Molekulare Genetik Flashcards
Was sind DNA-Polymerasen?
Wie katalysieren sie der Synthese von DNA?
DNA-Polymerasen sind Enzyme
Durch die miteinander Verbindung von monomeren Nucleotide zu langen Polynucleotiden.
Nenne Sie das zentrale Dogma der Molekularbiologie
In allen lebenden Zellen fließt die genetische Information von der DNA zur RNA (Transkription) und von der RNA zum Protein (Translation).
Warum werden Sie oft als DNA-abhängiger DNA-Polymerase genannt?
weil die Vorlage eine DNA-Sequenz ist
Was passiert bei der DNA-Polymerasereaktion?
Bei der DNA-Polymerasereaktion handelt es sich um einen nukleophilen Angriff des Sauerstoffatoms der freien OH-Gruppe der DNA am α-Phosphor-Atom des einzubauenden Nucleotid.
Deshalb benötigen alle DNA-Polymerasen ein freies 3´-OH-Ende eines Nucleotides als Startpunkt und eine Matrize (Vorlage), zu der sie die komplementäre Sequenz synthetisieren.
Was benötigen alle DNA-Polymerasen als Startpunkt und Vorlage?
Warum?
Ein freies 3´-OH-Ende eines Nucleotides als Startpunkt und eine Matrize (Vorlage),
, weil sie zu der die komplementäre Sequenz synthetisieren
Bei einer von ca. 104 - 105 Reaktionen wird…..
Ein falsches Nukleotid eingebaut.
Wie sorgen DNA-Polymerasen fur Erhohung der Genauigkeit?
Geben Beispiel
Wofur sorgt sie?
Sie sorgt dafur, indem einige DNA-Polymerasen uber weitere Enzymaktivitäten verfügen, wie z. B. eine 3´-5´-Exonucleaseaktivität, die für eine Korrekturlesefunktion (proof reading) sorgt.
Welche DNA Polymerase ist in Bakterien für die Replikation zuständig?
In Bakterien ist die Polymerase III für die Replikation zuständig.
Wie viele DNA Polymerasen befindet sich in Säugetieren?
Was ist die Funktion die Polymerase δ und ε?
Nennen Sie die anderen
Fünf DNA-Polymerasen.
δ: Synthese bei der Replikation den Folgestrang
ε fur den Leitstrang.
Nukleinsäuren sind Makromoleküle
Richtig/Falsch
Woraus besteht sie?
Nukleinsäuren sind Makromoleküle, die aus kleineren Bausteinen bestehen, den Nukleotiden.
Woraus besteht ein Nukleotid. Daraus erklaren Sie die Unterscheid von
Nukleosid.
Ein Nukleotid besteht aus einer stickstoffhaltigen Base, einem C5-Zucker (Pentose) und
einer Phosphatgruppe.
Nukleosid ist die Kombination aus einer Base und einem Zucker; keine Phosphatgruppe.
Welche Basen unterscheidet man und wie sind sie strukturiert?
Pyrimidin- und Purinbasen
Pyrimidinbasen bestehen aus einem
einzigen Ring, Purinbasen aus einem Doppelring.
Wie verbinden die Pyrimidinbasen und Purinbasen?
Uber Wasserstoffbruckenbindung
Welche Basen sind in der DNA und RNA zu finden und wie unterscheiden sie sich?
In der DNA
Die Purinbasen Adenin und Guanin
Die Pyrimidinbasen
Cytosin und Thymin.
In der RNA ist Thymin durch die Pyrimidinbase Uracil ersetzt.
Die Reihenfolge der Basen in der Nukleinsäure codiert….
Die
Reihenfolge der Basen in der Nukleinsäure codiert die Reihenfolge der Aminosäuren
in einem Protein.
Was ist der Unterschied zwischen Ribose und 2’-Desoxyribose?
Bei der 2-
Desoxyribose ist die OH-Gruppe am zweiten C-Atom durch ein H-Atom ersetzt
Unterscheid zwischen DNA und RNA
Gemeinsamkeiten (je mindestens 3)
Vergleichen mit Noten
Wer entschlüsselte die Struktur der DNA und wann?
