Von der DNA zum Protein Flashcards
Zentrales Dogma
Was ist ein Dogma?
Von der DNA zum Protein
- das höchste naturgessetz was wir kennen
Von der DNA zum Protein
Zentrales Dogma
Was ist das zentrale Dogma?
Von der DNA zum Protein
- beschreibt, dass basensequenz rna bestimmt und damit die erzeugung von Proteinen (spezifisch sequenz=Aminosäure=funktion)
- Replikation, Transkription, Translation
Von der DNA zum Protein
Genorganisation
Wie viele Gene braucht man für ein Protein?
Von der DNA zum Protein
- eins
- 1 Gen -> 1 Protein
Von der DNA zum Protein
Genorganisation
Genom Mensch: aufbau
Von der DNA zum Protein
- 46 Chromosomen
- 3 Milliarden Basepaare (1kbp=1000 basenpaare)
- ca. 25000 Gene
- 10% des Chromosoms -> ca. 40 Gene, 1% -> 4 Gene
- 1 Gen; regulator Sequenz, introns, exons
Von der DNA zum Protein
Genorganisation
Genaufbau Prokaryoten + Eukaryoten
Von der DNA zum Protein
- Prokaryot : Promotor (Bindestelle), mehrere Gene => Operon
- Eukaryoten : Promotor, Gen[Exons,Introns] (jedes Gen ein eigenen Promotor), Enhancer
Von der DNA zum Protein
Genorganisation
Wo finden die Prozesse statt?
Prokaryoten und Eukaryoten
Von der DNA zum Protein
- Prokaryoten: alles im cytosol
- Eukaryooten: Transkripption+ Prozessierung im Zellkern, Translation im Cytosol
Von der DNA zum Protein
Transkription
Wo bindet die RNA-Polymerase?
Von der DNA zum Protein
an den Promotor
Von der DNA zum Protein
Transkription
Ablauf
Von der DNA zum Protein
- Initiierung: RNA-Polymerase bindet an Promotoor und öffnet DNA
1.1. wandert an DNA lang und liest Codogenen (matrizen) Strang ab (3´zu 5` )
2.Elongation: RNA-Polymerase synthetisiert prä-mRNA von 5´ zu 3´komplementär zum Matrizen strang
3.Termination: stop sequenz sythese beendet
Von der DNA zum Protein
Transkription
Adition von Nukleotiden
Von der DNA zum Protein
- RNA-Polymerase zieht sich Nukleotide aus Zellsaft heraus (Ribonukleosid Triphosphat)
- immer komplementär zur DNA
- energie wird durcch die abspatung von zwei pphosphaten genommen (pyrophosphat ionen übrig - werden zu Phosphat ionen abgebaut)
- RNA-Polymerase verknüpft Phosphat mit Zucker
Von der DNA zum Protein
Transkription
möglichkeiten zur Termination
Von der DNA zum Protein
- a) durch das bildenn einer Haarnadelschleife: Schlleife sprengt RNA-polymerase von der DNA ab und synthese ist beendet, schleife bildet sich durch komplementäre basen –> bestimmt durch Sequeenz
- b) durch Proteinbindestellen: rho (bestimmtes Protein) setzt sich an RNA (an bestimmte Sequenz) und sprengt RNA-Polymerase ab
Von der DNA zum Protein
Genregulation
Wofür Genregulation?
Von der DNA zum Protein
- für die spezialisierung von Zellen
- exprimieren von Genen
- Stoffwechsel optimieren
Von der DNA zum Protein
Genregulaton
Genexpressionsregulation was wird benötigt
Von der DNA zum Protein
- im Promotor ist TATA Box (braucht polymerase um sich daran zu binden)
- Transkriptionsfaktoren setzen sich an Promotor
Von der DNA zum Protein
Genregulaton
Wie entstehen Transkriptionfaktoren?
Von der DNA zum Protein
- wie andere Proteine
- Promotor nur anggeworfen wenn ein siignal da ist: Licht, hormon, überzuckerung, hitze
- Gen kann abgelesen werden und pprotein gebildet werden
Von der DNA zum Protein
Genregulaton
Was sind Transkriptionsfaktoren?
Von der DNA zum Protein
- Proteine die sich an Promotor setzen damiit sich Polymmerase binden kann
- kann sich an mehrer promotor setzen aber nicht alle nur gene mit tfs transkribiert
Von der DNA zum Protein
Genregulaton
Wie kann expression gestoppt werden ?
