Molekulargenetik - Science | Live | Lemgo
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Molekulargenetik 1 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Funktion der Topoisomerase! Molekulargenetik 5 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Funktion der Helicase! Molekulargenetik 9 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Funktion der Einzelstrang bindenden Proteine! Molekulargenetik 13 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Funktion der Primase! Molekulargenetik 2 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Funktion der DNAPolymerase I! Molekulargenetik 6 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Funktion der DNAPolymerase III! Molekulargenetik 10 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Funktion der Ligase! Molekulargenetik 14 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Welches Problem ergibt sich aus der spezifischen Eigenschaft der DNAPolymerase III für die Replikation der Einzelstränge? Molekulargenetik 3 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Ordnen Sie die Begriffe ‚kontinuierliche Replikation’ und ‚diskontinuierliche Replikation’ den beiden Einzelsträngen der DNA zu! Molekulargenetik 7 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Beschreiben Sie die Replikation am Leitstrang der DNA! Molekulargenetik 11 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Beschreiben Sie die Replikation am Folgestrang der DNA! Molekulargenetik 15 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Erklären Sie die Bedeutung des folgenden Zitats von WATSON und CRICK, 1953! ‘It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.’ Molekulargenetik 4 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Erklären Sie den Begriff ‚semi-konservative Basenpaarung’! Molekulargenetik 8 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Bakterien aus einer 15N-haltigen ÜNK 14 werden in N-haltiges Medium umgesetzt und für drei Generationszeiten bebrütet. Anschließend wird die DNA der Bakterien einer Dichtezentrifugation unterzogen. Welche Dichteverteilung im Zentrifugenröhrchen erwarten Sie? Molekulargenetik 12 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Die Verdopplung des genetischen Materials erfolgt mit hoher Genauigkeit, obwohl bei der Replikation selbst viele Fehler passieren. Erklären Sie dieses Phänomen! Molekulargenetik 16 science-live-lemgo www.schülerlabor.com XP ist ein autosomal-rezessive Erbkrankheit. Personen, die an dieser Krankheit leiden, müssen sich vor UVStrahlung schützen. Erklären Sie die molekulargenetische Ursache dieser Krankheit! Der Begriff ‚semi-konservativ’ bedeutet ‚halb Altes bewahrend’. Bei der semi-konservativen Replikation wird der zu replizierende Doppelstrang in zwei Einzelstränge getrennt. Die Basen der beiden Einzelstränge werden durch komplementäre Basen ergänzt. So entstehen zwei neue Doppelstränge, bei denen jeweils ein Einzelstrang alt, der dazu komplementäre neu ist. ÜNK eine Bande unten 1. Gen. eine Bande in der Mitte 2. Gen 3. Gen. eine Bande in der Mitte eine Bande oben eine Bande in der Mitte eine dicke Bande oben Zellen besitzen einen zelleigenen DNAReparaturmechanismus. Dieser Reparaturmechanismus besteht aus einem Enzymkomplex, der ständig die DNA Korrektur liest. Hierfür fährt er den Doppelstrang ab. Dabei erkennt er schadhafte Stellen an räumlichen Verformungen der DNA. Diese verformten Stellen werden großflächig aus der DNA ausgeschnitten und nach dem Prinzip der komplementären Basenpaarung ergänzt. UV-Strahlung ist ein Mutagen. Sie bewirkt Veränderungen der DNA-Struktur. Bei an XP leidenden Personen liegt ein genetischer Defekt des DNAReparatursystems vor. Der für die Reparaturen verantwortliche Enzymkomplex weist Veränderungen seiner 3D-Struktur auf. Er ist gar nicht oder nur begrenzt in der Lage, schadhafte Strukturen der DNA zu reparieren. Die kontinuierliche Replikation erfolgt