BIOLOGIE – DNA, RNA, Transkription und Translation

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BIOLOGIE – DNA, RNA, Transkription und Translation
Beantworte die folgenden Fragen
1. Wie heissen die folgenden Moleküle mit vollem Namen (in deutsch und englisch)?
a) DNA
Desoxyribonukleinsäure
deoxyribonucleic acid
b) RNA
Ribonukleinsäure
ribonucleic acid
2. a) Wie heissen die Bausteine von Nukleinsäuren? (Abkürzungen und volle Namen)
Bei der DNA
Bei der RNA
dATP = Desoxyadenosintriphosphat
ATP = Adenosintriphosphat
dTTP = Desoxythymidintriphosphat
UTP = Uraciltriphosphat
dCTP = Desoxycytosintriphosphat
CTP = Cytosintriphosphat
dGTP = Desoxyguanosintriphosphat
GTP = Guanosintriphosphat
b) Skizziere den prinzipiellen Aufbau eines
Nukleotids
Base—Desoxyribose—P—P—P
(Die Darstellung zeigt ein einzelnes
Nukleotid. Innerhalb der Nukleinsäure gibt
es nur ein P = Phosphat)
Base—Ribose—P—P—P
3. Erkläre die folgenden Begriffe:
a) Doppelhelix
Helix = Spirale; Doppelhelix = Spirale aus zwei Strängen. Bei der DNA besteht jeder Strang aus
einem Rückgrat aus Deoxyribose und Phosphat im Wechsel. Zusätzlich trägt jede Deoxyribose eine
Base. Die Stränge sind innerhalb der A—T und G—C-Paare durch H-Brücken verbunden.
b) Purinbase
Basen, die auf dem sogenannten Purin-Grundgerüst aufbauen,
d.h. Adenin und Guanin.
Andere Purine sind z.B. Harnsäure und Koffein
c) Pyrimidinbase
Basen, die auf dem sogenannten Pyrimidin-Grundgerüst aufbauen,
d.h. Thymin, Uracil und Cytosin.
Ein anderes Pyrimidin ist z.B. die Barbitursäure (Schlafmittel)
d) 5'-Ende
dasjemige Ende der DNA bzw. RNA, an welchem kein weiteres Nukleotid über das C-Atom Nr 5 der
(Desoxy-)Ribose gebunden ist.
4. Wozu dienen die folgenden Enzyme?
a) DNA-Polymerase
Kopiert DNA, d.h. sie macht aus einem DNA-Strang zwei.
Findet in der Zelle während der S-Phase (Synthese-Phase) des Zellzyklus statt.
b) RNA-Polymerase
Macht vom codogenen Strang der DNA eine RNA-Kopie (im Rahmen der Transkription).
Sie kopiert DNA-Stücke, die von einem Promotor und einem Terminator begrenzt sind.
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
Bio13_DNA_RNA_TranskriptTranslat_ARBBLATT.doc – 7.2.07
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5. Erkläre die folgenden Begriffe:
a) Transkription
Herstellung von RNA-Kopien der DNA. Findet im Zellkern statt.
b) Basentriplett
Dreiergruppe von Nukleotiden. Codiert im Rahmen der Translation für eine bestimmte Aminosäure
bzw. für STOPP (= Abbruch der Translation).
c) Codon
Im Zusammenhang mit der Proteinherstellung dasselbe wie in b)
d) Anticodon
Basentriplett der tRNA, das komplementär zu einem Codon ist, und während der Translation an das
Codon der mRNA bindet.
e) Gen
Einheit der Erbinformation. In der Biochemie: ein Stück DNA, das den Bauplan für ein Peptid/Protein
enthält. Allerdings ist diese Definition nicht ganz eindeutig.
f) Genom
Alle Gene eines Organismus zusammen. Manchmal wird auch die gesamte DNA eines Organismus
als Genom bezeichnet (nur geringe Teile der DNA enthalten Gene im Sinn von Frage 5e)
6. Beschreibe kurz die Vorgänge während der folgenden Phasen der Translation?
a) Initiation (Beginn der Translation)
Die kleine Ribosomen-Untereinheit verbindet sich mit einer mRNA sowie mit einer tRNA, die das
Anticodon zu AUG (Start) und die Aminosäure Methionin trägt. Die mRNA wird solange verschoben
bis sich Start-Codon und Anticodon gegenüber liegen. Dann kommt die grosse RibosomenUntereinheit dazu. Die Translation kann jetzt beginnen.
