Zu welcher zellulären Struktur gehören Telomere, was ist ihre
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Zu welcher zellulären Struktur gehören Telomere, was ist ihre Funktion? • Ende eines Chromosoms und der in ihm enthaltenen Doppelhelix Zu welcher zellulären Struktur gehören NucleolusOrganisator (NO), was ist seine Funktion? Die sekundäre Einschnürung (Konstriktion) in manchen Chromosomen kennzeichnet die chromosomale Region, in der während der Interphase der Nucleolus gebildet wird. Sie wir daher auch Nucleolusbildungsort oder Nucleolusorganizerregion genannt. Zu welcher zellulären Struktur gehören Centromere, was ist ihre Funktion? Besonderer Abschnitt in den Chromosomen der Eukaryonten, der bei der Zellteilung für die richtige Verteilung der Chromosomen auf die Tochterzellen gebraucht wird. Im Mikroskop ist das Centromer häufig als Einschnürung der Mitosechromosomen zu erkennen. Was ist ein Chromosom? Fadenartige, Gene tragende Strukturen im Zellkern. Jedes Chromosom besteht aus einem sehr langen DNA-Molekül und damit assoziierten Proteinen. Wie unterscheiden sich Eu- und Heterochromatin? Beschreiben sie auch mögliche Modifikationen der beteiligten Proteine und Nukleinsäuren. Heterochromatin: nicht transkripiertes eukaryontisches Chromatin, das so stark verdichtet ist, dass es während der Interphase im Lichtmikroskop sichtbar ist. Euchromatin ist die aufgelockerte Form des Eukaryontenchromatins, die transkripiert werden kann. In den Bereichen des Euchromatin sind die Histone acetylisiert und können die Nucleosome wenig kondensieren, in den Bereichen des Heterochromatin sind die Histone Methyliert und können die Nucleosome stärker kondensieren. Wie ist das Nucleosom aufgebaut? DNA und Histonmoleküle bilden eine „Perlenschnur“, welche aus Nukleosomen in lockerer Anordnung besteht. Jedes Nucleosom besitzt je 2 Moleküle der vier Typen von Histonen, um die sich die DNA wickelt. Das fünfte Histon (H1) bindet an der DNA in der Nähe einer „Perle“ Zeichnung: Extrablatt Nr. 1 Wie groß sind die haploiden Genome von Mensch und Maus? Mensch: 23 Chromosomen-Paare Maus: 20 Chromosomen-Paare Beide Genome liegen in der Größenordnung von 3*109 Nucleotidpaaren (Typisch für Säuger) Wie groß sind die haploiden Genome von Pflanzen? Die Anzahl der Nucleotidpaare reicht von 108 (Arabidopsis) bis 1011 (Lilie) Welche Prozessierungsschritte führen zur maturen mRNA? -5´capping -3´polyadenylation (Addidion der A-Kette) -Intron-splicing In welche Richtung erfolgt die Synthese von RNA durch RNA-Polymerasen? Vom 5´ zum 3`-Ende Wie unterscheidet sich die Transkription bei Pro- und Eukaryonten? Prokaryonten: Die komplette RNA wird von einer Polymerase synthetisiert. Schon während der Transkription findet Translation statt. Die Gene sind colinear zur mRNA. mRNA ist meistens polycistronisch. Eukaryonten: Synthese durch 3 Polymerasen. mRNA wird prozessiert, bevor sie ins Cytoplasma wandert. Die Gene enthalten oft Introns, die mRNA ist monocistronisch (Ein Promoter- eine codierte Region) Unterscheiden sie die Begriffe Gen und Allel. Gen: bestimmte Region auf der DNA mit spezifischer Nucleotidsequenz. Ein Gen codiert eine best. Polypeptidkette. Allel: Für jedes Merkmal gibt es zwei Gene, die Allele heissen. (Je eines von jedem Elternteil) Sie liegen auf den gleichen Genorten homologer Chromosomen. Wie ist das Spliceosom aufgebaut? 