am Leitstrang in 5’ – 3’-Richtung. Die diskontinuierliche Replikation erfolgt am Folgestrang ebenfalls in 5’ – 3’Richtung. Die DNA-Polymerase I ersetzt bei der Replikation die RNA-Nucleotide des Primers durch DNA-Nucleotide. Der Leitstrang wird kontinuierlich repliziert: Entwinden des DNA-Doppelstranges durch Topoisomerase Spaltung der Wasserstoffbrücken durch Helicase Stabilisierung der Einzelstränge durch Einzelstrang bindende Proteine und Verhinderung einer erneuten Verbindung Synthese und Anlagerung eines Primers Ergänzung des Leitstranges durch DNA-Polymerase III Die DNA-Polymerase III verknüpft bei der Replikation einzelne DNANucleotide zu Polynucleotiden. Sie braucht einen Primer, um mit der Arbeit beginnen zu können. Sie kann ausschließlich in 5’ – 3’Richtung arbeiten. Der Folgestrang wird diskontinuierlich repliziert: Die ersten drei Schritte verlaufen wie bei der kontinuierlichen Replikation. Synthese und Anlagerung eines Primers direkt hinter der Replikationsgabel Verlängerung des Primers durch die DNAPolymerase III = Bildung von OKAZAKIFragmenten Austausch der RNA-Nucleotide des Primers durch DNA-Nucleotide Verbindung der OKAZAKI-Fragmente durch Ligase Synthese und Anlagerung eines weiteren Primers direkt hinter der Replikationsgabel Das Zitat verweist auf die Möglichkeit einer semi-konservativen Replikation der DNA. Diese semikonservative Replikation ist möglich aufgrund des Prinzips der komplementären Basenpaarung. Die Topoisomerase entwindet bei der Replikation die DNA, indem sie die Zucker-Phosphat-Ketten des Doppelstrangs an vielen Stellen durchtrennt. Die Helicase spaltet bei der Replikation unter ATP-Verbrauch die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen der Doppelhelix. Die Ligase verbindet bei der Replikation die OKAZAKI-Stücke miteinander. Die Einzelstrang bindenden Proteine stabilisieren bei der Replikation die Einzelstränge und verhindern so eine erneute Verbindung. Die beiden Einzelstränge der DNA verlaufen antiparallel. Da die DNAPolymerase III ausschließlich in 5’ – 3’Richtung arbeiten kann, kann die Replikation der beiden Einzelstränge nicht gleich ablaufen. Die Primase synthetisiert bei der Replikation den Primer. Der Primer ist ein kurzer RNA-Abschnitt, der als Starter für die DNA-Polymerase III dient. Molekulargenetik 17 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Unterschiede zwischen DNA und RNA! Molekulargenetik 18 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Was ist ein Nucleosid? Molekulargenetik 19 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Erklären Sie den Begriff ‚komplementäre Basenpaarung’! Molekulargenetik 20 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Ein DNA-Einzelstrang besitzt die folgende Basensequenz: AACTGCCTAG Wie lautet die Basensequenz eines sich bindenden RNA-Stranges? Molekulargenetik 21 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Bausteine von DNA und RNA! Molekulargenetik 25 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Bauteile eines Nucleotids! Molekulargenetik 22 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Erklären Sie den Begriff Polynucleotid! Molekulargenetik 23 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Welche der folgenden Aussagen über die DNA ist/ sind korrekt? Die Menge an Adenin und Thymin entspricht der Menge an Guanin und Cytosin. Die Menge an Adenin und Guanin entspricht der Menge an Thymin und Cytosin. Die Menge an Adenin und Cytosin entspricht der Menge an Guanin und Thymin. Molekulargenetik 26 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Erläutern Sie den Struktur eines doppelsträngigen Polynucleotids! Molekulargenetik 27 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Einer der beiden DNA-Einzelstränge besitzt die folgende Basensequenz: Molekulargenetik 24 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Erklären Sie die Begriffe 5’- Ende und 3’Ende eines