Wiederholunng

Wiederholunng
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Klassische Genetik
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Mendelsche Regeln
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Uniformitätsregel
Spaltungsregel
Freie Kombinierbarkeit
Koppelung von Genen
Polygene: mehre Gene für ein Merkmal
Pleiotropie: 1 Gen steuert mehrere Merkmale
Epistasie: 1 Gen steuert die Wirkung eines
anderen
Wiederholung
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Folgen nicht Mendel:
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Polygene
Gekoppelte Gene
Cytoplasmatische Vererbung
Chromosomen beim Menschen:
46 Chromosomen (diploid) 1 Chromosomenpaar geschlechtsbestimmend:
XX = ♀ XY = ♂
Wiederholung
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Mutationen:
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Genommutationen
Chromosomenmutationen: Deletion, Translocation, Duplication,
Inversion
Genmutationen
Unterschiedliche Chromosomenzahl beim Menschen:
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Trisomie (21 = Down-Syndrom)
Ullrich-Turner-Syndrom (45,X): unterentwickelte weibliche
Geschlechtsmerkmale, eine kleine Statur, einen tiefen
Haaransatz, eine ungewöhnliche Augen- und
Knochenentwicklung, eine Trichterbrust und sind meist
unfruchtbar
Triplo-X-Syndrom (47,XXX). Das Triplo-X-Syndrom ist die klinisch
unauffälligste Chromosomenaberration
Klinefelter-Syndrom (fast immer 47,XXY; selten 48,XXXY oder
49,XXXXY)
Molekulare Genetik
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DNA und molekularer Bau: schon
besprochen
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Desoxyribose, Phosphat, Purin und
Pyrimidinbasen
Doppelhelix
Genetischer Code
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4 verschiedene Basen
Für 20 Aminosäuren müssen Basentriplets
kodieren (42 = 16, 43 = 64)
Triplet = Codon (mRNA)
Codon teterminierende Teil auf DNA =
Codogen
komplimentärer Teil bei der t-RNA =
Anticodon
Aufklärung des genetischen Codes
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Bis zur Mitte der 60er Jahre alle 64 möglichen
Basentripletts funktionell zugeordnet
61 der 64 Codons legen Aminosäuren fest, die
drei verbleibenden sind Stoppcodons, die den
Translationsvorgang beenden
Der genetische Code ist redundant, aber nicht
gänzlich zufällig; kein Codon codiert mehr als
eine Aminosäure
Das Leseraster ist für die Zelle zum
Verständnis der molekularen Texte in ihrer
Erbsubstanz von großer Bedeutung
Die Evolution des genetischen Codes
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Der genetische Code ist fast universell
gültig und findet sich in gleicher Form von
den einfachsten Bakterien bis zu den
kompliziertesten Tieren und Pflanzen
Gene lassen sich oft problemlos
transkribieren und translatieren, wenn sie
von einer Art in eine andere verpflanzt
werden
Replikation der DNA
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DNA-Polymerasen
Semikonservativ
Schrauben werden entwunden
Komplementärer Strang wird ergänzt
Fehler (1:104) werden durch Enzym
korrigiert: Exonuklease (entfernt nichtgepaarte Nucleotide)
Replikation der DNA (Eukaryonten)
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Wesentlich langsamer als bei Bakterien
5´
3´ leicht
Antiparallel: Okazaki-Fragmente (auch 5´ 3´)
An mehreren Stellen gleichzeig (Replicon); 1000
und mehr pro DNA-Doppelhelix
DNA-Polymerasen
Eigene Startpunkte (Iniationspunkte)
Replikationsgabeln (bidirektional)
DNA-Replikation im Detail. (a) In einem DNA-Molekül sind die Zucker-PhosphatGerüste der beiden Stränge in entgegengesetzten Richtungen orientiert. (b) Wegen der
entgegengesetzten Orientierung synthetisiert die DNA-Polymerase einen Strang
kontinuierlich und den anderen stückweise. DNA-Ligase setzt die kurzen Stücke
zusammen. Helicase entwindet die Eltern-DNA, so dass die Replikationsgabel weiter
voranschreitet.
