Transkription

Question 1

Wie wird aus der DNA nun ein Protein?

Answer 1

Question 2

Was ist sind die Unterschiede im Aufbau der prokaryonten und eukaryonten Zelle und damit auch die Unterschiede in der Transkription & Translation?

Answer 2

Question 3

Was kann man allgemein zur Transkription sagen?

Answer 3

• die genetische Info fließt von DNA zur RNA (geht nicht verloren –> wird umgeschrieben)
• 1 Gen wird zu 1 Protein
• es wird ein RNA-Strang synthetisiert der zur DNA komplementär ist
• es werden nur einzelne Gene oder Gengruppen transkripiert
• selektiv (reguliert durch spezifische Regulationssequenzen)
• Mensch hat ungefähr 21.000 Gene –> potentielle Proteine!!!

Question 4

Welcher DNA-Strang wird nun über die mRNA zu einem Peptid umgeschrieben?

Answer 4

Question 5

Was ist die mRNA?

Answer 5

entsteht bei der Transkription aus dem Matrizen-Strang der DNA und dient selbst als Matrize bei der Translation

Question 6

Wie sieht die mRNA aus?

Answer 6

• einzelsträngiges Molekül
• länge variiert –> muss mindestens 3 Basen beinhalten –> 3 Basen = 1 AS (Codon)
• Untranslated region (UTR) = nicht-codierende Region/Sequenz: mRNAs sind immer länger als der codierende Abschnitt, da es im Bereich des 5’- und des 3’-Endes immer Bereiche gibt, die nicht codieren
• Polygene RNAs können auch nicht-übersetzte Bereiche enthalten, die die einzelnen Genabschnitte von einander trennen

Question 7

Was ist die Unterschied der Prokaryonten und der Eukaryonten mRNA?

Answer 7

Question 8

Welches Enzym spielt bei der Transkription eine entscheidene Rolle (Prokaryonten)?

Answer 8

RNA-Polymerase

• DNA-abhängig –> Doppelstrang notwendig ansonsten Geschwindigkeitseinbußen
  
  • RNA-Kopie anhand des DNA-Matrizenstrangs
• stellt alle Typen von RNA her
• benötigt alle 4 Ribonucleosid-5 ́-Triphosphate (ATP, GTP, UTP und CTP) –> sollten in gleicher Menge vorliegen und als Tri-..
• benötigen keinen Primer –> Startpunkt ist spezifische Gensequenz = Promotor

Question 9

Wie ist die RNA-Polymerase ausgebaut?

Answer 9

Komplex aus Core-Einheit und σ-Einheit = Holoenzym

Core Einheit:

• 4 Untereinheiten:
  
  • β- und β’-Untereinheit
    • bilden das katalytische Zentrum:
      
      • enthält Mg²⁺ um die neg. Ladungen der Nucleotide zu minimieren
      • Zink- essentieller Bestandteil d. aktiven Zentrums
  • Zwei α-Untereinheiten

σ-Untereinheit = σ-Faktor

• kann Promotor erkennen und bindet an diesn

→ RNA- Polymerase liest den DNA-Strang von 3’ nach 5’ & synthetisiert von 5’ nach 3’

Question 10

Was passiert bei der Veresterung bei der RNA-Synthese?

Answer 10

Question 11

Was passiert bei der Phyrophosphatase der RNA-Synthese?

Answer 11

Question 12

In welche 3 Phasen gliedert sich die RNA-Synthese?

Answer 12

Question 13

Erkläre das Bild!!

Answer 13

Question 14

Woher weiß die RNA-Polymerase, welcher der beiden DNA-Stränge der Matrizen- und welcher der Nicht-Matritzen-Strang ist, bzw. in welche Richtung sie entsprechend ablesen muss?

Answer 14

Question 15

In welche 2 Hauptteile gliedert sich die Initiation?

Answer 15

• Bindung der RNA-Polymerase an dem Promotor
• Beginn der RNA-Synthese

Question 16

Wie läuft die Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor ab?

Answer 16

• RNA-Polymerase gleitet Strang entlang ohne sonderlich fest zu binden
• σ-Untereinheit erhöht die Affinität des Enzyms für die Promotorsequenzen und verringert gleichzeitig die Affinität des Enzyms für andere DNA-Sequenzen
• Bildung 2er Komplexe:
  
  • Geschlossener (Promotor-)Komplex: Wird der Promotor erkannt, bindet die RNA- Polymerase fest an diesen Bereich: Die DNA des Promotors ist stabil gebunden, aber noch nicht auseinander gewunden. Dies wird als geschlossener Komplex bezeichnet. Der geschlossene Komplex umfasst ca. 100 Basenpaare: Von -70 bis +30
  • Offener (Promotor-)Komplex: Anschließend wird ein DNA-Abschnitt von 12-15 Basenpaaren – von innerhalb des -10-Abschnitts bis zur Position +2 oder +3 – auseinandergewunden, sodass ein offener Komplex („Transkriptionsblase“) entsteht

Question 17

Was passiert bei zu Beginn der RNA-Synthese?

