Mikrobiologie Flashcards
- Zytologie: - Zelle - Zellorganellen - Zytoskelett - Zellulärer Transport - Mikroorganismen: - Bakterien - Viren - Prione - Antibiotika - Genom - Genexpression - Genregulation
Wie viele protein-codierende Gene hat das humane Genom?
ca. 20 000
Wie nennt man locker gepackte DNA, d.h. DNA, an der Transkription stattfinden kann?
Euchromatin
In Eukaryoten gibt es die RNA- Polymerase I,II und III. Welche ist verantwortlich für die Transkription von protein-codierenden Genen?
RNA-Polymerase II
Die RNA-Polymerase II katalysiert die Bildung von prä-mRNA (neben anderen)
Alle Mitglieder der nukleären Hormonrezeptorfamilie binden DNA über __________-Motive und fungieren als liganden-abhängige Transkriptionsfaktoren (TFs).
Zinkfinger-Motive Bild?
Cave: Es geht um das DNA-bindende Strukturmotiv nicht um Kernrezeptoren Typ I/II.
________-Reste der Histonenden können
enzymatisch acetyliert oder methyliert werden.
Lysin-Reste
Die Modifikationen sind reversibel. Die Kombination der verschiedenen Modifikationen ergibt den sogenannten Histon-Code.
Acetylierung öffnet die Chromatinstruktur und induziert typischerweise die Genexpression.
Methylierung hat je nach Position aktivierende oder reprimierende Funktion.
Die ________ des Zellzyklus unterteilt sich in G1-, S- und G2-Phase.
Interphase
In ihr bereitet sich die Zelle auf ihre bevorstehende Teilung (Mitose) vor.
Auf der Struktur der Doppelhelix gibt es eine ________________ über die DNA-bindende Proteine wie Transkriptionfaktoren binden.
große Furche und kleine Furche
Proteine wie die Transkriptionsfaktoren, die an die DNA binden, benötigen dafür spezielle Strukturmotive, meist eine α-Helix oder ein β-Faltblatt, um in der großen Furche der DNA zu binden.
Neben der Histon-Modifikation gibt es noch die ____________, eine epigenetische Modifikation und Möglichkeit der Genregulation die v.a. eine stabile transkriptionelle Stilllegung größerer Genbereiche vermittelt.
DNA-Methylierung
Cave: nicht mit Methylierung von Histon-Enden verwechseln
Übertragung von Methylgruppen auf bestimmte Nukleotidbasen (CpG-Iseln, also Cytosine, auf die direkt ein Guanosin folgt) durch DNA-Methyltransferase.
Das Methylierungsmuster wird an Tochterzellen weitergegeben.
Ist an der Inaktivierung eines der beiden weiblichen X Chromosoms beteiligt
Beim ____________ werden Exone unterschiedlich kombiniert, wodurch aus einer prä-mRNA mehrere verschiedene reife mRNA-Moleküle und durch deren Translation auch mehrere unterschiedliche Proteine gebildet werden können.
Alternatives Spleißen
Cave: nicht die Alternative Prozessierung (Hier werden Proteine gespalten)
Das ____________ ist eine posttranskriptionale Modifikation bei der durch Herausschneiden der nicht-codierende Introns und das Verknüpfen der Exons miteinander aus der prä-mRNA die reife mRNA entsteht.
Spleißen
Als ____________ bezeichnet man eine Veränderung der RNA durch Insertion, Deletion oder Modifikation von einzelnen Basen wodurch eine zusätzliche Möglichkeit der Erzeugung von verschiedenen Proteinen entsteht.
RNA-Editing
Durch ________, eine Form des RNA-Editings, wird in Enterozyten Apo-B48 statt Apo-B100 wie in Hepatozyten gebildet.
C-zu-U-Editing
Cytidin wird zu Uridin desaminiert, d.h. die Base Cytosin wird in Uracil umgewandelt.
____________ bindet kovalent an Lysinreste von Proteinen zur Markierung für den Abbau in Proteasomen.
Ubiquitin
Für wie viele Proteine codiert das mitochondriale Genom?
13
Die mitochondriale DNA ist zirkulär und wird maternal vererbt.
Der genetischer Code weicht zum Teil vom universellen genetischen Code ab.
In der ________ kommt es zur Trennung der Schwesterchromatiden infolge einer Lösung der letzten Bindung am Zentromer durch das Enzym Separase.