5 versch. snRNPs lagern sich mit weiteren Proteinen zu einem größeren Partikel zusammen, das als Spliceosom bezeichnet wird. Eine komplexe Struktur die beim Spleissen von RNA mit dem Ende des RNA- Introns in Wechselwirkung tritt. Es setzt Introns frei und verbindet zwei Exons. Welche RNA-Typen kennen sie, und wie abundant sind sie in der Zelle? mRNA: decodiert Aminosäuren, ~1% der RNA tRNA: AS-Transport zur Translation rRNA: ribosomale Komponente, baut Ribosomen auf, häufigster RNA-Typ snRNA: wichtig fürs Spleissen scRNA: Plasmidtransfer im Cytoplasma Charakterisieren sie die Phasen des Zellzykluses G1-Phase: Wachstum der Zelle S-Phase: DNA-Replikation, Schwesterchromatidenbildung G2-Phase: Wachstum der Zelle, Abschluss der Zellteilungsvorbereitung G1-, S-, G2- Phase zusammen wird auch als Interphase bezeichnet. M-Phase: Mitose (Pro-, ProMeta-, Meta, Ana-, Telophase) plus Zytokinese(=Einschnürung) Beschreiben Sie die Phasen der Mitose. Prophase: Chromosomenverdichtung, werden sichtbar; Kernspindel formt sich, Polkappen(Pflanzen) bzw. Centriol und Centrosom(Vieh) entstehen. Metaphase: Spindelfasern ordnen Chromosomen in der Äquatorialebene an. Anaphase: Chromosomen werden geteilt, die entstandenen Chromatiden an die jew. Pole gezogen. Telophase: Neue Kernmembran wird gebildet, Spindelapparat abgebaut, und die Chromosomen werden wieder unsichtbar. Wie ist die Syntheserichtung in der Replikation? Vom 3´- zum 5´- Ende. Welche Funktion haben Telomere und wie werden sie gebildet? Telomere sind der Schutz der DNA-Enden. Sie bestehen aus sich wiederholenden Basensequenzen(100-1000x) der Form TTAGGG. Da die Enden oft nicht vollständig transkripiert werden, schützen sie den Strang durch Selbstopferung. Sie werden durch die Telomerase gebildet. Dies erfolgt durch reverse Transkriptase. Vergleichen sie Mitose und Meiose. Meiose: 2 Zellteilungen 4 haploide Meioseprodukte, Chromosomenzahl wird halbiert. Eine prämitotische SPhase, danach die beiden Zellteilungen. Centromere teilen sich nicht in der Anaphase 1, sondern in der Anaphase 2. Zellen die Meiose erfahren müssen diploid sein. Mitose: 1 Zellteilung 2 diploide Tochterzellen Chromosomenzahl bleibt gleich, es finden keine Genotypischen-Veränderungen statt. Centromere teilen sich in der Anaphase. Zellen die Mitose erfahren können diploid oder haploid sein. Stammbaumanalyse: einfache Erbgänge (z.B. Unterschiede autosomal / gonosomal) Autosomal: Vererbung über „normale“ Chromosomen gonosomal: Vererbung über die geschlechtsbestimmenden Chromosomen. Phenotyp: äußeres Erscheinungsbild eines vererbten Merkmals Bei dominant-rezessiven Erbgängen setzt sich jeweils das dominante Allel durch, nur reinerbige rezessive Nachkommen weisen den rezessiven Phenotypen auf. Sie untersuchen einen diploiden Organismus. Die Gene X, Y und Z sind durch ihre Mutanten definiert. Aus Kreuzungsexperimenten resultiert: X und Z sind 30 cM voneinander entfernt, Y und X sind 25 cM voneinander entfernt. Liegen die Gene Y und Z auf einem Chromosom? Falls es mehr als 50 cM Abstand ist, können die Gene auf verschiedenen Genen liegen. Ist die Anordnung X-----Y-Z, so beträgt der Abstand Y-Z 5 cM, und sie müssen auf einem Chromosom liegen. Ist die Anordnung Y-----X------Z, beträgt der Abstand Y-Z 55cM, und sie könnten auf verschiedenen Chromosomen liegen. Unterscheiden Sie die Prozesse Transformation Transduktion Conjugation bei Bakterien. Transformation: Aufnahme von DNA-Fragmenten von einem extrazellullären Medium aus der Umgebung Transduktion: Übertragung von DNA von einem Bakterium zu einem anderen mittels Bakteriophagen. Ein oder mehrere Gene einer Wirtszelle werden in Phagen verpackt. Nach der Infektion eines anderen Bakteriums wird dieses Fremdgehen auf das bakterium übertragen. Konjugation: Genaustausch erfolgt über Plasmidübertragung mit anschliessender Genomübertragung, wenn das Plasmid integriert. (Fertilitätsfaktor) Welche eine Aussage trifft für die Pflanzentransformation mit Agrobacterium tumefaciens zu? b) In die Pflanze wird die zwischen linker und rechter border liegende T-DNA transferiert. Was ist die "natürliche" Funktion von Restriktionsendonukleasen und wozu werden sie in der Molekularbiologie verwendet? In der Natur schützen diese Enzyme Bakterien vor dem Eindringen von DNA anderer Organismen, etwa von Viren oder anderen Bakterienkeimzellen. Dabei zerschneiden sie fremde DNA in einem Vorgang, den man als Restriktion bezeichnet. Die meisten Restriktionsenzyme wirken sehr spezifisch, d.h. sie erkennen kurze, definierte Nukleotidsequenzen des DNA-Moleküls und schneiden an best. Stellen innerhalb dieser Sequenz. Deshalb werden sie in der Molekularbiologie zu Hilfe genommen um physikalische Karten bzw. genet. Fingerprints zu erstellen. Zu welchem Zweck und wie erstellt man eine Knock-outmaus? Zweck: Bei K.O.