Reparatur
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Erkennung von Abweichungen
der Idealstruktur
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Stelle wird erkannt
durch Endonuclease erkannt und
aufgespalten/ausgeschnitten
Lücke wird durch DNAPolymerase (eigene für kleine
Reparaturen, größere
Reparaturen: normale DNAPolymerase) gefüllt
Ligase verknüpft
Große Schäden: letzte
Rettung:
Rekombinatonsreparatur
(Schwesterchromosom als
Matritze)
Wie arbeiten Gene?
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Zentrale Dogma der Molekularbiologie:
DNA
RNA
Protein
Transkription
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Ablesen der DNA
Translation
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mRNA
Protein
RNA
Transkription
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RNA-Synthese: Sequenz der DNA wird
abgelesen
RNA-Polymerase Eukaryonten
(mindstens 3: tRNA, rRNA und mRNA)
mRNA-Vorläufer im Kern (Precursor);
werden noch modifiziert
Transkription
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RNA-Polymerase bindet an den Promotor (in der
Nähe vor dem transkribierenden Gen)
Partielle Endwindung der DNA
RNA Polymerase bewegt sich entlang des DNAStranges als „Template“, Anlagerung und
Verbindung der RNA-Nukleotide
Terminationsstelle: RNA-Polymerase und RNA
wird frei
Die molekularen Komponenten
des Transkriptionsapparates
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Das Enzym RNA-Polymerase zieht die
Stränge der DNA auseinander und
verknüpft die RNA-Nucleotide kovalent
miteinander
Wie die DNA-Polymerasen der Replikation,
können auch RNA-Polymerasen
Polynucleotide nur in 5’3’-Richtung
bilden, sie sind dabei aber nicht auf einen
Primer angewiesen
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Der Teil des Gens, an den die RNAPolymerase anfänglich bindet und der den
Initiationsort der Transkription darstellt,
heißt Promotor
Die Basenfolge, die das Ende der
Transkription signalisiert, wird als
Terminator bezeichnet
Der zu einer RNA transkribierte DNABereich heißt Transkriptionseinheit
Processing
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Jedes Ende eines prä-mRNA-Moleküls wird in bestimmter
Weise modifiziert:
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das zuerst synthetisierte 5’-Ende erhält eine 5’-Cap-Struktur
(modifiziertes Guaninnucleotid)
am 3’-Ende bildet sich ein Poly-A-Schwanz
Diese Modifikationen üben mehrere wichtige Funktionen
aus:
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sie zeigen an, dass die mRNA zum Export ins Cytoplasma bereit
ist
sie schützen die mRNA vor einem vorzeitigen Abbau durch
Ribonucleasen
sie unterstützen die Bindung eines Ribosoms an das 5’-Ende
Processing
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Die meisten Gene und ihre primären RNA-Transkripte
enthalten große Bereiche nicht-codierender (= nicht
translatierter) Nucleotidfolgen
Die zwischen den Exons eines offenen Leserahmens
liegenden nicht-codierenden Abschnitte heißen Introns
Die für Aminosäurefolgen codierenden Abschnitte eines
offenen Leserasters heißen Exons
Bei der Transkription schreibt die RNA-Polymerase II
Exons, Introns und andere untranslatierte Bereiche in ein
Primärtranskript um
Translation
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mRNA + Ribosomen
tRNA + Aminosäure
Information der mRNA wird in Proteine
umgesetzt
Basentripletts; Codon, Anticodon
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Iniation
 Aktivierung der Aminosäuren (ATP, AS
durch Aminoacyl-tRNA-Synthetase an
tRNA)
 Ribosomen
Elongation
 Aktivierte AS zu Ribosomen
Termination
 Ribosomen zerfallen in ihre Untereinheiten
Prokaryoten
Modell einer t-RNA
Aminosäurenakkzeptor
Anticodon
Kontrolle der Translation
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Synthese und Abbau der m-RNA
Polyamine (z. B. Spermidin, Spermin)
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Ribosomensynthese, Transkrption, Translation
Postsynthetische Modifikation
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Bei ca. 50 % der Proteine:
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Entfernung des N-terminalen Methioninrests
durch Peptidasen
freie NH2-Gruppe durch Acetylierung blockiert
Proteintopogenese
Reversible Modifikationen
(Phosphorylierungen, Acetylierungen,
Methylierungen…)
Proteinfaltung, Chaperone
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Raumstruktur prinzipiell durch
Primärstruktur
Chaperone (Proteine als sog.
„Chaperon-Maschinen) helfen bei
Faltung, verhindern Schäden
2 Klassen von Proteinen