Fragen zu Kapitel 2 "Die Zelle als chemisches System" 1. Was ist

Fragen zu Kapitel 2 "Die Zelle als chemisches System"
1. Was ist eine Acylgruppe? Was ist eine Aminoacylgruppe? Zeichnen Sie die
Aminosäure "Alanin" (77-80)
Azylgruppe:
O
Aminoacylgruppe:
CH3.... CH2-C
Rest
O
CH3 ….. CH -C
NH2
Rest
2. Welche Gruppen werden von ATP übertragen? Welche von NADH? Welche
von Coenzym A? (70, 72-74, 81-56, 88-92)
ATP -> Phosphat und AMP
NADH -> H-Atome oder eCoenzyme -> Fettsäurerest, Acylgruppen
3. Die Glykolyse: Wo in der Zelle läuft sie ab? Was ist der Input, was ist der
Output? a) unter aeroben Bedingungen, b) unter aneroben Bedingungen
Wo: im Cytosol
Aerobe: 2 Molekühle Pyrovat, 2ATP, NAD+  NADH als wertvolles Nebenprodukt (Elektronenquelle
zur Reparation von Sauerstoffschäden, Überschuss im Mitochondrion kalt verbrannt)
Milchsäure
Anaerobe: unbrauchbares Nebenprodukt NADH! Glycolyse würde sehr bald zum erliegen kommen
(weil kein NAD+ als H-Akzeptor) aber NADH kann unter anaeroben Bed. zu NAD+ regeneriert
werden, Lactat-Bildung (deprotonierte Form der Milchsäure)
4. Der Citrat-Zyklus: Wo in der Zelle läuft er ab? Was ist der Input, was ist der
Output? (Sie können in verbal antworten oder chemische Formeln zu Hilfe
nehmen.) (96, 98-99, 100-103)
Wo: Mitochondrion
Input: CH3COOH
Output: NADH, CO2
5. Beschreiben sie (in Worten) die Ereignisse zwischen der Oxidation von NADH
und der Erzeugung von ATP im Mitochondrion.
nadh - nadh dehydrogenase - ubiquinone - b-c1 complex - cytochrome c - cytochrome
oxidase - wasser;
wobei dehydrogenase, bc1 und oxidase Protonen pumpen.
Diese Protonen gehen dann durch eine "Turbine". die sich jedesmal wenn ein Proton
durchgeht um 360° dreht und dabei aus ADP und P , ATP erzeugt.
Fragen zum Kapitel 3 "Proteine"
1. Die Peptidbindung: Wie wird sie gebildet? Wie ist sie räumlich gebaut? – Sie
können in Worten oder unter Zuhilfenahme von Formeln antworten.
Kovalente Bindung zw. 2 aufeinander
folgende Aminosäuren. Bindung zw. COOHund NH2-Ende unter Wasserabspaltung
C=0 und N—H liegen in einer Ebene und die
Transstellung der C=O und N—H ist stark
begünstigt.
Drehung jedoch möglich.
2. Welche intramolekularen WW stabilisieren die stabil gefaltete Form eines
Proteins?
Ionenbrücken: im innern des Proteins (gegensätzlich geladen), stark
H-Brücken: stabilisieren Faltung
Hydrophobe Reste: wichtigste! Immer nach innen, polare bzw. geladene großteils nach außen
Van der Waals-Anziehung: zw. Atomen im Kontaktbereich
3. Welche kovalente Vernetzung stabilisiert die Faltung vieler extrazellulärer
Proteine? Warum ist dies bei cytosolischen Proteinen nicht möglich?
Disulfidbrücke (kovalent): stärkste Fixierung der Pepidfaltung. Nur in Gegenwart von Sauerstoff und
in Abwesenheit von Reduktionsmitteln möglich . Im Cytosol wirkt das NADH in Beisein von
Glutationen (G-SH) stark reduzierend
4. Was ist die Primärstruktur, Sekundärstruktur, Tertiärstruktur, Quartärstruktur?
Primär: Sequenz der Aminosäure
Sekundär : -Helix -Faltblatt
Tertiär: gesamte räumliche Faltung eines einzelnen Proteinmoleküls, d.h. Sekundärstruktur +
unregelmäßige Abschnitte + die konkreten Faltungen der Seitenketten
Quartiär: Geometrie bei der Zusammenlagerung von Proteinen
5. Wie funktioniert Enzymkatalyse? Beschreiben Sie es mit Ihren Worten.
unkatalysierte Reaktionen sind langsam, benötigen hohe Aktivierungsenergie, richtige Orientierung
beider Moleküle notwendig
Enzym schnappt sich passendes Molekül A und hält es fest. Anschließend schnappt es sich das
Molekül B bringt es in die richtige Orientierung und verbindet die beiden Moleküle. Wasser wird
dabei abgestreift und Stabilisierung des Übergangzustandes erfolgt.
Fragen zu Kapitel 4 "DNA und Chromosomen"
1. Beschreiben Sie die Struktur der DNA-Doppelhelix. Welche strukturelle
Unterschiede bestehen zwischen DNA und RNA?