-Mäusen wird gezielt ein Gen ausgeschaltet. Somit kann man gezielt Aussagen über Funktion und Ort eines Gens machen. Das Problem war bei Säugetieren, daß aufgrund von geringen Nachkommen die gezielt und einfache Erzeugung von Mutanten nicht möglich war. Herstellung: gezielt mutierte Stammzellen aus den Blastocysten einer Homozygotenmaus werden in ein Blastocyst einer unmutierten Maus eingeführt. Aus dem Blastocyst entsteht ein chimäres Tier, die k.o.-Maus. Das Tier ist Mosaikartig aus dem unmutierten und mutierten Genom zusammengesetzt. Kreuzt man nun 2 dieser Chimären, sind deren Nachkommen zu 25% mutiert. Welche kurzen repetitiven Sequenzen in eukaryontischen Genomen kennen sie und wozu kann man diese verwenden? Minisatelliten: VNTR‘s: Sie bestehen aus repetitiver DNA die unterschiedlich oft wiederholt wird ( various number of tandem repeats) Microsatelliten: (AT)n (CAG)n: Sie sind kleine Klassen repetitiver DNA, die aus di- oder trinucleotiden Wiederholungen bestehen. Sie sind zwischen Individuen stark variabel (SSLP)(single side length polymorphism) Mini- und Microsatelliten spielen als Marker im Genom eine entscheidende Rolle. Darüber hinaus kommen noch andere repetitive Elemente vor. Man unterscheidet SINE- und LINE-DNA. Was versteht man unter einem genetischen Fingerprint? Welche chromosomale Dna ist dafür die Basis und wie wird der Fingerprint erstellt. DNA-Fingerprints werden in der forensischen Medizin benutzt. Minimalste DNA-Mengen werden isoliert um spezifische Segmente, die VNTR-Sequenzen, mittels PCR zu vervielfältigen. Danach werden Restriktionsendonukleasen zur Gewinnung von Restriktionsfragmenten eingesetzt. Nun werden die repetitiven Sequenzen verglichen. Das gefundene Bandmuster gibt den genteischen Fingerabdruck, sie sind der Nachweis für Minisatellitenpolymorphismen mit Hilfe von PCR-Methoden. Diese dienen zur genetischen Kartierung. Eine von mehreren 100-mill. kann somit eindeutig identifiziert werden. Wie unterscheiden sich genetische und physikaliche Karten? Genetische Karte: Angabe der Genabstände in cM (centi Morgan) Physikalische Karte: Angabe der Genabstände in realen Einheiten (nm, mm) Erläutern Sie den Begriff Transkriptom! Transkriptom bedeutet die Gesamtheit aller Transkripte. Man kann diese Gesamtheit mittels der SAGE-Technik oder mit DNA-Microarrays analysieren. Es kann durch DNA-Chips beobachtet werden. Wie wirkt das chemische Mutagen Ethylmethansulfonat (EMS)? Beschreiben Sie den Wirkmechanismus mit chemischen Formeln! Durch das Einwirken von EMS entsteht aus Guanin Ortho6-Ethylguanin, sowie aus Thymin O-4-Ethylthymin. Diese mutierten Formen bewirken durch ihre veränderten Paarungseigenschaften direkte DNA-Mutationen (O-6Ethylguanin paart sich mit Thymin, O-4-Ethylthymin mit Guanin). Frag sebi. Vergleichen sie die Konsequenzen von Keimbahn- und somatischer Mutation. Somatische Mutationen: Treten in der Gewebeentwicklung auf; sie betreffen je nach Zeitpunkt ihres Auftretens verschieden große Bereiche eines Organismus. Treten sie früh in der Entwicklung auf kommt es zu großen mutierten Regionen. Treten sie später auf sind die Regionen kleiner. Keimbahn-Muationen: Sie treten erst in der nächsten Generation auf und haben keinen Einfluß auf den Phenotypen. Warum werden triploide / tetraploide Pflanzen gebildet / gezüchtet? Tetra- und Triploide Pflanzen sind bes. Formen der Polyploide mit bes. erwünschten Eigenschaften. Beispielsweise Weintrauben oder