Von der DNA zum Protein
- produkt der synthese inhibiert Transkription (endstufe der synthese sorgt dafür, dass enzyme die dafür benötigt werden nicht mehr hergestellt werden)
Von der DNA zum Protein
Genregulaton
Was ist ein Regulator Gen?
Prokaryoten
Von der DNA zum Protein
- Codiert für einen Repressor
Von der DNA zum Protein
Genregulaton
Was ist ein Repressor?
Prokaryoten
Von der DNA zum Protein
- Produkt bindet an Repressor und verändert so struktur
- Repressor mit Produkt bindet an Operator des Promotors im Operon und verhindert so das ablesen des operons drch die Polymerase
- geht die Produktkonzentration runter bindet Produkt nicht mehr und Reppressor geht von DNA
Von der DNA zum Protein
Genregulaton
Was ist ein Aktivator?
Von der DNA zum Protein
- protein
- erst wenn aktivator bindet kann das Gen abgelesen werden
Von der DNA zum Protein
Genregulaton
Wie wird die Transkripption bei Eukaryoten reguliert?
Von der DNA zum Protein
- Aktivatoren binden an den Enhancer vor einem Gen (meist mehrer benötig und spezifische)
- Mediator proteine und generelle Transkriptionsfaktoren binden an Enhancer und Promotor und bilden einen Transkriptionsinitiierunggskomplex
- RN-Polymerase kann jetzt binden
Von der DNA zum Protein
Proozessierung
Welche drei Schrittte werden gemacht?
Eukaryoten
Von der DNA zum Protein
- Splicen: Introns rausgeschnitten
- Kappe: ans 5´Ende
- Poly-A Schwanz: am 3´Ende (100-150 Adenine)
Kappe und Schwanz bieten schutz vor abbau
Von der DNA zum Protein
Prozessierung
Rolle der RNA-POLYMERASE 2 bei der Prozessierung
Von der DNA zum Protein
- RNA-Polymerase 2 gibt es Aminosäureschwanz mit Aminosäuren die Hydroxylgruppen haben (können Phosphoriliert werden)
- durch Phosphatgruppe auf Polymerase 2 setzt sich Cappping Protein an diese und dann direkt an 5´ende von mrna
- danach kommt eine weitere phosphatgruppe dazu und splicing Proteine binden sich (schneidet introns dann raus)
- fälltt noch ein phosphat ab wird mrna abgeschnitten und dann ende
Von der DNA zum Protein
Prozessierung
Kappe
wofür?
was?
Von der DNA zum Protein
- Methylguanin (guanin mit extra Methylgruppe)
- zwei 5´enden miit triphosphatbrücke verbunden
- schutz vor abbau und stabilität
virale rna hatt keine kappe
Von der DNA zum Protein
Prozessierung
Polyadenylierung
Von der DNA zum Protein
- AAUUAA Sequenz ist Poly-A signal und zeigt die Spaltuungsstelle
- signalbindeproteine binden sich an AAUUAA sequenz
- Signal Proteine haben Spalltungsaktivität (spalten mrna nach aauuaa sequenz) und bleiben gebunden
- Poly-A Polymerase binde ganz viele Adenine ans ende der RNA und Poly-A Bindeproteine stabiliisieren das
Von der DNA zum Protein
Prozessierung
Splicing
Von der DNA zum Protein
- Introne werden rausgeschniitten und Exone zusammengefügt
- Small nuclear RNA Particles SNRPs erkennen Introns und setzen sich daran, lagern sich danach zusammen und verdauen den zwischen teil und setzen exons zusammen
- SNRFs setzzen sich an erkennungssequenz; GUR und YAG (R=Purinbasen) (Y=pyrimidinbasen)
nicht immer ganz genau
Von der DNA zum Protein
Prozessierung
was ist das alternative splicing
Von der DNA zum Protein
- SNRFs niicht immer ganz genau und es können auch Exons rausggeschnitten werden und ein anderes Protein entsteht
- proteinspielraum eines gens wird höher
Von der DNA zum Protein
mRNA
Was sind untranslated regions (UTR)?