Ist ein gewundener Doppelstrang in dem sich die Basen A-T und C-G jeweils paaren. Verbunden
mit 2 bzw. 3 H-Brücken. Die Basen liegen an der Ribose welche mit den 3 und 5 Strich Enden über
ein Phosphat mit der nächsten Ribose verbunden sind. In der RNA paart Adenin mit Uracil statt mit
Thymin und die Ribose hat ein O- Atom mehr.
2. Welche vier Ebenen (Mechanismen) der Verkürzung bewirken die
Kondensation der gestreckten DNA-Doppelhelix zum Metaphasenchromosom?
(Anmerkung: Die Metaphase ist der Kulminationspunkt der Mitose)
1. Perlschnur: ergibt sich durch Bildung von Nucleosomen: Scheibchen von Histonprotein mit einer
doppelten Umwicklung von DNA - Doppelhelix, ~200BP.
2. Zick – Zack - Anordnung: der Nucleosomen bringt weitere Verkürzung -> 30BP dick
3. Chromosomen - Achse: Die Chromatinfasern werden auf den Chromosomen-Achse aufgereiht
Chromosomen-Achse ist das Proteingerüst, wo alle Schleifen aufsitzen.
4. die Chromosomen-Achse wird schraubenförmig aufgewickelt und ergibt so den dicken „Arm“
eines Chromosoms.
3. Wie kann ein bestimmter Gen-Ort in der verpackten DNA rasch gefunden
werden und was passiert mit der Chromatinfaser während der Expression eines
Gens? z.B. in Lampenbürstenchromosomen oder in Polytän-Chromosomen.
x Chromatinfaser sind oft von nucleosomfreien Abschnitten unterbrochen. An denen sitzen
Sequenzspezifische DNA-Bindeproteine. Sie stellen die Verbindung zur „Außenwelt“ her und
ermöglichen den gezielten Zugriff der Genregulation auf die DNA.
x Wo gerade ein Gen transkripiert wird streckt sich die Chromatinfaser zu einem langen
Loop, -> „Balbini-Ringe“ zwei benachbarteNucleosomen können destabilisiert werden
(remodeling komplex) -> freigelegte Schleifen der DNA, können durch Bindeproteine
erkannt werden und die Transkription wird eingeleitet
x Lampenbürsten Chrom : Damit die benötigten Gene gut zugänglich sind entfalten sich die
Chromosomen zu einem stark dekondensierten Zustand -> Lampenbürsten-Chromosom.
Kleine Teile der Chromatinfaser öffnen sich und strecken sich dabei weit weg von der
Chromosomenachse.
4. Welche Abschnitte eines Chromosoms sind Heterochromatin? Welche Funktion
haben diese Abschnitte? Welche Eigenschaften hat Heterochromatin?
Heterochromatin: ist besonders stark kondensiertes Chromatin, in welchem sich keine funktionellen
Gene befinden; und auch kein bewegliches Element der DNA einwandern darf. Konstruktiver
Zweck.
Centromer liegt immer in einem grösseren Heterochromatinabschnitt.
Fragen zu Kapitel 5 "Replikation"
1. Welche drei Mechanismen sorgen für die niedrige Fehlerrate bei der Replikation?
Warum ist die natürliche Mutationsrate noch niedriger als die Fehlerrate der
Replikation?
richtige Basenpaarung: (energetische Kontrolle) Fehler 10-5 ; bevor es angehängt wird, muss
Nucleotid mit gegenüberliegender Base paaren – Komplementär!
Korrekturlese-Mechanismus: Kontrolle ob richtige Paarung, wenn nicht stoppt die Verlängerung;
Fehler 10-2
Strang-orientierte Reparatursystem: hinter Replikationsgabel; schneidet im Falle einer fehlerhaften
Paarung das falsche Stück weg & füllt Lücke auf; Fehler 10-2
=> alles zusammen ergibt sich eine Fehlerrate von 10-9
Natürliche Mutationsrate niedriger da Organismen mit negativen Mutationen meist nicht lebensfähig
sind.
2. Wie läuft die Replikation am Leitstrang, wie am Folgestrang einer bakteriellen
Replikationsgabel?
3. Was tun die Enzyme Telomerase, Topoisomerase I, sowie Topoisomerase II?
Telomerase : Replikation der Telomere (=Endstücke der Chromosomen)
Topoisomerase I: Problem: Doppelstrang zu stark verdrillt (oder zu wenig) => Topoisomerase I
kommt => schneidet Einzelstrang durch (Tyrosin – Ribose – Bindung) => Ausdrehen (durchrotieren)
=> Lücke schließen.
Topoisomerase II: => schneidet gesamten Doppelstrang durch, kann bei zweiten quer liegenden
Doppelstrang die Enden vorbeireichen und den Strang wieder zusammen kleben.
ATP-Wichtig !!!
4. Wie wird die DNA nach Desaminierung von Cytosin repariert? Wie nach einer
Depurinierung?
