Genetik, Molekular- und Mikrobiologie an der Hochschule Osnabrück

Karteikarten und Zusammenfassungen für Genetik, Molekular- und Mikrobiologie an der Hochschule Osnabrück

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Woraus besteht ein Ribosom? Wo wird es gebildet und was ist seine Aufgabe?

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16. In welche Phasen ist der Zellzyklus gegliedert?

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Beschreiben Sie den Aufbau eines Nukleotids. Welche Basenanteile sind möglich?

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Welche Forschungsleistung machte Gregor Mendel zum „Vater der Genetik“?

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Warum spielt die räumliche Struktur eines Proteins eine so große Rolle? Welche

Aufgaben können Proteine erfüllen?

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Erläutern Sie die Vorgänge bei der Replikation, benennen Sie die einzelnen Phasen.

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Wie ist der Zellkern aufgebaut?

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Welche Bestandteile umfasst das Endomembransystem einer eukaryotischen Zelle?

Erläutern Sie Aufgaben und Zusammenspiel der einzelnen Komponenten.

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Die Basenpaarung von DNA und RNA erfolgt komplementär. Was bedeutet das, wie

kommt die Paarung zustande und welchen Effekt haben die unterschiedlichen

Paarungen auf die Stabilität des Makromoleküls?

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Bestandteile und Aufgaben:

Glattes ER

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Bestandteile und Aufgaben:

Golgi-Apparat

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Welche Reaktionen katalysieren die folgenden Enzyme:DNA-Polymerasen:- Topoisomerasen:- Helikasen:-Ligasen

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Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Woraus besteht ein Ribosom? Wo wird es gebildet und was ist seine Aufgabe?

- Ribosom = Makromolekularer Zusammenschluss aus Ribonukleinsäure (RNA) und

Proteinen


 3-4 unterscheidbare RNA-Moleküle (Katalyse von Reaktionen) und bis zu 49

versch. Proteine (Zusammenschluss der Untereinheiten)


- Bestehen aus 2 ungleich großen Untereinheiten -> zusammengelagert = aktiv; getrennt =

Polypeptid ist freigesetzt

- Eukaryoten: 80 S Ribosomen; Prokaryoten: 70 S Ribosomen

- Chloroplasten + Mitochondrien tragen eigene Ribosomen


- Bildung : werden im Nukleolus ständig neu gebildet (Lebensdauer >= wenige

Stunden)

- liegt Frei im Cytoplasma vor oder Membrangebunden am rauen ER


- Aufgabe: Ort der Übersetzung von Nukleotid in Aminosäuresequenz (Ort der Biosynthese

von Polypeptiden)

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

16. In welche Phasen ist der Zellzyklus gegliedert?

G 1 -Phase = Gap1 -Phase, zwischen Mitose und S-Phase; dient vor allem

Zellwachstum

- S-Phase = Synthese-Phase: Replikation der chromosomalen DNA

- G 2 -Phase = Gap2 -Phase, zwischen S-Phase und Mitose; dient vor allem dem Wachstum. Zellteilungsspezifischer Proteine 


Vorbereitung der Mitose

- G 0 -Phase = teilungsinaktiver (Dauer-)zustand

- M-Phase = Mitose-Phase (Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase,

Telophase):


 Kondensation der zuvor verdoppelten DNA zu Chromosomen,

Aufteilung auf Tochterzellen; parallel zur Kernteilung erfolgt zumeist

Zellteilung

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Beschreiben Sie den Aufbau eines Nukleotids. Welche Basenanteile sind möglich?

Nukleotide = Monomere der Nukleinsäure

- Bestehend aus:

  • Basen
    • Stickstoffbasen: Cytosin, Guanin, Adenin, Thymin/Uracil
  • Zucker
  • Phosphorsäurerest 
  • Bindung 
    • Phosphodiesterbindung
    • von 5‘- zu 3‘-Ende
    • Kombinationen immer G:C oder A:T bzw. A:U bei RNA

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Welche Forschungsleistung machte Gregor Mendel zum „Vater der Genetik“?

Er führte den Nachweis, dass bestimmte Merkmale von einer Elternpflanze auf die Nachkommen übertragen werden und das in einer Zeit, die noch nichts von Genen oder DNA wusste. Mendel revolutionierte mit seiner wissenschaftlichen Arbeit die Vererbungslehre und gilt deshalb heute als Vater der Genetik.

