultan repliziert, sodass zwei neue Plasmide entstehen
Wieviele Replikationsurspünge haben Bakterien in der Regel?
einen (ein Bakterienchromosom)
Wieviele Replikationsursprünge haben Archaeen?
einen oder mehrere oder Replikation ohne Ursprung
Wie häufig treten Mutationen bei der DNA-Replikation spontan auf? Was bedeutet das auf einen Milliliter?
ca. alle 10^-10 Basenpaare in einer Replikationsrunde (deutlich häufiger als bei Eukaryoten)
- > eine Kultur mit 10^8 Bakterien pro mL hat mehrere Mutanten in jedem Milliliter
Proofreading-Funktion der DNA-Polymerase III
3’-5’ Exonucleaseaktivität: kann fehlgepaartes Nucleotid mit ungewöhnlicher Wasserstoffbrücke erkennnen und entfernen/austauschen
Mutation
erbliche Veränderung in der Basensequenz des Genoms eines Organismus
Mutante
Organismus, dessen Genom eine Mutation trägt
Missense-Mutation
Einzelbasensubstitution, bei denen das Codon eine andere Aminosäure codiert (fehlerhaftes Protein)
Nonsense-Mutation
Stoppcodon entsteht: unvollständiges Protein
Stille Mutation
gleiche AS wird codiert: normales Protein
Rasterschübe
Insertion/Deletion von Basenpaar verschiebt das Leseraster
Wie hat UV-Strahlung mutagene Wirkung?
Pyrimidine bilden Dimere über Cyclobutanring
Transition
Purin für Purin ausgetauscht
Transversion
Purin für Pyrimidin und vice versa ausgetauscht
Wie wirkt ionisierende Strahlung auf die DNA?
Angriff freier Radikale auf die DNA -> brechen der Kette
Nenne ein Nukleotidbasenanalog
5-Bromuracil kann mit Guanin eine Basenpaarung eingehen (Falschpaarung - ersetzt eigentlich Thymin)
Ames-Test
Einschätzung der mutagenen Eigenschaften von Verbindungen, die durch die Leber prozessiert werden: Histidin-bedürftife Mutanten auf Histidin-armen Medium: sind Substanzen mutagen, können Rückmutationen für Histidin-Biosynthese entstehen, sodass dann mehr Bakterien wachsen
(Zusatz: Rattenleberhomogenat)
Replikaplattierung
Abdruck der Platte auf Samt, Übertragung auf neues Medium: in Minimalmedium wachsen Mutanten, die auxotroph für bestimmte Nährstoffe sind, nicht
Penicillinselektierungsmethode
in Zellsuspension wird Mutation ausgelöst, bei Wachstum in Komplettmedium kann sich ein Mutantenphänotyp ausprägen, in Penicillin überleben dann nur noch resistente Mutanten
Fehlerfreie DNA-Reparatursysteme: Photoreaktivierung
Pyrimidindimere werden erkannt, Cyclobutanring wird gespalten
Fehlerfreie DNA-Reparatursysteme: Nucleotidexcision
helikale Destabiliesierung wird erkannt z.B. durch Pyrimidindimere: ein Bereich von Nukleotiden wird ausgeschnitten und durch Neusynthese ersetzt
Fehleranfällige DNA-Reparatur
SOS System erkennt Brüche und behindert DNA-Replikation (es entstehen längere Einzelstrangbereiche), recA spaltet lexA-Repressor, sodass Gene für z.B. Polymerasen aktiviert werden und Kopienzahl steigt
Methylabhängige Fehlpaarungsreparatur
nach Replikation ist DNA zuerst hemimethyliert, sodass MutHLS-System den neuen vom alten Strang unterscheiden und die richtige Base austauschen kann, dann methyliert
Dam (DNA-Adenin-Methyltransferase) auch den neuen Strang
Rekombinationsreparatur
Einzelstrangbruch durch Endonuclease (Nick): SSB-Protein (Einzelstrangbindeprotein) bindet, Strang wird mit anderem Strang ausgetauscht
Transformation
Übertragung der genetischen Information über freie DNA
Transduktion
Übertragung von Wirtsgenen von einer Zelle auf eine andere durch ein Virus
Konjugation
Transfer von Genen von einer prokaryontischen Zelle auf eine andere durch einen Mechanismus, der direkten Zellkontakt beinhaltet
Griffith-Experiment
S-Zellen (smooth) besitzen Kapsel und töten Mäuse, R-Zellen (rough) haben keine Kapsel und sind nicht pathogen
-> abgetötete S-Zellen mit R-Zellen auch tödlich: Transformation der DNA für die Kapsel
Kompetenz
Fähigkeit, DNA aufzunehmen und genetisch transformiert zu werden
Wie können E.coli kompetent gemacht werden?
hohe Ca-Konzentrationen, danach wenige Minuten abkühlen
Transponierbares Element
genetisches Element, das die Fähigkeit besitzt, sich von einer Stelle auf dem Chromosom zu einer anderen zu bewegen
Insertionssequenz (IS)
die einfachste Form eines transponierbaren Elements, die nur Gene trägt, die an der Transposition mitwirken
Transposon
Typ eines transponierbaren Elements, das außen den an der Transposition beteiligten Genen noch weitere trägt
Transposition
- Transposase fügt an Zielsequenz einen versetzten Einzelstrangbruch ein, bindet an umgekehrte Sequenzwiederholungen an den Enden des transponierbaren Elements
- Bindung an überhängenden Enden des versetzten Schnittes dupliziert Sequenzen (nach Replikation)
- > jedes Mal, wenn das Element springt, entsteht in ZielDNA eine neue Duplikation
replikative Transposition
das transponierbare Element wird kopiert, eine Kopie bleibt am Ursprungsort
nicht-replikative Transposition
das transponierbare Element springt von einer Position zur nächsten
Hfr-Zellen
hohe Frequenz der Rekombination: F+-Zellen, die ein in Chromosom integriertes F-Plasmid besitzen
horizontaler Gentransfer
durch horzontalen Gentransfer werden auch Gene zwischen verschiedenen Spezies übertragen