1953
die Molekularbiologen James Watson und Francis Crick
Wie ist die Struktur der DNA aufgebaut?
Die DNA ist in der Regel doppelsträngig, wobei die Purinbasen eines
Stranges über Wasserstoffbrücken mit den Pyrimidinbasen des anderen Stranges
verbunden sind und umgekehrt.
Wodurch erhalten die DNA Strange die Doppelhelix
Wie ordnen sich die DNA-Einzelstränge zueinander
Durch die Wasserstoffbrücken erhalten die DNA-Stränge eine bestimmte räumliche
Struktur, die Doppelhelix.
Beide DNA-Einzelstränge ordnen komplementär zueinander durch die festgelegte Basenpaarung (ChargaffRegeln)
Welche Base paaren zusammen?
Daraus begrunden Sie welche sind stabiler
Adenin paart
mit Thymin durch 2 Wasserstoffbrückenbindungen
Guanin mit Cytosin durch 3
Wasserstoffbrückenbindungen.
Guanin mit Cytosin, weil sie 3 H-Bindung hat
Wie sind die einzelnen Nukleotide verknüpft?
Die einzelnen Nukleotide sind durch Phosphodiesterbindungen zwischen dem 3´und 5´C Atom der benachbarten Pentosen miteinander verknüpft.
Das DNA-Molekül besitzt eine Polarität (3´ → 5´, bzw. 5´→ 3´).
Daraus erklaren Sie wie die DNA verlauft
Beide Stränge verlaufen antiparallel
zueinander
das 3´-Ende liegt gegenüber dem 5´-Ende des einen Stranges und umgekehrt.
Welche Struktur der DNA liegen an ausser und inneren Seite
Das negativ geladene, hydrophile Zucker-Phosphat-Rückgrat liegt an der Außenseite,
Die hydrophoben Basen sind ins Innere des Moleküls ausgerichtet
Funktion der Furche
Sie ermöglichen vielfältige Wechselwirkungen mit verschiedenen Proteinen.
Was sind die Funktionen der DNA in einer Zelle?
- Speicherung
- Weitergabe, d. h. präzise Verdopplung der genetischen Information während
der Zellteilung an die Tochterzellen (Replikation) - Vorlage für die Synthese von Proteinen (Transkription, Translation)
Worum handekt sich Chargraff’sche Regeln?
Erwin Chargaff ; 1950
Um eine allgemeine Gesetzmäßigkeit für die Basenzusammensetzung in der DNA aus ganz verschiedenen Lebewesen
Nennen Sie Chargraff’sche Regeln
- Die Basenzusammensetzung der DNA ist von Spezies zu Spezies unterschiedlich
- Die DNA jeder Spezies besteht nur aus den vier „Grundnukleotiden“ dAMP, dCMP, dGMP und dTMP in unterschiedlicher Anordnung
(dAMP für 2´-Desoxyadenosin-5´-monophosphat) - DNA-Proben aus unterschiedlichen Geweben eines Individuums sind gleich
- Die Basenzusammensetzung der DNA einer Spezies ist unabhängig von Alter, Ernährungszustand und Lebensraum
- In allen DNA-Molekülen gilt: A = T und C = G und A + G = T + C
Wofur gilt Chargraff-Regel
- eukaryotische Chromosomen
- bakterielle Chromosomen
- Genome von doppelsträngigen DNA-Viren und Chromosomen bei Archaebakterien
Abkurzung der PCR
Polymerase Chain Reaction
Wozu dient PCR
Sie ist eine Methode zur Vervielfältigung (Amplifikation) von DNA
Grund Mechanismus der PCR
Nicht Schritte!
Sie ist eine temperaturabhängige, zyklisch ablaufende Reaktion, mit der spezifische Nukleinsäuresequenzen schnell und selektiv vervielfältigt werden können.
Was ist die Grundlage der PCR?
Die Abläufe der Replikation.
Beschreiben Sie den Vorgang der PCR
Vergleichen mit Noten
Welche DNA-Polymerase verwendet man fur PCR?
Woraus und Warum?
