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DNA ïƒ kettenförmig unverweigtes Makromolekül Aus: Gesamtmenge Purin = Gesamtmenge Pyrimidin Menge an Adenin stimmt mit der Menge Thymin überrein sowie M an C mit M an G
Zucker – Phosphat Ketten: Rückgrat des Moleküls C-5‘- Atom eines Desoxyribosemoleküls über eine Phosphatgruppe mit C-3‘-Atom des nächsten Zuckermoleküls in Verbinung DNA – Struktur: durch Röntgenunterordnung an Kristaliner DNA wurde der schraubenförmige Doppelhelix Struktur entdeckt worden Ordnung der Zucker-Phosphatketten: Stickstoffbasen ins Innere der Doppelhelix gerichtet Phosphatmoleküle sowie Zucker nach aussen gerichtet Einzelstränge: Gegenläufig untereinander – durch Wasserstoffbrücken zw. Basen zusammengehalten Entsteht durch Verkettung von DNA-Nucleotide C5- Zucker Desoxyribose kann über Kohlenstoffatom 1‘, 3‘ und 5‘ Brücken zu anderen Molekülen binden Phosphat bindet an 3’C und 5’C Atom des nachfolgenden Zuckers Jedes Einzelstrang: 5’Ende für Phosphat und 3’Ende für eine freie OH –Gruppe - Leserichtung 5‘ ïƒ 3‘ Paarung: lange Purinbase + kurze Pyrimidin ïƒ zueinanderpassende Basen = komplementär ïƒ Adenin mit Thymin A + T ïƒ 2 W‘stofbrücken Guanin mit Cyostin G + C ïƒ 3 W’stofbrücken Konsequenzen: 5‘ ïƒ 3‘ Richtung verläuft entgegengesetzt zum anderen Strang ïƒ Antiparallel
Basenpaarung chem. Bestimmt die Reihenfolge ïƒ BASENSEQUENZ Basen der Nucleotide = Genalphabet – Codierung der Erb Info Replikation der DNA ïƒ während interphase (VERVIELFÄLTIGUNG DER DNA) Zellteilung ïƒ Gesamte Erbinfo an die nächste Generation Damit keine Infos verloren -> Erbsubstanz verdoppelt Prozess: identische Verdopplung = Replikation Grundprinzip: Beruht auf komplementäre Basenpaarung Da A immer mit T und C nur mit G verbindet kann ein einzelner DNA – Einzelstrang als Matrize dienen Beide Komplementäre Stränge trennen sich wie Reissverschluss und dienen als Matrize An den freiliegenden Basen lagern sich Nukleotide mit komlementär. Basen an
Semikonservativ: beide Doppelstränge aus alten und neuen Einzelstrang Konservative Repl.: ursprl. DNA Molekül bleibt komplett erhalten ïƒ Tochtermolekül aus 2 neu gebildtetn Strängen DispereRepl: jeder Strang der beiden neuen Doppelhelices entält eine Mischung aus alter und neu synthetisierter DNA: urspr. DNA Strang zerfällt in Bruchstücke und wird nach Repl. Wieder verbunden
Bildung: schwere 15N haltige Nucleotidbasen ïƒ während Repl. Wurden diese in den DNA eingebaut Diese auf normales Nährboden mit 14 N übertragen Nach erneuter Zellteilung prüfen  Semikonservativ ENZYME DER REPLIKATION Helicase: beide Stränge der Doppelhelix entwunden und auseinander geschoben ïƒ Y – förmige Struktur entseht Primase: Zu Beginn wird ein Startermolekül mit freiem OH-Gruppe, über die das erste Nucleotid gebunden werden kann, benötigt
DNA Polymerase: Verkettung der Nucleotide, die sich spontan an die freien Einzelstränge anlagern, setzen immer das Gegenstück Nucleotid ein ïƒ immer über dessen Phosphatgruppe mit der OH-Gruppe des 3’c Atoms der Desoxyribose. DNA wird von 5‘ Ende nach 3’Ende synthetisiert
T-> A A-> T G->C C->G (Leitstrang – 3‘ ïƒ 5‘ der dNA aber der kontinuierliche Gegenstück 5‘ ïƒ 3‘Folgestrang umgekehrt) Es kann nur an einer der beiden Stränge kontinuierlich verlaufen. Am Folgestrang müssen jeweils die Primer angebracht werden damit sich 100 – 200 Nucleotide lagern können und dann werden immer weiter Primere eingefügt bis zu ende.
DNA-Ligase: durch diskontinuierliche Verknüpfung am Folgestrang entstehen OKAZAKI-FRAGMENTE welche durch diskontinuierliche Verknüpfung am Folgestrang entstehen. Es ist der Abschnitt welcher aus einem Primeren und einer DNA bis zum nächsten Primer besteht.