Melonen mit bes. kleinen Kernen (triploid) oder größere Früchte (tetraploid) Polyploide haben bei Pflanzen im allgemeinen bessere Resistenzeigenschaften. Menschliche Embryonen mit mehreren Chromosomensätzen sind im allgemeinen letal. Welche Chromosomenmutationen tragen zur Artenbildung bei? Translokation: Verlagerung eines Chromosomenstücks von seinem ursprüngl. Ort auf ein anderes Chromosom oder an eine andere Stelle des gleichen Chromosoms Deletion: Verlust von Abschnitten eines Chromosoms Insertion: Einbau eines DNA-Stücks in ein Chromosom Inversion: Verdrehung eines Chromosomen-Abschnitts um 180° Welche Aussage kann man mit dem Komplementationstest machen? Der Komplementationstest ist ein wichtiges Verfahren zur Feststellung ob zwei Mutanten im gleichen Gen mutiert sind. Der Test ist eine Testkreuzung zw. 2 rezessiven Mutanten im gleichen Phenotyp. (Liegen zwei Mutationen in der gleichen genetischen Funktionseinheit oder nicht?) Beschreiben sie die Unterschiede in der Transposition von Retrotransposons und Transposons mit terminal invertierten Repeats (TIR´s). Retrotransposon: Kopieren eines DNA-Abschnittes und abschliessendes Einfügen. Sie haben große Ähnlichkeit mit Retroviren. Transponson: Ausschneiden eines DNA-Abschnitts späteres Einfügen. Sie sind durch flankierende Duplikationen der Insertionsstelle gekennzeichnet (TIR´s). Transposons sind genetische Elemente die ihre Position innerhalb des Genoms verändern können. Sie sind in der Lage, komplexere Veränderungen im Genom zu induzieren und evtl. sogar Neukombinationen funktioneller Genbereiche zu bewirken. Nennen sie zwei Beispiele für Proteindomänen, die in Transkriptionsfaktoren vorkommen können. Aktivierungsdomäne: Bindungsdomäne von Tanskriptionsfaktoren, die zum Teil durch Kinase aktiviert werden können, bzw. durch Phosphatase deaktieviert. Es sind Bindungsstellen zu Coaktivatoren oder Teil des basiskomplexes. DNA-Bindungsdomäne: Bindungsdomäne von Transkriptionsfaktoren, die ein spez. Strukturmotiv (z.B. Zinkfinger, Helix-Turn-Helix) enthalten. Protein-Proteindomäne: Verbindet Proteine untereinander Ist die Lage eines Enhancers bezüglich eines Corepromoters in Eukaryonten festgelegt? Gehören Enhancer zu den sog. Cis-regulatorischen Elementen? Enhancer sind Cis-regulatorische Proteine. Die Funktion ist die Verstärkung der Transkription. Ihre Position ist gegenüber den Genen nicht festgelegt, nur müssen sie auf dem gleichen DNA-Molekül wie das Gen liegen (cisStellung) Nennen Sie 2 Proteine, die bei der Regulation des Zellzyklus wichtig sind. P53-Protein. RAS-Protein, Zyclin- und Zyclinabhängige Basen, CDK Kinasen. Nennen Sie ein Beispiel für ein Onkogen und beschreiben Sie seine Funktion. RAS-Protein: Onkogene sind mutierte Allele von ProtoOnkogenen und kommen in Viren vor oder gehören zum normalen Genom. Sie sind Gene die Krebs auslösen. Onk. Werden so mutiert, daß die Proteine, die sie codieren in Tumorzellen aktiviert werden. In der Regel stellen sie dominante Allele dar. Nennen Sie ein Beispiel für ein Tumor-Supressorogen und beschriften Sie seine Funktion. P53-Protein: Sie sind mutante Allele der negativen Regulatoren des Zellzykluses und können aus dominanten und rezessiven Allelen bestehen. Sie hemmen die Zellteilung durch eigene Proteinprodukte und verhindern so unkontrollierte Zellteilung. Was befindet sich am 3´- bzw. 5´- Ende eines eukaryontischen Gens? 3´-Ende: Regulatorische Elemente, hier wird beim prozessing der poly-A-Schwanz addiert 5´-Ende: Promoter-Region. Was ist reverse Transkriptase? Von manchen Retroviren benutzte Enzyme, die RNA als Matrize für ihre eigene DNA-Synthese benutzen. Was sind Proto-Onkogene? Positive Regulatoren der Zellteilung PCR? Isolation von DNA-Polymerasen aus thermophilen Bakterien Zugabe von Oligonucleotiden und DNA-Polymerase zur DNA-Matrize Zyklische Temperaturänderung (exponentielle DNAReplikation)
