Genetik Grundbegriffe an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

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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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Mitose - Cytokinese

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DNA Replikation - wesentliche Merkmale
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Nucleosom

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Heterochromatin

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Dosiskompensation

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Bakteriophagen
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3 Meiose Effekte

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Mitose - Prophase 

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polycistronisch

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monocistronisch
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Dosiskompensation

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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

Mitose - Cytokinese

die Zellbestandteile werden auf die entstandenen Zellen verteilt und fehlende Organellen neu gebildet. Das Zytoplasma wird an der Einschnürungsstelle getrennt und es entstehen zwei Tochterzellen.

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

Nucleosom
bezeichnet man die Einheit von DNA und einem Histonoktamer. Das Oktamer besteht aus je zwei Exemplaren der Proteine H2A, H2B, H3 und H4 (also insgesamt 8!). Um so einen Proteinkomplex sind 146 oder 147 Basenpaare der DNA als linksgängige Superhelix gewunden
- erste Verpackungsstufe der DNA im Zellkern eukaryotischer Zellen - zusammen Chromatin
- H1 liegt ausserhalb des Histons

Genetik Grundbegriffe

Heterochromatin
- wird verdichtetes Chromatin im Zellkern bezeichnet, das sich gut anfärben lässt
- die DNA liegt in stark an Histon- und Nichthiston-Proteine gebundener Form vor.
- Dadurch bleibt die Erbinformation weitgehend inaktiv

Genetik Grundbegriffe

Dosiskompensation
Bei eventuell generell allen Säugetieren wird eines der beiden weiblichen X-Chromosomen inaktiviert. Das inaktive X-Chromosom erfährt dabei eine Reihe von Veränderungen, die es zum lichtmikroskopisch nachweisbaren Barr-Körperchen machen.
- liegt in einem der Geschlechter ein Chromosom zweimal vor wird verhinert, dass hier auch doppelt so viel Genprodukt wie im anderen Geschlecht erzeugt wird.
- Dosiskompensation selbst ist nicht geschlechtsbestimmend
- X- Inaktivierung: Prozess, bei dem ein X-Chromosom ganz oder weitgehend stillgelegt wird, so dass von diesem Chromosom keine Genprodukte mehr erstellt werden

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

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

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

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

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

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.

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