genetik fragen Flashcards
- Proteine
- Erkläre die Begriffe Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur von Proteinen. Welche Bindungen sind an diesen Strukturen beteiligt?
Protein: Verknüpfung von AS über Peptidbindungen, Carboxygruppe der einen AS ist mit Aminogruppe der nächsten über Amidbindung verknüpft
Primärstruktur: Abfolge von AS im Protein, Beginn am Amino-Terminus, Ende am Carboxy-Terminus (biologische Syntheserichtung an den Ribosomen)
Sekundärstruktur: Wasserstoffbrückenbindungen zw den Carboxygruppen und Aminogruppen der Peptidkette, Seitenketten nicht direkt an Ausbildung beteiligt
zwei Formen: alpha-Helix, Beta-Faltblatt (parallel oder antiparallel), oder keine
Tertiärstruktur: dreidimensional Faltung des Proteins, Seitenketten der AS an Ausbildung beteiligt
im Inneren: hydrophobe WW, Ionenbindungen,
Stabilisation der 3D-Struktur durch Disulfidbrücken (kovalente Bindungen, SH-Gruppen von Cysteinen)
Chaperone zur korrekten Faltung –> richtige Position des Proteins –> richtige Funktion
Quartiärstruktur: Interaktion von gleichen oder unterschiedlichen Untereinheiten zu höhergeordneten Strukturen
III.2. Nukleinsäuren
- Aus welchen Bausteinen ist die RNA aufgebaut?
- Aus welchen Bausteinen ist die RNA aufgebaut?
RNA: ist aus Nukleotide aufgebaut: Zucker (Ribose) + Base + Phosphatgruppen
1‘-C-Atom des Zuckers hängt die Base –> Zucker + Base = Nukleosid
5’-C-Atom hängen Phosphatgruppen
3‘-C-Atom Verbindung zum nächsten Nukleotid über Phosphordiesterbindung
Basen: Adenin, Guanin, Cytosin, Uracil
korrekte Basenpaarung ist die Grundlage der Replikation, Transkription, Translation
- Wie ist die Doppelhelix der DNA aufgebaut, wodurch werden die beiden Stränge zusammengehalten?
- Wie ist die Doppelhelix der DNA aufgebaut, wodurch werden die beiden Stränge zusammengehalten?
Aus Zuckerphosphatkette als Rückgrat und die 4 Basen Adenin + Cytosin, und Guanin + Thymin; die Stränge werden durch Wasserstoffbrücken-Bindungen zusammengehalten
- Was ist eine Superhelix und wozu dient sie?
- Was ist eine Superhelix und wozu dient sie?
DNA liegt in der Zelle durch die Einführung von Unterwindungen zusätzlich verdrillt vor, Enden müssen stabilisiert sein
Spannung wird durch einen supercoil ausgeglichen –> dienen der kompakteren Verpackung der DNA und der Ausbildung von einzelsträngigen Bereichen für den Start der Replikation und der Transkription
IV.1. DNA-Polymerasen
- Wie viele verschiedene DNA-Polymerasen hat E. coli und wodurch unterscheiden sie sich?
- Wie viele verschiedene DNA-Polymerasen hat E. coli und wodurch unterscheiden sie sich?
E. coli: 5 verschiedene DNA-Polymerasen
sie unterscheiden sich sowohl in ihrem Aufbau (Anzahl und Größe der Untereinheiten)
DNA-Polymerase III: hauptverantwortlich für Replikation
andere DNA-Polymerasen: wichtige Funktionen bei der Reparatur nach Schädigung der DNA (Exonukleaseaktivität)
- In welche Richtung schreitet die DNA-Synthese voran?
- In welche Richtung schreitet die DNA-Synthese voran?
5‘-3‘
- Wozu dient die 3’-5’-Exonuklease-Aktivität bei DNA-Polymerasen?
- Wozu dient die 3’-5’-Exonuklease-Aktivität bei DNA-Polymerasen?
Entfernung eines gerade eingebauten Nukleotids –> Fehlerkorrektur während der Replikation, spaltet die Phosphordiesterbindung im Inneren der DNA/RNA
IV.1. DNA-Polymerasen
- Was unterscheidet die DNA-Polymerasen I, III & V von E. coli? Beschreibe deren Funktionen und Eigenschaften sowie die Prozesse, an denen sie beteiligt sind!
DNA-Polymerase I:
kommt am häufigsten vor, als Erstes entdeckt; Polymerase-Funktion und zwei Exonuklease-Funktionen
5‘-3‘-Exonuklease: kann vorne einen DNA/RNA-Strang aus einem Doppelstrang abverdauen
3‘-5‘-Exonuklease: kann rückwärts ein gerade eingebautes Nukleotid entfernen, wichtig bei der Fehlerkorrektur zur Entfernung falsch eingebauter Nukleotide (Reparatur-Funktion)
DNA-Polymerase III: repliziert das gesamte Genom
Core-Enzym: αlpha, ε, θ Untereinheiten (αlpha-UE eigentliche DNA-Polymerase-Aktivität,
ε-UE 3‘-5‘-Exonuklease-Aktivität)
Core-Enzym zu langsam –> Dimer, zusammengehalten durch τ
volle Syntheseleistung durch Holoenzym mit γ-Komplex und β-Ringklemme
β-Ringklemme legt sich um DNA und stabilisiert den Komplex
DNA-Polymerase V:
Translesion Synthesis: kann über Fehler in der DNA drüberlesen, hat aber KEINE Korrekturfunktion (KEINE 3‘-5‘-Exonuklease), macht relativ viele Fehler
IV.2. Weitere Faktoren für die Replikation
- Bei der DNA-Replikation sind eine ganze Reihe verschiedener Faktoren mit unterschiedlichen Funktionen beteiligt. Unten
sind einige Faktoren angeführt.