Anaphase
Das Tumorsuppressorprotein ______ ist ein Transkriptionsfaktor der verhindert, dass Zellen mit Fehlern im Erbgut in die S-Phase des Zellzyklus eintreten.
p53
Induziert die Expression von drei wichtigen Klassen von Genen
- Antiproliferativ – „wachstumshemmend“ z.B. CDK Inhibitoren, p21
- DNA Reparatur (“Caretakter Gene”) z.B. Komponenten der Nukleotidexzisionsreparatur
- Pro-apoptotisch z.B. Bax, PUMA, Noxa
Unter normalen Bedingungen, d.h. in Abwesenheit von DNA-Schäden, bindet p53 an das Mdm2-Protein und wird von diesem ubiquitiniert, sodass es im Proteasom abgebaut werden kann. Nach einem DNA-Doppelstrangbruch wird eine Proteinkinase aktiviert, die p53 phosphoryliert und damit stabiles p53 aus der Bindung an Mdm2 freisetzt. Die darauf folgende Transkription von p21 führt zur Bildung des Cdk-Inhibitorkomplexes und zum Zellzyklusstopp.
In welcher Phase des Zellzyklus wird die DNA in den Chromosomen verdoppelt?
S-Phase
Die Verdopplung der Chromosomen findet in der sog. Synthesephase (oder kurz S-Phase) des Zellzyklus statt. Die DNA wird repliziert, sodass am Ende der S-Phase pro Chromosom zwei identische Schwesterchromatiden in der Zelle vorliegen.
Cyclin-abhängigen Proteinkinasen (CDKs) können von sog. ______________ gehemmt werden, wenn Fehler im Erbgut festgestellt werden.
CDK-Inhibitorproteine
Beispiele: p16, p21, etc
p53 initiiert u.a. p21-Transkription.
Können auch therapeutisch als CDK-Inhibitoren eingesetzt werden.
Wie nennt man Proteine, die den Zellzyklus regulieren und die nur in Verbindung mit Cyclinen aktiv sind, mit denen sie Komplexe bilden?
Cyclin-abhängige Proteinkinasen (CDKs)
Der Austritt welches mitochondrialen Proteins in das Zytoplasma fördert am wahrscheinlichsten die Apoptose?
Cytochrom c
Cytochrom c ist ein Protein der inneren Mitochondrienmembran, als Bestandteil des Komplexes III der Atmungskette ist es am Elektronentransport und somit an der Energiegewinnung mittels oxidativer Phosphorylierung beteiligt. Seine Freisetzung ins Zytosol aktiviert zusammen mit dem Adapterprotein APAF-1 als Apoptosom v.a. die Initiationscaspase 9.
Das ____________ ist ein Tumorsuppressorprotein, das im unphosphorylierten Zustand E2F-Transkriptionsfaktoren durch direkte Bindung inhibiert.
Retinoblastom-Protein (Rb-Protein) bild
Bei der Philadelphia-Translokation kommt es zum Austausch von Abschnitten zwischen Chromosom _____ und _____.
9 und 22
t(9;22)
Die Translokation generiert ein Bcr-Abl Fusionsprotein wodurch es zu einer unkontrollierten Aktivierung der Tyrosinkinase c-Abl kommt.
Bei 90% aller chronisch-myeloische Leukämie (CML) Patienten nachweisbar.
Eine Mutation des Tumorsuppressorgens ____ bewirkt, dass das Zelladhäsionsmolekül und Transkriptionsfaktor β-Catenin schlechter gebunden wird und der Abbau verhindert wird, sodass die Transkription unabhängig vom Wnt-Signalweg gefördert wird.
APC
Adenomatöses Polyposis-Coli (Cave: nicht APC-Resistenz bei F-V-Leiden)
Bei Dickdarmkrebs und Trägern der familiären adenomatösen Polyposis das am häufigsten mutierte Gen.
Einige Stämme der Humanen Papillomaviren (HPV) lösen Krebs aus v.a. durch Expression der Onkogene ____ und ____, die darufinhin p53 und pRb (respektive) inhibieren.
E6 und E7
Lösen v.a. Gebärmutterhalskrebs aus. Es gibt eine Impfung (gegen die Viren).
Das ________-Reparatursystem behebt noch während der Replikation Fehler, die nicht durch die Proofreading-Funktion der Polymerase bei der DNA-Replikation behoben wurden.
Mismatch-Reparatursystem (MMR)
Fehlpaarungs-Reparatursystem
Während der DNA-Replikation treten Fehler bei der Basenpaarung auf (sog. Mismatches). Meist werden diese jedoch durch die Korrekturlesefunktion der DNA-Polymerase (3’→5’-Exonucleaseaktivität) erkannt und die falsch gepaarten Nucleotide entfernt. Geschieht dies nicht, können falsch gepaarte Basen auch durch die Mismatch-Reparatursysteme erkannt und korrigiert werden.