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Warum spielt die räumliche Struktur eines Proteins eine so große Rolle? Welche

Aufgaben können Proteine erfüllen?

Rolle der räumlichen Struktur:

o Ausbildung spezieller Proteinkomplexe die spezifischen Aufgaben im Organismus

erfüllen

o Räumliche Struktur des Proteins ist meist der Sinn/Aufgabe des Proteins (siehe

aktives Zentrum bei Enzymen)  fehlerhafte räumliche Struktur führt zur

Malfunktion

- Aufgaben von Proteinen:

o Enzyme: Bio-Katalysatoren chem. Reaktionen, Metabolismus

o Rezeptoren: Erkennung von Signalstoffen (z.B. Hormone)

o Speicherprotein: AS-Speicher im Samen, Nahrungsquelle keimender

Pflanzen

o Strukturproteine: sind Mikrotubuli des Cytoskeletts

o Transmembranproteine: Kontrollieren den Transport durch Membran

o Faltungshelfer (Chaperone): veranlassen korrekte Faltung neu gebildeter

Proteine

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Erläutern Sie die Vorgänge bei der Replikation, benennen Sie die einzelnen Phasen.

- DNA-Replikation = identische Verdopplung der Chromosomen, jeder Einzelstrang dient als

Vorlage für Synthese eines Tochterstrangs

- Findet in S-Phase statt

- Phasen der Replikation:

1. Initiation

 Start an Replikationsursprung (AT-reicher Abschnitt der Nukleotidsequenz)

 Entspiralisierung der Helix durch DNA-Gyrasen

 Aufbrechen der H-Brücken (Helikasen) in 2 Einzelstränge

 Dort bilden sich Replikons mit je zwei Replikationsgabeln, an denen sich die

Verdopplung vollzieht

 Blasen wachsen; Replikation läuft bidirektional weiter, Aufeinandertreffende

Blasen verschmelzen miteinander  wenn alle verschmolzen: Replikation

beendet

2. Elongation

 Anfügen neuer Nukleotide an Leit- und Folgestrang über DNA-Polymerase

in 5'-3' – Richtung

 kontinuierliche Synthese von Neu-DNA am Leitstrang

 diskontinuierliche Synthese von Neu-DNA am Folgestrang, da antiparallel

(falsche Richtung für DNA-Polymerase9  Okazaki-Fragmente entstehen

und werden von Ligasen verknüpft


3. Termination

 Beendigung der Replikation an Ende des Chromatinfadens, hier sitzen

Telomere

 Leistrang repliziert normal

 Folgestrang am Ende verkürzt wegen Okazaki-Fragmente  Telomerase

verlängert durch ständig wiederholte Replikation des Telomer-Abschnitts den

Chromatinstrang, bis das letzte Fragment gebildet und angefügt wurde

[wahrscheinlich zu ausführlich]


- Nach Abschluss der Replikation liegt jedes Chromosom nun in Form von zweier

Schwesterchromatiden vor

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Wie ist der Zellkern aufgebaut?

- Kernhülle (Teil des rauen ERs) mit Kernlamina

- Nukleolus (bestehen aus RNA, DNA und Proteine)

- Chromatin

- Kernplasma mit Kernmatrix

- Kernporen (ermöglichen Austausch zw. Cytoplasma & Kerninnerem)

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Welche Bestandteile umfasst das Endomembransystem einer eukaryotischen Zelle?

Erläutern Sie Aufgaben und Zusammenspiel der einzelnen Komponenten.

Endomembransystem = System von Biomembranen, die über Vesikel miteinander und über

Desmotubuli mit Nachbarzellen in Kontakt stehen.