Desaminierung: Verlust einer Aminogruppe einer Base =>
neue Base, wenn nicht A,T,G,C entsteht => wird erkannt, herausgeschnitten => DNA-Polymerase
hängt neues Nucleotid an => Ligase verschweißt diese.
Depurinierung: Lücke in der DNA (Herausbrechen einer Base); Reparatur wie oben.
5. Was geschieht bei der Allgemeinen Rekombination und wozu dient dieser
Vorgang in der Natur?
Bildung von Keimzellen = Meiose
2 homologe Chromosomen => tauschen Teile von Chromosomen-Ästen aus => Chromosomen mit
neuen Eigenschaften
Fragen zu Kapitel 6A: "Transkription"
1. Die Initiation, Elongation und der Abschluß der Transkription beim Bakterium (S.
8, 11-16).
2. Die Initiation, Elongation und der Abschluß der Transkription beim Eukaryonten.
3. Was geschieht mit der mRNA im Eukaryonten zwischen Synthese und Export?
4. Bakterien haben 61 Codons auf der mRNA aber nur 31 Anticodons in den 31
tRNA-Sorten. Wie können die 31 Anticodons die 61 Codons eindeutig ablesen?
Einige Anticodons können an der dritten Stelle des mRNA-Codons mehr als nur ein Codon
erkennen (wobbling). 3.Base um 180°drehen.
5. Bakterien haben 31 verschiedene tRNA-Sorten aber nur 20 Aminosäuren. Nach
welchem Prinzip wird eine Aminosäure auf all jene tRNA-Untertypen gehängt,
welche für diese eine Aminosäure codieren?
Für das Kopplungsenzym sind diese Untertypen gleich, nur das Anticodon ist für diese
Untertypen verschieden
Fragen zu Kapitel 6B "Translation"
1. Beschreiben sie die Proteinsynthese im Ribosom a) ohne Elongationsfaktoren,
b) mit Elongationsfaktoren.
2. Wie wird die Translation beim Eukaryonten gestartet, wie wird sie beendet?
3. Wie gelangt ein neu hergestellte Protein zur richtigen Faltung und wie werden
irreparabel falsch gefaltete Proteine beseitigt?
 im Idealfall faltet sich ein Protein spontan richtig
 mit Hilfe von Chaperonine: inkorrekt gefaltetes Protein zu viele hydrophobe Oberflächen  wird
von Chaperonine gefangen  richtig gefaltet, wenn nicht möglich dann beseitigt
Kapitel 17 "Zellzyklus"
1. Welche Abschnitte hat der Zellteilungszyklus und was passiert in jedem
Abschnitt?
o
o
Interphase: Zellkern sichtbar, Zellmasse wächst an, DNA-Verdoppelung
* G1-Phase: Zelle erfüllt die normale Funktion im Zellverband. (-> 40 Jahre)
* S-Phase: Synthese der DNA (exakte Replikation), Verdopplung
* G2-Phase: Vorbereitung der M-Phase, sonst nichts
M-Phase: Mitose (Teilung von Genom) Zytogenase (Teilung von 2 Tochterzellen)
2. Wie stimuliert G1-Cdk die Produktion von G1/S-Cdk und von S-Cdk?
3. Wie wird die S-Phase gestartet? Was geschieht dabei auf molekularer Ebene?
Worin besteht die Doppelreplikationsblockade? Wann und wie wird sie wieder
aufgehoben?
Während G1-Phase darf sich G1-Cyclin anhäufen.
G1-Cdk: stimuliert die Transkription von G1/S-Cyclin
G1/S-Cdk stimuliert die Transkription von S-Cyclin
Diese drei Cycline sind immun gegen Hct1 und Sic1, zweitens sind sie aktive Gegenspieler von
Hct1 und Sic1
G1/S-Cdk phosphorylisiert Sic1 hemmend
G1/S-Cdk und S-Cdk phosphorylieren Hct1 hemmend
 G1/s-Cdk und S-Cdk bereiten Wiederaufstieg von M-Cyclin vor.
Doppelreplikationsblockade ist eine unlösliche Zinke, welche an dem bereits duplizierten DNADoppelstrang fest haftet und eine neuerliche Replikation unterbindet.
Doppelreplikationsblockade besteht in der Besetzung des bereits replizierten Origins mit einem
phosphorylierten ORC (origin recognition complex) nach der Mitose werden alle ORC
dephosphoryliert und bei Eintritt in die S-Phase wieder für die Replikation zur Verfügung gestellt (SCdk-Komlex zündet Origin)
4. Beschreiben Sie Zustand / Schicksal von M-Cyclin während der vier Abschnitte
des Zellzyklus. Was triggert den Abbau von M-Cyclin nach der Metaphase?
5. Was tut eine Caspase? Wie wird sie von einer Nachbarzelle aktiviert? Wie wird
sie intrazellulär aktiviert?
Protease ist Caspase, Werkzeug ist Protein
sind „Schneider“, schneide Proteine
Zielort: Asparton-Reste, Zielproteine
in Zelle gelagert, nicht zu viele, sonst Cascade: schneiden sich selbst und alle anderen Proteine.
andere Zellen aktivieren: „Todeskuss“