Polynucleotids! Molekulargenetik 28 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Erklären Sie die Bedeutung des 5’- Endes und 3’-Endes eines Polynucleotids! AACTGCCTAG Wie lautet die Basensequenz des zweiten Stranges? Molekulargenetik 29 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die Basen und ihre Unterschiede! Molekulargenetik 30 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Erklären Sie den Begriff ‚Doppelhelix’! Molekulargenetik 31 science-live-lemgo www.schülerlabor.com Benennen Sie die beiden Funktionen der Nucleinsäuren! Molekulargenetik 32 science-live-lemgo www.schülerlabor.com DNA ist negativ geladen. Begründen Sie! Die Basensequenz des sich bindenden RNA-Stranges lautet: UUGACGGAUC Die C-Atome eines Zuckermoleküls werden beginnend bei 3 Uhr fortlaufend mit dem Uhrzeigersinn nummeriert. An den C1-Atomen der Pentosen eines Polynucleotids binden die Basen, an den C3und C5-Atomen die Phosphatgruppen. Dabei bindet die eigene Phosphatgruppe am C5-, die des Folgenucleotids am C3-Atom. Am Anfang eines Polynucleotids ist folglich am C5-Atom kein weiteres Nucleotid gebunden, am Ende ist ein C3-Atom frei. Mithilfe des 5’- Endes und 3’- Endes eines Polynucleotids lässt sich die Leserichtung der Erbinformation festlegen. Die Bausteine der DNA, die Nucleotide, bestehen aus einer Pentose, einer stickstoffhaltigen Base und einer Phosphatgruppe. Diese Phosphatgruppe ist negativ geladen. Alle Phosphatgruppen zusammen verleihen der DNA ihre negative Ladung. Unter komplementärer Basenpaarung versteht man das Phänomen, dass in der DNA aufgrund der unterschiedlichen Anzahl möglicher Wasserstoffbrücken immer nur Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin gepaart werden können. Die beiden folgenden Aussagen sind korrekt: Die Menge an Adenin und Guanin entspricht der Menge an Thymin und Cytosin. Die Menge an Adenin und Cytosin entspricht der Menge an Guanin und Thymin. Die Basensequenz des zweiten Stranges lautet: TTGACGGATC Die beiden Funktionen der Nucleinsäuren sind: - Speicherung der Erbinformation - Übertragung der Erbinformation Ein Nucleosid ist ein Molekül bestehend aus einer Pentose und einer stickstoffhaltigen Base. Ein Polynucleotid besteht aus zahlreichen Nucleotiden, die durch Phosphodiesterbindungen zwischen dem Phosphat eines Nucleotids und dem Zucker des nächsten miteinander verknüpft sind. Dies führt zu einem Strang mit einer sich wiederholenden Abfolge Zucker-PhosphatZucker-Phosphat- .... An diesen Strang sind über die Zucker die stickstoffhaltigen Basen angehängt. Ein DNA-Doppelstrang entsteht durch die Bildung von Wasserstoffbrücken zwischen den stickstoffhaltigen Basen. Dabei paart Adenin mit Thymin über 2 Wasserstoffbrücken und Guanin mit Cytosin über 3 Wasserstoffbrücken. Das Aussehen des DNA-Doppelstrangs entspricht dem einer Strickleiter. Die über Wasserstoffbrücken gepaarten Basen stellen die Holme dar. Die Zucker-Phosphat-Stränge gleichen den Stricken. Der DNA-Doppelstrang ist um eine imaginäre Achse gedreht. Eine derartige Struktur wird als Helix bezeichnet. Eine vollständige Drehung um diese imaginäre Achse beinhaltet 10 Basenpaare. Unterschiede zwischen DNA und RNA: DNA RNA Zucker: Zucker: Desoxyribose Ribose Thymin Uracil doppelsträngig i. d. R. einsträngig Die Bausteine der DNA bzw. der RNA sind die Nucleotide. Ein Nucleotid besteht aus drei Bauteilen: einer stickstoffhaltigen Base, einer Pentose (Zucker mit fünf C-Atomen) einer Phosphatgruppe. Bei der DNA wird als Pentose Desoxyribose, bei der RNA Ribose in das Nucleotid eingebaut. Es gibt zwei Familien stickstoffhaltiger Basen: die Pyrimidine und die Purine. Pyrimidine bestehen aus einem Sechsring aus Kohlenstoff- und Stickstoffatomen. Zu den Pyrimidinen gehören Cytosin (C), Thymin (T) und das nur in der RNA statt Thymin vorkommende Uracil (U). Purine bestehen aus einem Sechs- und einem Fünfring. Zu den Purinen gehören Adenin (A) und Guanin (G).