Enzyme: MSH , MLH , Exonuklease I, DNA-Polymerase δ, DNA-Ligase
(in E. coli: Erkennung der Fehlpaarung durch MutS und MutL, Endonuklease MutH)
Bei welchem Reperaturmechanismus werden desaminierte oder oxidierte Basen durch Ausschneiden des fehlerhaften Desoxyribonucleotids repariert?
Basenexzisions-Reparatur (BER)
Nach dem Lokalisieren der beschädigten Stelle erfolgt durch DNA-Glycosylasen die Exzision der Base und anschließend die Entfernung des zugehörigen Desoxyribosephosphats durch AP-Endonucleasen. Die entstandene Lücke wird durch eine DNA-Polymerase gefüllt (d.h. das richtige Desoxyribonucleotid wird eingefügt); die DNA-Ligase schließt die Reparatur ab, indem sie die offenen Enden wieder verbindet.
Die ________________ kommt zum Einsatz, wenn Konformationsänderungen in der DNA, z.B. bei Bildung von Thymin-Dimeren, durch spezialisierte Proteine erkannt werden.
Nucleotidexzisions-Reparatur (NER)
Enzyme: Proteinkomplex zur Erkennung des DNA-Schadens, Transkriptionsfaktor TFIIH (Helikaseaktivität), Endonukleasen, DNA-Polymerase δ und ε, DNA-Ligase
Bei der seltenen Hauterkrankung Xeroderma pigmentosum ist durch einen Defekt der ________________ die Haut extrem lichtempfindlich.
Nukleotidexzisions-Reparatur (NER)
Welche beiden Reperaturmechanismen von Doppelstrangbrüchen gibt es?
Homologe Rekombination (HR)
und
Nicht-Homologe Endverknüpfung / End-zu-End-Verknüpfung (NHEJ)
HR meist fehlerfrei aber nur nach Replikation am Ende der S Phase oder in G2.
NHEJ (“verkleben”), kann immer stattfinden, aber es kommt zum Verlust von Nukleotiden.
An der Reparatur von Doppelstrangbrüchen sind viele Proteine beteiligt. Für die homologe Rekombination wichtig sind u.a. die Proteine _____ und _____. Mutationen in den Genen für diese Proteine stehen in Verbindung mit einem deutlich erhöhten Risiko, an Brustkrebs zu erkranken.
BRCA1 und BRCA2
Beim Gesunden arbeitet das BRCA2-Protein mit der DNA-Rekombinase Rad51 zusammen.
DNA liegt in der Zelle hauptsächlich in der ____-Konformation vor bei der die DNA eine rechtsgängige Doppelhelix ausbildet.
B-Konformation (B-DNA)
Bei Schädigung zellulärer DNA durch spontane (oxidative) Desaminierung von Cytosin entsteht die Base _________.
Uracil
Nicht mit C-zu-U-Editing der mRNA verwechseln.
Uracil ist eine Pyrimidinbase und entsteht in der Zelle spontan durch oxidative Desaminierung aus Cytosin. Da Uracil keine Base der DNA ist, wird sie normalerweise durch Basen-Exzisionsreparatur erkannt und durch Cytosin ersetzt. Geschieht dies nicht, kommt es zu einer Fehlpaarung der Basen bei der nächsten Replikationsrunde und damit zu einer Punktmutation.
Achtung aus Cytosin kann auch Thymin werden durch Methylierung(!)
Die durch ultraviolettes Licht (UV-Strahlen) ausgelöste Bildung eines Thymin-Dimers in einer DNA-Doppelhelix ist mit der Bildung eines ____________ verbunden, der dazu führt, dass an dieser Stelle die Replikation stoppt.
Cyclobutanring
Cyclobutylring
5-Methylcytosin wird häufig spontan in ____________ umgewandelt, unter Abspaltung von Ammoniak.
Thymin
Dies führt zu einer Punktmutation: Thymin wird von den DNA-Reparatursystemen nicht als “falsche” Base erkannt, denn es ist ja ein normaler Baustein der DNA, dementsprechend wird es auch nicht entfernt bzw. wieder durch Cytosin ersetzt. Bei der nächsten Replikation paart Thymin dann mit Adenin: Aus einem GC-Paar wird also ein AT-Paar.
________ ist ein wichtiger Bestandteil der innneren Mitochondrienmembran und stabilisiert die Enzyme der oxidativen Phosphorylierung.
