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Biochemie 1 > Nukleinsäuren > Flashcards

Nukleinsäuren Flashcards

1
Q

Beschreiben Sie das Experiment von Avery, MacLeod und McCarty.

A

Infektion von Mäusen mit virulenten, nicht-virulenten, hitzeinaktivierten virulenten und
gemischten (v-H + nv) Bakterien…; dann Trennung von virulentem Stamm in Proteine, Lipide,
KHs und Nukleinsäuren (DNA, RNA)… DNA Trägerin der genetischen Information

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2
Q

Was ist ein Operon? Bitte skizzieren Sie ein hypothetisches Operon, in dem die Enzyme zur Herstellung der Aminosäure Glycin reguliert sind.

A

Einheit aus gleichzeitig transkribierten Genen und deren regulatorischen Sequenzen.

Analog zum Tryp-Operon, mit Repressor, der in Anwesenheit von Glycin an die DNA bindet und Leaderpeptid mit Glycin-Codons, das transkribiert wird und RNA-Sekunderstrukturabhängig Transkription je nach Vorhandensein von Glycin reguliert.

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3
Q

Bitte benennen Sie die Enzyme, die für die DNA Replikation notwendig sind und beschreiben Sie deren Funktion.

A
  • Helikase (Entwindung des Doppelstrangs zum Einzelstrang)
  • Topoisomerase (Lösen superhelikaler Spannung, die durch Helikase entsteht)
  • Primase (Synthese von RNA-Primer)
  • DNA-Pol3 (Synthese vom neuen Strang)
  • DNA-Pol1 (Abbau RNA-Primer in Okazaki-Fragmenten durch 5’-3’-Exonuklease, Neusynthese der abgebauten Sequenz)
  • Ligase (Verbinden der Okazakifragmente)
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4
Q

Bitte beschreiben Sie die Initiation der Translation in Prokaryoten und Eukaryoten.

A

Prokaryoten: Shine-Dalgarno-Sequenz WC Basenpaarung mit 16s rRNA, dadurch AUG in P-Stelle der kleinen UE. Initiator-tRNA, N-Formyl-Methionin, GTP-Hydrolyse, IFs gehen ab, große UE lagert sich an.

Eukaryoten: eIF4 interagiert mit PolyA und 5’Cap, stellt sicher, dass nur vollständige mRNAs translatiert werden, kleine UE wird rekrutiert, läuft vom 5’Cap aus die mRNA lang (“scanning” bis zum ersten ATG)

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5
Q

Bitte erläutern Sie das Experiment von Nirenberg. Warum würde es bei einer Zelle nicht funktionieren?

A

Bestandteile: E. coli Cytoplasma Ribosomen Poly-U-
Oligonucleotide ohne Startcodon
→ in vitro funktioniert Transkription dank erhöhter Mg2+-
Konzentration, in vivo so nicht möglich!
20 Ansätze mit allen AS, jeweils eine der 20 radioaktiv
markiert
Analyse des Filtrats/des Rückstands → Filtrat radioaktiv =
nicht eingebaut! → radioaktives Protein bei Ansatz mit
radioaktiv markiertem Phe → UUU codiert für Phe

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6
Q

Sie möchten eine PCR durchführen und haben zwei Primer mit jeweils 50% GC Gehalt und einer Länge von 22 Basen. bitte geben Sie ein Reaktionsprofil an, mit welchem Sie (bei idealen Bedingungen) das Template um den Faktor 1 000 000 vervielfachen können. Erklären Sie die unterschiedlichen Schritte einer PCR. Welche Komponenten sind einem typischen PCR-Mix enthalten.

A

(94°C-66°C-72°C)20
Denaturierung: Lösen der Doppelstränge -> einzelsträngige DNA
Primer Annealing: Anlagerung der Primer an die einzelsträngige DNA
Elongation: Synthese des komplementären Strang ausgehend von der freien 3’OH Gruppe der
Primer = Bildung des Doppelstrangs
Template DNA, 2 Primer, Taq Polymerase, dNTPs, Puffer (Mg2+)

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7
Q

Bitte nennen Sie Unterschiede im Aufbau prokaryotischer und eukaryotischer mRNAs. Erklären Sie auch die Funktion der jeweiligen Unterschiede.