b) Elongation (Verbinden von Aminosäuren zu einer Kette)
Die dem 2. Codon entsprechende tRNA setzt sich am Ribosom neben die dort schon befindliche
tRNA. Die Aminosäuren werden durch eine Peptidbindung miteinander verbunden; die erste AS löst
sich von ihrer tRNA. Die mRNA rutscht um ein Codon weiter. Die dem nächsten Codon entsprechende tRNA setzt sich an die jetzt wieder freie, erste Bindungsstelle, die AS werden verbunden ..., die
leere tRNA an der letzten Bindungsstelle wird freigesetzt, die mRNA verrutscht um ein Codon, die
nächste tRNA setzt sich an das Anticodon etc. ...
c) Termination (Ende der Translation)
Wird ein Stopp-Codon erreicht, dann setzt sich statt einer tRNA ein Molekül namens Release-Faktor
(= Freisetzungsfaktor) an die mRNA. Dadurch stoppt die Translation, die AS-Kette wird freigesetzt,
die Untereinheiten der Ribosomen und die mRNA trennen sich und sind für eine weitere Translation
verfügbar.
7. Wie heissen die 3 RNA-Sorten, die bei der Proteinherstellung beteiligt sind und wofür sind sie jeweils
zuständig?
mRNA Messenger (Boten) RNA
trägt den Bauplan für das herzustellende Protein
rRNA ribosomale RNA
Baustein von Ribosomen
tRNA
transfer RNA
bringt eine Aminosäure am Ribosom durch sein Anticodon an die richtige Position (das richtige
Codon) auf der mRNA.
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8. Woher «weiss» die RNA-Polymerase an welcher Stelle im Genom sie mit der Transkription beginnen
und wo sie aufhören soll?
Sie beginnt mit der Transkription an einem Promotor (eine Abfolge von ± 100 Nukleotiden) und sie endet
an einem Terminator.
9. Woher «weiss» das Ribosom an welcher Stelle der mRNA es mit der Translation beginnen und wo es
aufhören soll?
Start:
bei der Initiation der Translation wird die mRNA an das Ribosom gebunden und solange
verschoben bis das Startcodon AUG unter dem Anticodon der ersten tRNA zu liegen kommt.
Stopp: Bei einem der Stoppcodons bricht die Translation ab.
(vergl. Antwort auf Frage 6)
10. Ein DNA-Stück, welches ein Gen enthält, hat die unten gezeigte Nukleotidsequenz.
a) Welcher Strang enthält das Gen? Erkläre wie man das feststellen kann (Start-/Stopp-Codon!)
Der obere Strang enthält ein Gen, weil die davon kopierte RNA sowohl ein Startcodon als auch ein
Stoppcodon enthält, die durch Tripletts getrennt sind.
b) Zeichne unten die Nukleotidsequenz der mRNA ein
c) Zeichne unten die Aminosäuresequenz des Oligopeptids ein.
Benutze dafür den genetischen Code.
DNA:
mRNA:
Protein:
A C C A T A C C C G T A G A G T T G G C T A A C T C
T G G T A T G G G C A T C T C A A C C G A T T G A G
U G G U A U G G G C A U C U C A A C C G A U U G A G
Met – Gly – Ile – Ser – Thr – Asp
11. Auf welche Art und Weise wird das primäre RNA-Transkript von Eukaryoten prozessiert, bevor es den
Zellkern verlässt?
Capping:
das 5'-Ende wird chemisch modifiziert und dadurch sozusagen «versiegelt»
Polyadenylierung:
am 3'-Ende wird ein Poly-A-Schwanz aus ± 200 Adenosin-Nukleotiden angehängt
(bestimmt die Lebensdauer der mRNA)
Spleissen (Splicing): Introns werden herausgeschnitten und die Exons werden wieder verknüpft
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
Bio13_DNA_RNA_TranskriptTranslat_ARBBLATT.doc – 7.2.07
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