Die DNA-Polymerase aus dem Bakterium Thermus aquaticus
(Taq-DNA-Polymerase).
Weil sie thermostabil ist/ hat Hitzeschutz
Wievielmal wird dieser dreistufige Prozess oro PCR wiederholt.
Was ist die Produckt jeden Zyklus
Zwischen 30-50-mal wiederholt.
Bei jedem Zyklus wird die Anzahl der DNA-Kopien verdoppelt.
Schauen der PCR Bild!!!
Verstanden? Zeichbar und Erklarbar?
Was fuhrt zur Abwandlung von Crick’sche Dogma und warum?
die Entdeckung von Retroviren (zB HIV) in 1970
Es wird bekannt, dass der Fluss von RNA zur DNA bei dieser Virengruppe durch das Enzym Reverse Transkriptase möglich ist
Was versteht man unter Antiparallelitat der DNA
Die Gegenlaufige Orientierung der beiden Stränge der DNA
Oder Sie sind gegenläufig (antiparallel) angeordnet.
Die eine Zucker-Phosphat-Kette verläuft vom 5′ Ende zum 3′ Ende ( 5′ -> 3′) (Folgestrangs), die andere „Leitstrangs“ vom 3′ Ende zum 5′ Ende (3′ -> 5′).
Wie bestimmen Gene den Phanotyp ein Organism?
Sie bestimmen es, dadurch dass sie die Bildung von Enzymen codiert.
Erklaren Sie den Begriff Genwirkkette
Unter Genketten versteht man alle Gene, die durch die von ihnen produzierten Enzyme eine Synthesekette bilden
Warum wurde ,,die Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese” zur “Ein-Gen-ein-Protein-Hypothese” gewandelt
,weil Enzyme (meistens) Proteine sind, aber nicht alle Proteine sind Enzyme.
War die “Ein-Gen-ein-Protein-Hypothese” nochmal erweitert?
Zur welche und warum?
Nennen Sie Grunde, falls es gibt
Ein-Gen-ein-Protein-Hypothese werden zur Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese erweitert
weil viele Proteine bestehen aus mehreren Polypeptidketten und ein Gen enthält die Information für die Synthese eines Polypeptids
Manche Gene codieren für RNA-Moleküle!
Woraus bestehen viele Proteine?
Geben Sie ein Beispiel
Aus mehreren Polypeptidketten
Hämoglobin: Tetramer aus 2 α- und 2 β-Ketten
Tetramer= Makromolekul aus 4 Monomer
Welche Zusammenhang hat das Begriff “Spleißen” mit Gen & Polypeptide?
Bei Eukaryonten können aus einem Gen durch Spleißen (Splicing) mehrere verschiedene Polypeptide entstehen.
Ein Gen fuhrt zu nur eine Produkt?
Richtig oder Falsch
Ein Gen kann zu verschiedenen Genprodukten führen.
Was versteht man unter Genexpression?
Proteinbiosynthese
Welche Schritte umfasst die Proteinbiosynthese und wie viele?
2 bei Prokaryonten
RNA-Transkription
Translation
3 bei Eukaryonten
RNA-Transkription
RNA-Prozessierung
Translation
Wovon findet die Genexpression statt und was ist das Endprodukt
Die Expression von Genen beginnent von der DNA-Sequenz
Produkt: Fertigen Protein
Welche Enzyme sind an der RNA-Transkription beteiligt?
DNA-abhängige RNA-Polymerasen.
In welcher Richtung wird die Basensequenz der DNA während der Transkription gelesen?
Die Basensequenz der DNA wird durch Ablesen des codogenen Stranges vom
3´zum 5´-Ende zu RNA umgeschrieben = transkribiert
In welcher Richtung werden RNA Ketten synthetisiert?
Gibt es Ausnahme?
Nein! Alle RNA-Ketten werden vom
5´-zum 3´-Ende hin synthetisiert
Wo findet die Transkription bei Eukaryonten und Prokaryonten statt?
im Zellkern bei Eukaryonten
im Cytoplasma bei Prokaryonten
Welche Komponenten werden für die RNA-Synthese benötigt?