A

In Eukaryoten: 5’Cap, 3’PolyA für Stabilität, Export und Initiation der Translation. (außerdem
Spleißen für Regulation). Monocistronisch.
In Prokaryoten: Polycistronisch, damit funktionell verwandte Gene gemeinsam reguliert
werden können.

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8
Q

Benennen Sie die Enzymfamilie, die tRNAs mit Aminosäuren belädt. Bitte erläutern Sie die Funktion(en) dieser Enzyme genau.

A

Aminoacyl-tRNA-SynthetaseGenauigkeit: Die passende AS zur passenden tRNA. Nichtkovalente WW des Enzyms mit AS
und tRNA um richtige AS mit tRNA zu verbinden.
Aktivierung: AS unter zellulärene Bedingungen nicht reaktiv, weil Carboxylgruppe
Mesomeriestabilisiert. AS an tRNA gebunden: Ester ist aktiviert und reaktiv.

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9
Q

Was sind die Gemeinsamkeiten von Zellen?

A
  • fundamentale Einheiten des Lebens
  • bestehen aus einem relativ kleinen Set an auf Kohlenstoff basierenden Molekülen
  • sind immer in einem dynamischen Zustand
  • können sich replizieren und anordnen
  • passen sich aufgrund von Evolution an
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10
Q

Warum sind Zellen so klein?

A

Je kleiner die Zelle, umso größer die relative Oberfläche -> besserer Stoffaustausch

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11
Q

In welche Domänen haben sich Organismen im Laufe der Evolution aufgetrennt?

A

Bakterien, Archaeen und Eukaryoten

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12
Q

chemotroph

A

benutzen Oxidation zur Energiegewinnung

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13
Q

phototroph

A

benutzen Sonnenlicht zur Energiegewinnung

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14
Q

autotroph

A

können alle Biomoleküle aus CO2 synthetisieren

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15
Q

heterotroph

A

benötigen Nährstoffe, die von anderen Organismen synthetisiert wurden

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16
Q

Was sind die 3 Phasen der Replikation?

A
  • Initiation
  • Elongation
  • Termination
17
Q

Wie läuft die Initiation der Replikation bei E. Coli ab?

A
  1. AAA-ATPasen bilden Oligomere und hydrolosieren -> führt zur denaturierung des DUE
  2. DnaC-Protein belädt den denaturierten Bereich der Stränge mit Helicase (DnaB-Protein)
  3. Damit Helicase freigesetzt werden kann kommt es zur Hydrolyse des ATP der DnaC-Untereinheit -> verliert Affinität zu Helicase
    4.Während die Replikationsblase entsteht werden SSB auf die Stränge geladen, damit diese nicht renaturieren
  4. Primase (DnaG) assoziiert mit Helicase und setzt Primer auf Stränge -> zusammen Primosom
  5. Topoisomerase löst Spannung
  6. Dna-Pol 3 bindet ersten Primer
  7. DnaA-Proteine hydrolysieren
18
Q

Welche Enzyme werden bei der Replikation benötigt und was machen sie?

A
  • Topoisomerase -> löse superhelikale Spieralisierung
  • Primase -> sorgt für RNA-Primersynthese auf DNA
  • Helicase -> spaltet den Doppelstrang zum Einzelstrang
  • Ligase -> verknüpft OKAZAKI-Fragmente
  • DNA-Polymerase 1 -> setzt Basen in die Lücken zwischen den OKAZAKI-Fragmenten
  • DNA-Polymerase 2 -> Reparatur und Lückenschließung
  • DNA-Polymerase 3 -> füllt Strang in 5’ - 3’ Richtung mit den dazugehörigen Basen auf (Braucht Ma2+ im aktiven Zentrum)
19
Q

Was ist das Endreplikationsproblem und wie geht der Körper dagegen vor?

A

Mit jeder Zellteilung verkürzen sich die Telomere nach dem dissoziieren der Primer am Strangende.

Ablauf:
1. Polymerisation und Hybridisierung
Parentalstrang wird am 3’ OH Ende um die repetitive Telomersequenz verlängert.
2. Translokation und Rehybridisierung
Telomerase führt Translokation und Hybridisierung erneut am Telomerende des Leitstranges durch
3. weitere Polymerisation

20
Q

Beschreiben Sie die Transkription.