Cardiolipin
1,3-bis(sn-3’-phosphatidyl)-sn-glycerol
R1–R4 sind Alkylgruppen, typischerweise Fettsäureseitenketten mit 18 Kohlenstoffatomen
Ein post-transkriptioneller Genregulationmechanismus ist die
Kontrolle der mRNA Stabilität und Translation, so wird e.g. bei zellulärem Eisenmangel die ________________ die Translation der Ferritin-codierenden mRNA blockieren.
Cytosolische Aconitase
Nicht verwechseln mit der mitochondrialen Aconitase, die im Citrat-Zyklus die Isomerisierung von Citrat zu Isocitrat katalysiert.
Der Transkriptionsfaktor HIF-1α (Hypoxie-induzierter Faktor) bindet bei Hypoxie an die Hypoxia-Response-Element (HRE)-Sequenz und induziert Expression von e.g. EPO und VEGF, wohingegen es bei Normoxie zur ________ von HIF-1α durch das VHL (von-Hippel-Lindau)-Protein kommt.
Ubiquitinierung
Der Tumorsuppressor VHL (von-Hippel-Lindau)-Protein ist der
entscheidende Regulator des Abbauprozesses
(VHL=Teil einer Ub-Ligase) von HIF-1 im Proteasom.
Eine Inaktivierung (e.g. durch Mutation) führt zum VHL Syndrom, einer seltenen, erblichen Tumorerkrankung.
____________ an Lysin-Resten der Histon-Proteine durch Histon-Acetyltransferasen bewirkt, dass die Histone weniger positive Ladungen besitzen und die DNA nicht mehr so fest binden. Die DNA kann leichter transkribiert werden.
Acetylierung
Der ____________ kann über zwei Stimuli ausgelöst werden, nämlich entweder indem ein Ligand (z.B. Fas-Ligand, TNF-α, TRAIL) an einen sog. Todesrezeptor (z.B. Fas-Rezeptor), bindet und hierdurch v.a. die Initiationscaspase 8 aktiviert oder indem eine NK-Zelle bzw. eine zytotoxische T-Zelle eine Zielzelle erkennt und durch Ausschüttung von porenbildendem Perforin und Granzym B eine Aktivierung der Initiationscaspase 10 und weitere apoptotische Prozesse einleitet.
Extrinsischer Weg der Apoptose
Die sog. Todesrezeptoren wie bspw. der Fas-Rezeptor und der TNF-Rezeptor gehören zur TNF-Superfamilie.
Die stark kanzerogene Wirkung von ____________________, die bei der unvollständigen Verbrennung von organischen Materialen enstehen, beruht typischerweise auf ihrer intrazellulären Aktivierung durch Cytochrom-P450-Enzyme und anschließender kovalenter Modifikation von Guanin-Nucleotiden der DNA.
Polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs)
An dem PI-3 Kinase/Akt (=PKB) Signalweg, der Zellproliferation aktiviert und Apoptose inhibiert indem Akt/PKB u. a. das pro-apoptotische Bad Protein phosphoryliert und inhibiert, sind beteiligt das Proto-Onkogen ____ und der Tumorsuppressor ____.
PI-3 Kinase (PI3K)
PTEN
Der PI-3 Kinase/Akt (=PKB) Signalweg stimuliert auch Glucoseaufnahme, Proteinbiosynthese und Zellwachstum.
Der Tumorsupressor PTEN ist eine Lipidphosphatase , der durch Dephosphorylierung von PIP₃ pro-apoptotisch wirkt.
Superantigentoxine gehören zu den __________.
Exotoxinen
An welchem DNA-Mutationsreparaturmechanismus ist die End-zu-End-Verknüpfung beteiligt?
Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen
Wie heißen wichtige in der äußeren Membran gramnegativer Bakterien enthaltende Endotoxine?
Lipopolysaccharide (LPS)
Wie heißen wichtige in der Zellwand grampositiver Bakterien verankerte Glykopolymere?
Teichonsäuren
Welches Enzym wird durch Penicillin irreversibel gehemmt?
Transpeptidase
Bakterielles Enzym zur Quervernetzung der Peptidoglykane im Rahmen der Zellwandsynthese insbesondere während der Zellteilung.
Welcher bakterielle Prozess wird von Sulfonamiden primär gehemmt?
Folsäuresynthese
Das Vorhandensein von Mycolsäuren in der Zellhülle (“Wachshülle”) ist charakteristisch für ________
Säurefeste Bakterien