DNA
Nucleosidtriphosphate der vier Basen
RNA-Polymerase
Wie ist die eukaryontische mRNA im Vergleich zur mRNA bei Prokaryonten strukturiert?
Eukaryontische mRNA codiert nur für ein einziges Protein (= monocistronisch)
die mRNA bei Prokaryonten kann Informationen für mehrere Proteine (= polycistronisch)
enthalten.
Enzymen, die RNA abbauen
RNase
Was sind Promotoren und welche Rolle spielen sie bei der Transkription?
spezifische
Nucleotidsequenz auf der DNA, die vor dem Genanfang liegt
RNA bindet daran vor beginn der RNA Synthase
Sie positioniert das Enzym an der Transkriptionsstartstelle.
Welche Basensequenz kommen haufig beim Promoter vor
Adenin und Thymin (TATAAA)
Monocistronisch mRNA Vs Polycistronisch mRNA
Monocistronisch mRNA codiert nur für ein einziges Protein
Polycistronisch mRNA kann Informationen für mehrere Proteine enthalten.
Monocistronisch mRNA kommt bei Eukaryonten vor, Polycistronisch mRNA bei Prokaryonten
Der Startpunkt der Transkription ist nicht ____________
Das AUG-Startcodon bei der Translation!
Wozu dient RNA Prozessierung
Schutz vor RNase (Enzymen, die RNA abbauen) während des Transports durch das Cytosol zu den Ribosomen
Sie stellen Signalstrukturen für die spätere Translation dar.
Nennen die Vorläufer-RNAs
pre-mRNA, pre-tRNA und pre-rRNA
Welche Modifikationen erfahren Vorläufer-RNAs nach der Transkription?
An die pre-mRNA wird am 5’-Ende eine Cap-Struktur aus einem methyliertem
Guanylrest und am 3’-Ende ein Poly-A-Schwanz (50 - 200 AMPs) hinzugefügt.
Wo findet die Prozessierung der pre-mRNA statt?
Wie viele Reaktionen? umfasst 3 Reaktionen
Ziel?
im Zellkern
umfasst 3 Reaktionen
die Prä-mRNA in eine reife mRNA zu überführen
Die eukaryontische DNA besteht aus Exons und Introns.
Was bedeutet sie (Introns und Exons)?
Exons: codierenden Abschnitten
Introns: nicht
codierenden Abschnitten.
Welche RNA Abschnitt wird fur die Proteinbiosynthese benutzt?
die RNA Abschnitte der codierenden Sequenzen (Exons)
Erklaren Sie den Vorgang Spleißen (splicing)
Die Entfernung der nichtcodierenden Sequenzen und Zusammenfugen der codierenden Abschnitte
Was ist bemerkbar beim Spleissen?
Beim Spleißen werden die Exons immer in derselben Reihenfolge hintereinander angeordnet, wie sie auch auf der DNA angeordnet sind
Warum werden nichtcodierende Sequenzen während der RNA-Prozessierung entfernt?
weil sie nicht fur Proteinbiosynthese benotigt wird
Beschreiben Sie den Prozess der RNA-Transkription.
und RNA- Prozessierung
Vergleichen mit Note
Wie werden einzelne DNA-Moleküle bei der Gelelektrophorese sortiert?
Nach ihrer Größe
Welches Gel wird typischerweise für die Gelelektrophorese verwendet?
Agarose
Was bewirkt die elektrische Spannung in der Elektrophoresekammer?
Sie verursacht Wanderung der Fragmente durch das elektrische Gel
Funktion der Poren
Wirkungsmechanismus
PCR
Die im Gel vorhandenen Poren trennen der Restriktionsfragmente, indem sie wie ein Sieb wirken
Bei Gelelektrophorese bleibt einige DNA Fragmente nach oben.
Sind sie gross/klein
Gross
Nach welchem Prinzip erfolgt die Anordnung der Fragmente basierend auf ihrer Länge?
Nach der elektrophoretischen Mobilität (Beweglichkeit)
Eigenschaft elektrisch geladener Körper, in einem elektrischen Feld unterschiedlich schnell zu wandern
Wie wird das Gel in der Elektrophoresekammer positioniert?