A
  • 5’ - 3’ katalysiert durch RNA-Polymerasen
  • Matrize: ssDNA
  • Keine Korrekturlesefunktion -> werden viele Kopien erstellt
  • keine Primer, beginnt an Promotoren bestimmter Konsensussequenzen -> nur teile des Genoms werden transkribiert
  • Konvention:
    • alles vor der Startstelle (upstream) wird mit negativen Zahlen gekennzeichnet
    • alles nach der Startstelle (downstream) wird mit posaitiven Zahlen gekennzeichnet
21
Q

Wie ist der Ablauf der Bindung und Initiation der Transkription?

A
  1. Rekrutierung von RNA-Polymerase (Holoenzym = Kernenzym + Sigmafaktor) -> sigma70-Faktor interagiert mit -35 und -10 Box, a-UE interagiert mit dem UP-element -> geschlossener Komplex entsteht
  2. DNA-Entwindung: 12-15 bp -> offener Komplex
  3. Start der Transkription: sigma-Faktor fällt ab
  4. Protein NusA bindet kompetitiv mit sigma70-Faktor an RNA-Pol (promotor clearance)
  5. Elongation: RNA-Polymerase synthetisiert in 5’ - 3’ Richtung RNA / DNA Hybrid. Matrizenstrang wird komplementär mit NTPs erzgänzt -> RNA-Pol öffnet während der Bewegung den DNA Strang -> keine Korrekturlesung, aber Fehlpaarungen sterisch ungünstig im Aktivzentrum
22
Q

Was sind die Purinbasen?

A

Adenin, Guanin

23
Q

Was sind die Pyrimidinbasen?

A

Cytosin, Thymin, Uracil

24
Q

Abkürzungen Adenin

A

Ade, A

25
Q

Abkürzungen Guanin

A

Gua, G

26
Q

Abkürzungen Thymin

A

Thy, T

27
Q

Abkürzungen Uracil

A

Ura, U

28
Q

Abkürzungen Cytosin

A

Cyt, C

29
Q

Was ist ein Nukleotid?

A

Einheit aus Nukleinbase, Zucker und Phosphatrest

30
Q

Was ist ein Nukleosid?

A

Einheit aus Nukleinbase und Zucker

31
Q

Vergleichen Sie DNA und RNA.

A

DNA (Desoxyribonukleinsäure)
- 2’-Desoxyribose
- Basen: A, G, C, T
- “Stabil”
- Doppelstrang

RNA (Ribonukleinsäure)
- Ribose
- Basen: A, G, C, U
- leicht spaltbar
- meist Einzelstrang

32
Q

Warum Desoxyribose in DNA und Ribose in RNA?

A

DNA: Langzeitstabil -> Speicherung von Informationen
RNA: Kurzzeitstabil -> Übertragung von Informationen & Substanzen

33
Q

Was sind die Funktionen von Nukleinsäuren?

A
  • Informationenspeicherung -> Proteinbiosynthese
  • Energieübertragung (z.B. ATP)
  • Katalyse biochemischer Reaktionen (z.B. 23S rRNA in Ribosomen)
  • Signaltransduktion
34
Q

Welche Elemente lassen sich in Nukleinsäuren wiederfinden?

A

C, H, O, P, N

35
Q

Beschreiben Sie das Experiment von Meselson und Stahl zur Ermittlung des Replikationsmodells.
Beziehen Sie die (hypothetischen) Ergebnisse aller drei möglichen Modelle mit ein.

A

Zellen wurden über viele Generationen in einem Medium gezüchtet, das ausschließlich schweren
Stickstoff (15N) enthielt. In ihrer DNA befand sich also ausschließlich 15N, sodass sie nach der CsCL-
Dichtegradientenzentrifugation eine einzige Bande bildeten (Ausgang). Nachdem die Zellen in ein
Medium überführt wurden, das ausschließlich leichten Stickstoff (14N) enthielt, wanderte die nach
einer Zellgeneration isolierte DNA in eine höhere Position des Gradienten (F1-Generation). Nachdem
die Replikation sich über eine weitere Generation fortgesetzt hatte, waren zwei Hybrid-DNAs (F2-
Generation) und zwei leichte DNAs (F2-Generation) entstanden. Damit war bestätigt, dass die
Replikation semikonservativ ist!

Biochemie 1 (5 decks)

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