Answer 17

Zu Beginn der Initiationsphase liegt der offene Komplex vor. Zu dieser Phase gehören die Initiation der Transkription und das Verlassen des Promotors:

• Freisetzen der σ-Untereinheit: Sobald die ersten 8 oder 9 Nucleotide der neuen RNA synthetisiert sind, wird die σ-Untereinheit freigesetzt. Diese wurde „nur“ zur Erkennung des Promotorenbereichs benötigt
• Verlassen des Promotor-Bereichs: Die RNA-Polymerase verlässt den Promotor-Bereich und widmet sich anschließend der Elongation der RNA

Question 18

Wie läuft dier Elongation ab?

Answer 18

1. Entwinden der DNA-Doppelhelix: Damit ein RNA-Strang synthetisiert werden kann, der komplementär zum Matritzenstrang ist, wird die DNA-Doppelhelix vorübergehend auseinandergewunden (Transkriptionsblase)
   
   • Transkriptionsblase: Diese Transkriptionsblase umfasst ca. 17 Basenpaare (bp). In der unteren Abb. wandert die Transkirptionsblase von links nach rechts. Sie hält mit der RNA- Synthese Schritt: Vor ihr wird die DNA geöffnet, nach erfolgter Transkription windet sie sich wieder zusammen
2. DNA-Einzelstrang fixiert: Der DNA-Einzelstrang muss fixiert werden, damit die RNA- Polymerase ablesen kann
3. Aktives Zentrum: An das 3’-Ende der RNA wird immer ein Nukleotid angehängt Substrate: Als Substrate benötigt die RNA-Polymerase sämtliche Nukleosidtriphosphate (ATP, GTP, UTP, CTP). Die Auswahl des passenden Nukleosidtriphosphats erfolgt gemäß den Basenpaarungsregeln.
4. DNA-RNA-Hybrid: Während der Elongation bildet sich ein ca. 8 bp-langes DNA-RNA- Hybrid
5. Verdrängung des RNA-Strangs: Wenn die DNA sich wieder zusammenwindet, wird das RNA-DNA-Hybrid verdrängt und der RNA-Strang wird nach außen geschoben, verlässt also die RNA-Polymerase

Question 19

Wie wird das Problem der Spannung bei der Elongation gelöst?

Answer 19

1. Superspiralen:
   
   • vor Transkriptionsblase positive Superspieralen
   • hinter negative
   • RNA-Polymerase dreht sich entlang der Spiralen –> keine Spannung
2. Topoisomerasen
   
   • verändern räumliche Struktur d. DNA –> keine Torsionsspannungen
   • Topoisomerase I: lässt Bruch in einem Strang entstehen, windet diesen dann umd Strang 2 und verbindet ihn wieder
   • Topoisomerase II: schneidet beide Stränge auseinander, beseitigt verdrillung und schließt sie wieder

Question 20

Was passiert bei der Termination?

Answer 20

Das Ablösen der RNA von der DNA (und damit die Auflösung des RNA-DNA-Hybrids) stellt die Beendigung der Transkription dar. mRNA wird am Ribosom in das entsprechende Protein translatiert, im Gegensatz zu tRNA und rRNA.

Question 21

Was sind Terminationssequenzen?

Answer 21

Das Ende der transkribierten Gene wird durch eine sog. Terminationssequenz angezeigt: Trifft die RNA-Polymerase auf bestimmte DNA- Sequenzen, kommt die RNA-Synthese zum Stillstand und die Transkription wird beendet.

Question 22

Welche Arten von Terminationssignalen gibt es?

Answer 22

1. ρ-unabhängig
2. ρ-abhängig: Benöigt den Proteinfaktor ρ

Question 23

Wie funktioniert das ρ-unabhängige Terminationssignal?

Answer 23

Question 24

Wie funktioniert das p- abhängige Terminationssignal?

Answer 24

Question 25

Welche unterschiedlichen RNA-Polymerasen gibt es bei den Eukaryonten?

Answer 25

Question 26

Was ist die Svedberg-Einheit?

Answer 26

Mithilfe der Sedimentationskonstante unterscheidet man 4 verschiedene rRNAs und benennt sie nach ihrer Sedimentationskonstanten

Question 27

Was ist der Unterschied zwischen eukaryontischen und prokaryontischen Polymerasen?

Answer 27

am Beispiel RNA-Polymerase II:

• Die RNA-Polymerase II ist deutlich größer als die prokaryontische –>besitzt 12 Untereinheiten
• 50 weitere Proteine: Eukaryontische RNA-Polymerasen sind nicht in der Lage, den Promotor selbstständig zu erkennen und zu finden. Zur Bindung an den Promotor benötigen sie eine große Anzahl an Hilfsproteinen, sog. allgemeine Transkriptionsfaktoren

Question 28

WIe wirken die Antibiotika Acridin und Actinomycin D?

Answer 28

Question 29

Nenne 2 RNA-Polymerase hemmende Substanzen!

Answer 29

Question 30

Nenne die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Replikation und Transkription!

Answer 30