Genetik Grundbegriffe an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Genetik Grundbegriffe im Biologie Studiengang an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg in Freiburg

CitySTADT: Freiburg

CountryLAND: Deutschland

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Was geschieht mit den Primern?

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Mitose - Prophase 

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Bakteriophagen

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Wesentliche Merkmale der DNA Synthese


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DNA Replikation - wesentliche Merkmale

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Nennen oder skizzieren und erklären Sie die wesentlichen Vorgänge bei der
DNA-Replikation. Gehen sie dabei die auf folgenden Begriffe ein: Primase,
Leitstrang, Folgestrang, DNA-Polymerase, Okazakifragmente.

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Drei verschiedene Arten genetischer Rekombination


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Dosiskompensation

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Die X-Inaktivierung des 2. X-Chromosoms in Säugern

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monocistronisch

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polycistronisch

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3 Meiose Effekte

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Genetik Grundbegriffe

Was geschieht mit den Primern?

Die Primer werden durch die 5´->3´-Exonukleaseaktivität der DNA-Polymerase abgebaut und dabei durch DNA ersetzt, dies erledigt die DNA-Polymerase I, die nachgeschaltet arbeitet. Für die eigentliche Replikation ist die DNA Polymerase III zuständig.

Genetik Grundbegriffe

Mitose - Prophase 

Die Zellorganellen bilden sich zurück und zerfallen, die Chromosomen verdichten sich und werden in dieser Phase erstmals lichtmikroskopisch sichtbar. Die verdoppelten Zentrosomen wandern zu den entgegengesetzten Seiten des Zellkerns. Zwischen ihnen entsteht der Spindelapparat.

Genetik Grundbegriffe

Bakteriophagen

– Viren der Prokaryonten
– nur die DNA von Phagen tritt in die Zelle ein (das Mixer-Experiment)
– Auftreten genetischer Rekombination
– Phänomen von Restriktion und Modifikation
– Bakteriophagenbenötigen für ihre Vermehrung eine bakterielle Wirtszelle
– Sie haben keinen eigenen Stoffwechsel
– Man unterscheidet zwischen lytischen (Lysis = Auflösung, Zerfall, vermehren sich ausschließlich auf dem lytischenWeg, Die Wirtszelle wird zerstört) und lysogenen Phagen (Temperente Phagen(temperans= mäßigen, temperare= schonen, können sich lytisch vermehren, aber auch in einen alternativen lysogenen Zyklus eintreten, Wirtszelle zunächst nicht zerstört, Phagengenom wird als Prophage in das Wirtsgenom integriert- Immunität gegen andere Phagen)

Bakterieller Mechanismus zum Schutz gegen die Invasion fremder DNA (z.B. Phagen):
●Unterscheidung zwischen DNA der eigenen Art und fremder DNA (z.B. Phagen)
●Abbau der fremden DNA durch Enzyme (Restriktionsendonukleasen)
●Schutz der eigenen DNA durch Methylierung(Methyltransferasen)
●Kombination beider Systeme (Restriktions-Modifikationssystem)

Genetik Grundbegriffe

Wesentliche Merkmale der DNA Synthese


• nur in 5‘-3‘ Richtung
• es wird eine Matritze (ein Template) benötigt
• RNA-Primer mit 3‘OH
• dTTP, dCTP, dATP und dGTP werden benötigt

Genetik Grundbegriffe

DNA Replikation - wesentliche Merkmale

– semi konservativ, diskontinuierlich 
– verläuft in 5´- 3´ Richtung (neue Nukleotide werden immer an ein 3´OH Ende geheftet)
– DNA Stränge verlaufen antiparallel

Genetik Grundbegriffe

Nennen oder skizzieren und erklären Sie die wesentlichen Vorgänge bei der
DNA-Replikation. Gehen sie dabei die auf folgenden Begriffe ein: Primase,
Leitstrang, Folgestrang, DNA-Polymerase, Okazakifragmente.

Während der Initiation muss der parentale Doppelstrang lokal entwunden werden (durch Helikase), dies ermöglicht es einer Primase, die ersten RNA Primer zu synthetisieren. Es kommt zur Ausbildung einer Replikationsblase bezeichneten Struktur. Diese wird durch eine helikase vermittelte Entwindung vergrössert. Es entstehen somit zwei Replikationsgabeln, die während der Elongation in entgegengesetzte Richtungen wandern (bidirektionale Replikation).
Letztendlich werden die neu entstandenen DNA DStr. im Laufe der Termination voneinander getrennt und auf die Tochterzellen verteilt. Durch antiparallelen Verlauf und entgegengesetzer Polarität gibt es einen Leitstrang und einen Folgestrang welcher durch ansetzende RNA – Primer und sogenannten Okazaki Fragmenten etwas langsamer hergestellt wird (denn die DNA Polymerase III kann nur in 5´-3´ Richtung ablesen und heftet neue Desoxynukleotide ans 3´OH Ende ). DNA Stücke werden nun in folgendem Schritt miteinander verknüpft  durch Ligase.