In der Elektrophoresekammer wird das Gel an beiden Enden in eine Pufferlösung getauscht, die an eine elektrische Spannung angelegt wird
Wie erfolgt die Trennung der Restriktionsfragmente im Gel?
Durch die im Gel vorhandenen Poren, die wie ein Sieb wirken und Sortierung der Fragmente basierend auf ihrer Größe.
Wo wandern die DNA-Fragmente und warum?
Sie wandern zum Pluspol (Anode)
Weil sie wegen der Phosphat Gruppe negtiv geladen ist
Was ist der Zweck eines Größenmarkers bei der Gelelektrophorese?
Um die Größe der unbekannten DNA-Fragmente zu bestimmen.
Wie können die einzelnen Banden nach Anfärbung identifiziert werden?
Nach der Anfärbung mit Ethidiumbromid können die einzelnen Banden unter UV-Licht identifiziert werden.
DNA Polymerase I
Prokaryonten
DNA Replikation, DNA Reperatur
DNA Polymerase epsilon
Eukaryonten
Synthese des Leitstrangs, Reparatur
DNA Polymerase II
Prokaryonten
DNA Reperatur
DNA Polymerase beta
Eukaryonten
DNA Reperatur
DNA Polymerase delta
Eukaryonten
Synthese des Folgestrangs, Reperatur
DNA Polymerase III
Prokaryonten
DNA Replikation
DNA Polymerase Gamma
Eukaryonten
Mitochondriale DNA
DNA Polymerase IV
Prokaryonten
DNA Reperatur
DNA Polymerase alpha
Primase; synthetisiert RNA Primer
Synthetisiert kurze DNA-Stucke
Wodurch sind genetischen Information codiert und wie sind sie organisiert
Durch die Basensequenz der DNA codiert
Ist in Form vieler Gene organisiert.
Bereichen der DNA auf molekular Ebene
- einem DNA-Abschnitt, von dem durch Transkription eine einzelsträngige RNA-Kopie hergestellt wird
- allen zusätzlichen DNA-Abschnitten, die an der Regulation dieses Ablesevorgangs beteiligt sind
Erklaren Sie den Begriff ‘Mosaikgene’
Bei welchen Lebewesen kommen Sie vor?
Daraus geben ein Unterschied zwischen Prokaryonten Vs Eukaryonten
Der Aufbau der Gene von Eukaryonten aus aneinandergereihten Exons (= codierende Abschnitte) und Introns (= nicht-codierende Abschnitte)
Prokaryonten haben hingegen Gene aus einer einzigen durchgehenden Nucleotidsequenz.
Was ist der grundlegendes Konzept der molekularen Genetik.
Keine Übertragung von Information vom Protein zur Ebene der Nukleinsäuren möglich ist.
Zeichnen Sie das zentrale Dogma der Molekularbiologie
Vergleichen mit Noten
Was sind Stop-Codons?
Nennen Sie Beispiel
Sie sind Codons die Proteinbiosynthese beenden.
Codons UAA, UAG und UGA
Was sind genetische Code?
Sie sind die Zuordnung zwischen Codon und Aminosäure.
Nennen Sie die Eigenschaften des Genetischen Code
Vergleichen mit Notiz
Wie viel Tripletts und Codons und Anticodons konnen aus der vier Basen gebildet werden
Mit den vier Basen Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Uracil (U) lassen sich 64 verschiedene Tripletts bilden.
61 verschiedene Codons und 3 Stop-Codons
4^3 – 3 = 61 verschiedene Codons und 61 komplementäre Anticodons
Die dritte Base eines Codons bestimmt oft nicht die Art der Aminosäure.
Richtig
Warum gibt es weniger als 61tRNA (normalerweise 41)
Weil eine Aminosäure sich durch verschiedene Codon-Tripletts codiert lasst
die Anticodon-Region mancher tRNA-Moleküle passt gleichzeitig zu drei oder vier verschiedenen Codons auf der mRNA .