Von der DNA zum Protein
- Sequenzen die nicht in Aminosäuren übersetzt werden
- trotzdem nötig für Proteinbiosynthese
- bei Pro- und Eukaryoten
Von der DNA zum Protein
Genetischer Code
Basics
von der DNA zum Protein
- Basentripletts codieren für Aminosäuren (spezifisch)
- Startcodon: AUG (Meteonin)
- Stoppcodons : UAA, UAG , UGA
von der DNA zum Protein
Genetischer Code
Eigenschaften
von der DNA zum Protein
- Universell(alle organismen gleicher code)
- redundant (mehr als ein Codon für die meissten aminosäuren)
- eindeutig (ein Codon nur für eine Aminosäure)
von der DNA zum Protein
t-RNA
Was ist die t-RNA und wiee ist sie aufgebaut?
Von der DNA zum Protein
- Trandfer RNA
- Transportiert Aminosäuren (Adaptermolekül)
- einsträngig und 5´+ 3´Ende
- Kleeblattstruktur durch Komplementäre Basen
- Aminosäure am 3´Ende
- Anticodon (komplementär zu codon)
Von der DNA zum Protein
t-RNA
Beladung der t-RNA
Von der DNA zum Protein
- durch eine spezifische Aminoacyl-tRNA synthase
1. Aminosäure bindet an Aminoacyl.. und ATP kommt dazu und wird zu AMP (Adenosinmonophosphat) und PPi (Pyrophasphat, später 2 phosphate) gesppalten für energie
2. Aminosäure jetzt aktiv
3. amino spezifische tRNA lagert sich jetzt an Aminoacyll.. an und anticodon wird von enzym erkannt
4. Aminosäure an tRNA kovalent gebunden und AMP verlässt Enzym
Von der DNA zum Protein
Ribosomen
Aufbau Ribosomen
Von der DNA zum Protein
- große und kleine Unterenheit
- 3 Bindestellen: A-Bindestelle; Aminoacyl seite, P-; Peptidyl, E;Exit
Von der DNA zum Protein
Ribosomen
Zusammensetzung der Ribosomen bei Prokaryoten
Von der DNA zum Protein
- große Untereinheit 50 S, 2 rRNAs, 34 proteine
- kleine Untereinheit 30 S, 1 rRNA, 21 Proteine
- insgesamt 70 S
Von der DNA zum Protein
Ribosomen
Zusammensetzung der Ribosomen bei Eukrayoten
Von der DNA zum Protein
- große Untereinheit: 60 S, 3 rRNAs, 49 proteine
- kleine Untereinheit: 40 S, 1 rRNA, 31 proteine
- insgesamt 80 S
Von der DNA zum Protein
Translation
Initierung
Von der DNA zum Protein
- Met tRNA setzt sich an kleine Untereinheit
- mRNA bindet an bindestelle der kleinen Untereinheit
- kleine Untereinheit rutscht so lange an mRNA bis sie auf ein Start codon trifft
- große Untereinheit setzt sich drauf
- nächste trna binndet
Von der DNA zum Protein
Translation
Elongation
Von der DNA zum Protein
- beladene tRNA setzt sich an Aminoaccyl site
- Peptidkette bindet an neue Aminosäure
- große Untereinheit wandert so das alte tRNA nun auf E site ist
- tRNA verlässt Ribosom
- kleine Untereeinheit wandert und tRNA mit Peeptidkette auf Peptidyl site
- aminoacyl site ist frei und neue tRNA kann binden
Von der DNA zum Protein
Translation
Termination
Von der DNA zum Protein
1.wenn stoppcodon da setzt sich release facttor dran (ohne amiosäure)
2.GTP (Guanusintriphosphat) an releaase factor wird gespalten und Ribosom wandert und alles wwird frei gegeben
3.Protein (N-Terminus -> C-Terminus) und Ribosom zerfällt in Untereinheiten
Von der DNA zum Protein
Translation
Was sind Polyribosomen?
Von der DNA zum Protein
- mehhrere Ribosomen translatiereen gleichzeitig an einer mRNA da start codon wieder freigegeben
Von der DNA zum Protein
Modifizierung von Proteinen
Was gibt es für posttranslationelle Modefikationen?
Von der DNA zum Protein
- Proteolysierung: Peptidkette gespalten
- Glycosyliert: Kohlehydrate werden dran gesetzt
- Phosphhorylierung: phosphate weren dran gesetzt
muss nicht stattfinden
Von der DNA zum Protein
Transkriptionsmaschinerien
Welche gibt es? wofür?
Von der DNA zum Protein
-RNA-Polymerase I
Transkription der rRNA-Gene
- RNA-Polymerase II
Transkription der mRNA (Protein)-Gene
- RNA-Polymerase III
Transkription der tRNA-Gene
bei den Eukaryoten
Von der DNA zum Protein