Erkläre in kurzen Worten deren Funktion.
a) oriC
b) Helikase
c) Primase
d) DNA-Polymerase III
e) β-Ringklemme
f) DNA-Ligase
g) terC
a) oriC
Replikation des Genoms von Bakterien beginnt am Replikationsursprung oriC (Origin of Replication), von hier aus schreitet die Replikation von zwei Replikationsgabeln bidirektional voran
b) Helikase
- ATP-abhängiges Motorprotein, das die Wasserstoffbrückenbindungen eines Doppelstrangs aufbricht und die DNA somit entwindet
- Motorproteine, entwinden die DNA und stellen einzelsträngige Bereiche her; bei E. coli: DnaB
c) Primase
stellen einen Primer für die DNA-Polymerase her; bei E. coli: DnaG
d) DNA-Polymerase III
repliziert das gesamte Genom von E. Coli; besteht aus den Untereinheiten α (eigentliche
Polymerase Funktion), β-Ringklemme (Stabilisiert), γ-Komplex, ε (Fehlerkorrektur), θ und τ
e) β-Ringklemme
Teil des Holoenzyms der DNA-Polymerase III; legt sich um die DNA und stabilisiert den Komplex aus DNA-Polymerase und DNA
f) DNA-Ligase
schließen Lücken im Rückgrat der DNA, die bei der Replikation bleiben; bilden eine Phosphordiesterbindung zwischen dem 5‘-Phosphat und dem 3‘-OH des benachbarten Zuckers
g) terC
Terminationsregion, liegt dem oriC gegenüber
hier hört die Replikation wieder auf
IV.2. Weitere Faktoren für die Replikation
- Bei einer Vielzahl an Prozessen in der Zelle sind Helikase beteiligt, nenne zwei Beispiele und beschreibe die Rolle der Helikase in diesem Prozess
- Bei einer Vielzahl an Prozessen in der Zelle sind Helikase beteiligt, nenne zwei Beispiele und beschreibe die Rolle der Helikase in diesem Prozess.
Helikase = Motorproteine, die sich an DNA/RNA vorwärts arbeiten und WBB auftrennen
- DNA-Replikation: Helikase arbeitet vorneweg und trennt die Stränge voneinander
- rho-Terminationsfaktor bei Bakterien ist eine Helikase
lost die RNA von der DNA und somit die Transkription zu beenden
• homologene Rekombination: RecB & RecD sind beides Helikasen, entwinden den Doppelstrang
IV.3. Die Replikation
- Welche Funktionen sind zur Replikation eines Bakteriengenoms notwendig? Erkläre die einzelnen Funktionen in kurzen Worten!
- Welche Funktionen sind zur Replikation eines Bakteriengenoms notwendig? Erkläre die einzelnen Funktionen in kurzen Worten!
- Polymerasen replizieren das Genom
- Helikasen entwinden die DNA –> dadurch entstehen Einzelstränge der DNA
- single strand binding-Proteine verhindern, dass sich die einzelsträngigen Bereiche wieder zusammenlagern
- Topoisomerasen
o Typ 1 spalten einen DNA-Strang, können Unterwindungen entfernen
oTyp 2 spalten beide DNA-Stränge, können Unterwindungen einführen UND entfernen (z.B. DNA-Gyrase und Topoisomerase 4)
- Primasen stellt einen Primer für die DNA-Polymerase her
- Ligasen schließen Lücken im DNA-Rückgrat durch Phosphodiesterbindungen
- Welche Faktoren bzw. Prozesse garantieren die hohe Genauigkeit bei der Replikation eines Genoms? Erkläre in kurzen Worten!
Korrekturfunktion in DNA Polymerase I und III
Proof-Reading:
DNA-Polymerase I, deren 3‘-5‘-Exonuclease-Funktion rückwärtsgerichtet ein falsch eingebautes Nukleotid sofort wieder entfernen kann
Mismatch-Reparatur:
nach der Replikation kann der nicht-methylierte Strang der DNA aufgeschnitten werden und das falsche Nukleotid wird durch ein richtiges ersetzt
- Wie reguliert E. coli die Initiation der Replikation? Weshalb ist diese strenge Regulation so wichtig?
Replikation muss mit der Zellteilung abgestimmt werden, hängt von unterschiedlichen Umweltfaktoren ab. Es muss verhindert werden, dass es vorzeitig zu einer Reinitiation kommt.
Initiation der Replikation: wird über die Menge an DnA-ATP gesteuert, die über Wachstumsbedingungen reguliert wird -> soll sicherstellen, dass es nicht zu einer vorzeitigen Initiation der Replikation kommt
- Bindung von SeqA an hemimethylierte GATC-Boxen
- verhindert die Bindung von DnaA im oriC nach der Replikation
- verhindern die Herstellung von DnaA nach der Initiation
V. Plasmide
- Was ist ein Plasmid und welche zwei Typen kann man unterscheiden?
- Sind Extrachromosomale Elemente, tragen Informationen, die für das Überleben nicht zwingend notwendig, aber doch vorteilhaft sind,
- zB Resistenzen gegenüber Antibiotika oder Schwermetalle, Virulenzfaktoren ect.
- Man unterscheidet konjugierende und nicht-konjugierende Plasmide.
- Nennen ein natürlich vorkommendes Plasmid und beschreibe kurz dessen wichtigste Eigenschaften!
F-Plasmide Fertility
R-Plasmide Resistenzplasmide
Degredationsplasmide Abbau toxischer Substanzen
