Replikation und Codierungsprinzip der genetischen

Klausuren Biologie
Klausur 2: Genetik (Bearbeitungszeit: 90 min)
Replikation und Codierungsprinzip der genetischen Information
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Punkte
Abb. 1 zeigt ein einfaches DNA-Modell, das aus ineinandergesteckten
Röhren, Holzwürfeln und -perlen erstellt wurde.
Abb. 1: Modell zur DNA-Struktur
1.1 Stellen Sie die einzelnen Modellteile ihren Entsprechungen im realen
DNA-Molekül in Tabellenform gegenüber und ergänzen Sie das Modell
so, dass die Antiparallelität der DNA-Stränge deutlich wird (mit Begründung).
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1.2 Ermitteln Sie Stärken und Schwächen des Modells, indem Sie prüfen, ob
grundlegende Eigenschaften des realen DNA-Moleküls und des Replikationsvorgangs veranschaulicht werden können. Nennen Sie jeweils drei
Aspekte.
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1.3 Erläutern Sie ausführlich die Replikation der DNA anhand des Modells
unter Nennung der beteiligten Enzyme.
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Für ein Experiment steht folgendes Versuchsmaterial zur Verfügung: eine
Kultur von Escherichia coli, Nährmedium, radioaktiv markiertes Thymin,
apparative Voraussetzungen zur Erstellung eines Autoradiogramms.
2.1 Beschreiben Sie den experimentellen Ablauf, der zur Aufklärung der Ringstruktur der E.-coli-DNA geführt hat.
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2.2 Entwickeln und beschreiben Sie auf der Basis der zur Verfügung stehenden Versuchsmaterialien ein Experiment, das die semikonservative Replikationstechnik der DNA belegt. Stellen Sie das Versuchsergebnis in einer
einfachen, beschrifteten Zeichnung der Bakterien-DNA dar.
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In Abb. 2 ist die Proteinbiosynthese in stark vereinfachter Form dargestellt.
Abb. 2: Schema der Proteinbiosynthese
Fertigen Sie unter Verwendung der entsprechenden Fachausdrücke ein
stichwortartiges Flussdiagramm an, das die Teilschritte der Proteinbiosynthese bei Prokaryoten wiedergibt.
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Lösung
Inhalte: Bau und semikonservative Replikation der DNA, genetischer Code, Proteinbiosynthese, Modellkritik, Autoradiografie
1.1
Modellteil
Reale DNA-Bausteine
– in unterschiedlichen Graustufen
gekennzeichnete Röhren
– eckige Holzperle
– runde Holzperle
– Schnur
– Adenin + Thymin, Cytosin + Guanin
– Desoxyribosemolekül
– Phosphatrest
– Chemische Bindungen im ZuckerPhosphat-Band
Ergänzung: An den linken Strang wird oben links und an den rechten unten
rechts jeweils eine runde Holzperle (Phosphatrest) angefügt oder umgekehrt.
Die Antiparallelität ist dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Stränge
mit einem Phosphatrest (5'-Ende) beginnt und mit einem Desoxyribosemolekül
(3'-Ende) endet. Der gegenüberliegende Strang beginnt mit einem Desoxyribosemolekül (3'-Ende) und endet mit einem Phosphatrest (5'-Ende).
1.2 Auswahl an Stärken und Schwächen des Modells:
Stärken des Modells
Schwächen des Modells
– Paarung komplementärer Basen
– Antiparallelität der Einzelstränge
– Phosphatrest ohne Kontakt zur
Base
– semikonservativer Replikationsmechanismus
– Form der „Basen“ bedingt nicht die
farblich vorgegebene Paarung
– komplementäre Basen im realen Molekül nicht ineinandergeschoben
– zwei bzw. drei Wasserstoffbrücken als
Bedingung der Paarbildung fehlen
– Zucker-Phosphat-Band im realen
Molekül nicht auf ein Band aufgebracht
– räumliche Bindung des Desoxyribosemoleküls an Phosphatrest nicht korrekt
– Windung der Doppelhelix nicht darstellbar
– Desoxyribosemolekül und Phosphatrest haben willkürlich gewählte Formen
– chemische Wechselwirkungen fehlen
– keine Enzymwirkungen (Helicase,
DNA-Polymerase) veranschaulicht
– keine Differenzierung in Leit- und Folgestrang
– keine Unterscheidung der kontinuierlichen von der diskontinuierlichen Replikation
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