- Desmotubuli verlaufen durch Zellwandöffnungen (Plasmodesmen) dadurch

Informationsaustausch zwischen allen Zellen des Organismus gewährleistet; Gesamtheit

dessen = Symplast


Bestandteile und Aufgaben:

Raues ER

- flache Zisternen

- mit Ribosomen (rau)

→ Proteinsynthese

→ Hormonsynthese

→ Membranwachstum

Glattes ER

- aus Membranröhren

- ohne Ribosomen (glatt)

→ Lipidsynthese (f. Membran)

→ Kohlenhydratspeicherung

Golgi-Apparat

- Gesamtheit alles

Dictyosomen

- Dictyosomen = Stapel

flacher Membranen; umgeben

Hohlräume

- z.T. Polysaccharidsynthese


Zusammenspiel: (Bsp. Proteinbiosynthese)

- „Auftrag“ zur Synthese kommt aus Zellkern (RNA)

- raues ER übersetzt RNA in Polypeptide an Ribosomen, Verpackung in Vesikel

- Polypeptid; über Vesikel-Transport zum Golgi-Apparat

- Dictyosom erkennt dieses an der cis-Seite (dem ER zugewandt) und modifiziert/erweitert

Polypeptid (die am raues ER synthetisiert wurden) und entlässt es an der trans-Seite

(Cytoplasma zugewandt) in die Zelle

- Protein ist erneut verpackt und verlässt mit weiteren Signalresten das Dictyosom

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Die Basenpaarung von DNA und RNA erfolgt komplementär. Was bedeutet das, wie

kommt die Paarung zustande und welchen Effekt haben die unterschiedlichen

Paarungen auf die Stabilität des Makromoleküls?

Warum Komplimentär?

  • Stickstoffbasen der DNA bilden spezifische komplementäre Basenpaare
  • d.h. ein Strang legt Sequenz für anderen fest (wichtig z.B. bei Replikation)
  • Paarung kommt zustande durch Wasserstoffbrückenbindungen, also durch

Unterschiede in der Elektronegativität von gegenüberliegenden H- und O- bzw. N-

Atomen

  1. Adenin & Thymin/Uracil: bilden zwei Wasserstoffbrücken
  2. Guanin & Cytosin:              bilden drei Wasserstoffbrücken 

Effekt 

- Hitze löst den Doppelstrang auf  gezielte Denaturierung löst A:T bzw. A:U schneller

voneinander als G:C  bei kontrollierter Temperaturerhöhung kann man die DNA-Sequenz

analysieren

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Bestandteile und Aufgaben:

Glattes ER

- aus Membranröhren

- ohne Ribosomen (glatt)

→ Lipidsynthese (f. Membran)

→ Kohlenhydratspeicherung

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Bestandteile und Aufgaben:

Golgi-Apparat

- Gesamtheit alles

Dictyosomen

- Dictyosomen = Stapel

flacher Membranen; umgeben

Hohlräume

- z.T. Polysaccharidsynthese

- Vesikel

- Transport, Verpackung, Labelling von Proteinen

Genetik, Molekular- und Mikrobiologie

Welche Reaktionen katalysieren die folgenden Enzyme:DNA-Polymerasen:- Topoisomerasen:- Helikasen:-Ligasen

DNA-Polymerasen:

o Katalysieren die Synthese von DNA aus Desoxyribonukleotiden

o Arbeitet ausschließlich in 5‘ – 3‘ Richtung

o Ersetzen während der Replikation die RNA-Primer der Okazaki-Fragmente durch

DNA.

o Die meisten können Lücken und Fehlpaarungen erkennen und DNA-Reparatur

Funktionen ausüben (Exonuklease-Aktivität, läuft nur in umgekehrte Richtung 3‘ –

5‘ Richtung)

- Topoisomerasen:

o (Entdrillen die Überstrukturen von doppelsträngiger DNA durch Änderung der

Anzahl der Windungen der Doppelhelix

o Können zudem Spiralisieren, Verflechten oder Verknoten)

o lösen die Überspiralisierung der DNA-Helix durch Einfügen von Schnitten, die

nach Entspannung der Helix wieder verbunden werden → Voraussetzung für das

Ablesen, die Transkription, der DNA.


- Helikasen:

o lagern sich an den Replikationsursprung an und brechen unter ATP-Verbrauch

Wasserstoffbrücken auf.  trennen den DNA-Doppelstrang auf

o (katalysieren die ATP-abhängige Entwindung doppelsträngiger RNA in nahezu allen

Prozessen des RNA-Metabolismus.)


-Ligasen

o stellen eine Esterbindung zwischen den freien Enden der Nukleotide her und

schließen so die Lücke des neu entstehenden DNA-Stranges (Folgestrang).

o Die DNA-Ligase kommt auch bei DNA-Reparatur zum Einsatz.

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