Was ist die Wobble Hypothese
Wobble-Hypothese ist die Vermutung von Francis Crick 1966, dass bestimmte Ungenauigkeiten zwischen Codon und Anticodon für die Funktion der tRNA bei der Proteinsynthese ausreichen müssten.
Die ersten beiden Basen des Anticodons müssen auf jeden Fall komplementär zu ____________________ sein.
den beiden ersten Basen des Codons
Die dritte Base des Codons kann sich nur mit einer komplementären Base des Anticodons paaren.
Nein! Die dritte Base des Codons kann sich auch mit einer nicht-komplementären Base des Anticodons paaren.
Bei der dritten Base “schaut das Ribosom nicht so genau hin” .
der genetische Code ist universell
Was bedeutet diese Satz? Welche Ausnahmen gibt es?
der genetische Code ist universell, d. h. gilt der genetische Code für alle
Lebewesen
Bis auf wenige Ausnahmen (mRNA von
Chloroplasten, Mitochondrien und einige Bakterien)
Was ist die Translation?
Die Proteinherstellung mit Hilfe der mRNA als
Vorlage.
Die Abfolge der Basentripletts der mRNA wird mit Hilfe der transfer RNAs und der Ribosomen in eine Abfolge von Aminosäuren eines Proteins übersetzt.
Welche Vorgang gilt diese?
Translation
Woraus bestehen die Eukaryontische Ribosome (80S)
Aus einer kleinen (40S) und
einer großen (60S) Untereinheit.
das AUG dient immer als Startpunkt
An welchem Ende liegen es?
Nein.
Nicht immer, sondern das AUG dient fast immer als Startstelle
es ist dem 5’-Ende der mRNA am nächsten
Welche Bereiche des Ribosoms findet das Ribosom das AUG
Wie schafft er das?
Die kleinere Untereinheit des
Ribosoms (40S-Untereinheit) findet das AUG
Es findet das AuG, indem es an die Cap-Struktur am 5’-Ende bindet und
dann die mRNA sucht, bis es auf ein AUG trifft
Was brauchen Prokaryonten als Hilfsmittel zur Entstehung des Initiationskomplexes?
Wie wird dieses Komplex gebildet?
INITIATIONSFAKTOREN
Durch die Zusammenlagerung der prokaryontischen mRNA, Formylmethionin-tRNA und die 30S Ribosomen untereinheit wird Initiationskomplex gebildet.
Wie entsteht aus der Initiationskomplex einer 70S-Initiationskomplex bei Prokaryonten?
Die 50S-Ribosomenuntereinheit
kommt zur der Initiationskomplex und durch die Besetzung der P-Stelle des Ribosoms von der fMet-tRNA entsteht den 70S-Initiationskomplex.
Wie viele tRNA-Bindungsstellen besitzt das Ribosom?
Nennen sie vollstandug
Das Ribosom besitzt drei tRNA Bindungsstellen
Die
- A Stelle(für Aminoacyl-)
- P Stelle (für
Peptidyl-)
- E-Stelle (für Exit-).
Wie sorgt die tRNA fur die Einbau der richtige AS
Indem Ihre Anticodon immer komplemantar zum entsprechenden Codon auf die mRNA
Welche Anticodon betragt die erste tRNA?
UAC
Sie bindet an die P-Stelle.
Benotigte Komponente der Translation
mRNA
tRNA
Aminosäuren
Enzyme
Ribosomen
Wo tritt eine neue beladene tRNA?
Eine weitere beladene tRNA tritt in die A-Stelle und bindet mit ihrem Anticodon an das
komplementäre Codon der mRNA
Wie wird Aminosäurekette verlangert?
Die Aminosäurekette der tRNA in der P-Stelle wird durch eine Peptidbindung auf die Aminosäure der neuen tRNA in der A-Stelle übertragen.
In machen Lebewesen kann die Translation beginnen, bevor die Synthese der RNAKette (Transkription) abgeschlossen ist.
Welche Lebewesen gilt diese fur?
Nur bei Prokaryonten
Wenn wird die
Proteinbiosynthese beendet.
Wenn eines der drei Stopcodons (UAA, UAG oder UGA) in der A-Stelle auftritt