Bei Proka: Origin – Bindung einens Initiatorproteins an genau definierter Stelle (Replikationsursprung, Einleitung der Replikation)

Genetik Grundbegriffe

Drei verschiedene Arten genetischer Rekombination


Homologe Rekombination: Rekombination zwischen zwei DNA-Doppelhelixes mit identischen oder sehr ähnlichen Sequenzen; Weiterführung der Replikation an gestoppten Replikationsgabeln, Reparatur von Doppelstrangbrüchen, Neukombination von Erbanlagen, bestimmte Arten der Genregulation, Evolution von Genomen, findet in Eukaryoten während der Meiose statt, Holliday-Kreuzungist ein Zwischenprodukt
– Ortsspezifische Rekombination: Integration von Viren oder Bakteriophagen- Phagen-DNAwird in das Bakterienchromosomintegriert (Prophage) und dann als Teil des Chromosoms passiv mit repliziert, es sind nur kurze homologe Sequenzbereiche notwendig
Transposition: Springen von Transposons- mobile genetische Elemente, die nicht an einer festen Position im Genom fixiert sind. Sie fügen sich an verschiedenen Positionen im Genom ein, springen durch replikative (Kopienzahl des mobilen Elements steigt) oder konservative Mechanismen (Kopienzahl des mobilen Elements bleibt konstant)

Genetik Grundbegriffe

Dosiskompensation

bezeichnet in Organismen mit dem XY-Mechanismus der Geschlechtsbestimmung primär die Ausbalancierung unterschiedlicher Zahlen an X-Chromosomen zwischen Weibchen und Männchen. In Fruchtfliegen wird die Transkription der Gene des männlichen X-Chromosoms ca. 2fach aufreguliert. In Nematoden wird die Expression von Genen auf beiden XChromosomen halbiert. In Säuger-Weibchen wird die Transkription eines der beiden X-Chromosomen weitestgehend unterbunden. Dies bezeichnet man als X-Chromosomen Inaktivierung, oder X-Inaktivierung.

Alle 3 Typen von Dosiskompensationsmechanismen (in Säugern, Fruchtfliege, Nematoden) hängen vom ‘‘X-zu-Autosomenverhältnis’’ (X:A) ab, welches den epigenetischen Prozess nur startet, wenn X:A = 0.5 in Fruchtfliegen oder X:A ≥1.0 in Nematoden und Säugern ist.

Genetik Grundbegriffe

Die X-Inaktivierung des 2. X-Chromosoms in Säugern

geht von einem Xinaktivierenden Zentrum (XIC) aus. Dort werden die nichtkodierenden RNAs Tsix und Xist transkribiert, die in der X-Inaktivierung eine zentrale Rolle spielen.

Die Xist RNA bedeckt das zu inaktivierende Chromsom (Xi) in cis und rekrutiert modifizierte Histonkomplexe entlang des Chromosomes, die zu einem epigenetischen Silencing führen. Xist wird nur hergestellt wenn X:A ≥1.0, die Zahl der Xist RNA Foci folgt dabei der ‘‘n-1’’ Regel in diploiden Zellen (n = Zahl der X-Chromosomen).

• Xist RNA besitzt ein spezielles repetetives Sequenzmotiv an ihrem 5’ Ende, welches das Protein PRC2 bindet (= Polycomb repressive complex 2)
• da Xist am X-Chromosom liegt, kommt PRC2 ebenfalls dorthin
• PRC2 verändert die Histonproteine, insbesondere trimethyliert es das Histon H3 an der Position Lysin 27 (→ H3K27me3)
• So verändertes Histon ist transkriptionell inaktiv (heterochromatinisiert, „silent“)

Genetik Grundbegriffe

monocistronisch

Als Monocistronisch wird in der Genetik eine mRNA bezeichnet, die ein einzelnes Cistron codiert, das einem Gen entspricht. Diese mRNAs enthalten also nur einen offenen Leserahmen.

Genetik Grundbegriffe

polycistronisch

Als polygenisch oder polycistronisch wird in der Genetik eine mRNA bezeichnet, die von mehreren hintereinanderliegenden Cistrons, genetischen Einheiten oder Genen auf der DNA codiert wird. Polygenische mRNAs enthalten damit mehrere offene Leserahmen (ORFs)

Genetik Grundbegriffe

3 Meiose Effekte

1. Der diploide Chromosomensatz wird auf den haploiden reduziert
2. Die Verteilung der vom Vater oder der Mutter stammenden Chromosomen während der Anaphase Ierfolgt zufällig
3. Während der meiotischen Prophase kommt es zum Austausch von Chromatidensegmenten (crossing over) zwischen den Nicht Schwester Chromatiden

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