Exonuclease: DNA Poymerase sehr genau ïƒ falls fehler der Nucleotidanordnung wird die Exonuclease aktiv und trennt das fehlgepaarte Nucleotid von der Kette ab damit die richtigen Basen sich anlagern können
Kontinuierlicher Strang: Der Leitstrang verläuft von 3‘ Ende nach 5’Ende Kontinuierlicher Strang verläuft vom 5‘ zum 3’Ende. Diskontinuierlicher Strang: Folgestrang verläuft auch von 3‘ Ende nach 5‘ Ende auf die Entgegengesetzte richtung der Leitstrang. Sie geht weg von der matrize. DNA wird vom 5‘ zum 3’Ende repliziert, daher müssen Primer eingesetzt werden (5’Ende) werden. Dadurch entstehen 100-200 Nukleotid-lange Ketten (Okazaki-Fragmente). -
DNA zum Proton Basensequenz der DNA enthält die Bauanleitung für Herstellung Protein Genexpression: Vorgang der Merkmalausbildung ïƒ Grundlage: Biosynthese der Proteine in der Zellen Ãœberblick Proteinsynthese: Info in der Basensequenz der DNA verschlüsselt und wird in die Aminosäuresequenz übersetzt. 2 Schritte: Transkription und Translation Transkription (DNA überschreibung bzw. DNA Kopie) Von der Bauanleitung für Proteine wird eine Abschrift angefertigt Basensequenz der DNA wird in Basensequenz RNA umgeschriben Bei Eukaryoten umfasst Transkriptionseinheit nur ein Gen (nur ein bestimmter Abschnitt wird jeweils kopiert)
Dreischritte: Freilegen des DANN/ Kopie des DNAGENS in RNA/ Prozesierung Molekül bindet an Promoter(start) (spez. Nucleotidsequenz der DNA) und beginnt von dort an der richtigen Richtung für Transkription Während RNA-Polymerase an DNA entlanggleitet – DNAstränge entwundenauf eine kurze strecke von etwa 20 Nucleotidenpaare ïƒ W’brücken zw. den Komplementären Basen werden getrennt Bei Expression wird jeweils nur ein DNA – Strang, der Codogenstrangtranskribiert Basenpaarungsprinsip: RNA-Nucleotidelagern sich an die freiliegenden Basen des Matritenstranges an RNA polymerase verknüpft diese zu einem RNA-Molekül Terminatorsequenz (Ende) zeigt das Ende dieser Einheit (zb AATAAA) und dann löst die RNA-Polymerase sich von der DNA ab und das mRNA-Molekül wird freigesetzt. mRNA Verläuft von 5‘ ïƒ 3‘ Ende / DNA (3‘ ïƒ 5‘)
DNA spaltet sich teilweise auf und eine Kopie (mRNA) diese codogenen Strand wird erstellt. 5‘-> 3‘ Ende -
CODE: 20 Aminosäuren zu codieren – mind. 3 BASEN miteineander kombiniert 3 Buchstaben ïƒ ein Triplett 3 Buchsabenwörter aus Nucleotidenbase der mRNA = Codon Zuordnung Basentripletts der Nucleinsäure zu entsprechenden Aminosäuren der Polypetpits = genetischer Code
Als Codesonne dargestellt Von innen 5‘ nach aussen 3‘ Viele Aminosäure durch mehrere Tripletts codiert AUG: für Aminosäure METHIONIN – Startcodon für Proteinsynthese, alle neugebildeten Polypeptide beginnen mit Methionin UGA, UAA, UAG ïƒ Stoppcodon, keine Aminosäuren dafür
CODE- reduant: bestimmte Aminosäuren können mehrere versch. Tripletts haben CODE- eindeutig: bestimmtes Triplett legt immer den Einbau einer ganz best. Aminosäure fest Code- univerell: Ein best. Codon wird bei fast allen untersuchten Organismen in die gleiche Aminosäure übersetzt Allgemeingültigkeitdes Codons – Beleg für gemeinsamen Ursprung DNA: enthält in Basensequenz die Anleitung für Produktion v. Proteine/ Basensequenz der DNA in B. RNA umgeschrieben/ Doppelhelix (2Stränge)/ Stabiler als RNA/ enthält Erbsubstanz/ Desoxyribose als Zucker und Thymin als base RNA: einzelstrang/ mehr Zuckeranteil (eine ohgruppe mehr/ kopie der DNA/ zur Herstellung der Proteine benötigt/ Ribosome als zucker und Uracil als base Codon Anticodon Codon auf mRNA, Anticodon auf tRNA Warum wird die DNA kopiert? Sicherheit, die DNA muss den Zellkern nicht verlassen Translation: Herstellung von Proteine-mRNA als Ablesevorlage und tRNA als Vermittler der Aminosäure (5‘ ïƒ 3‘) RNA Molekül transportiert Infos zu Ribosom (ort der Proteinsynthese) Ãœbersetzung der in der mRNA gespeicherte Bauanleitung (Translation) Ensprechend der Basensequenz werden passende Aminosäuren herangeschafft und der Reihe nach verkettet tRNA: Vermittler/ transportieren Aminosäuren zu den Untereinheiten der Ribosomen/ sorgen, dass sie in der richtigen Reihenfolge miteinander verknüpft werden können/ 70-80 Nucleotide- Streckenweise gepaart(kle) mRNA kontakt mit kleinere Untereinheitder Ribosom und damit gr. Untereinheitanlagert muss tRNA in Aktion treten tRNA vermittelt die Aminosäure mit der entsprechenden codonfolge zur mRNA am Ende der tRNA: Tripplet: Anticodon(ist komplementär mit der Codon der mRNA) Synthease bewirkt die Zuordnung der richtigen Aminosäure an ein tRNA – Molekül tRNA hat bereits eine Aminosäure, bevor die Anticodom mit den Codon der mRNA paart der Basentripplett der mRNA wird eine AMINOSÄURE zugeordnet Translation beginnt bei mRNA – STARTCODON AUG
Welche mit Anticodon UAG verbindet, welche mit Methionin verknüpft ist. Ribosome haben 2 BINDUNGSSTELLEN: A + P Die Aminosäuren der tRNA Moleküle kommen so nah, dass diese durch eine Peptidbindung miteinander verknüpft werden.
ES ENTSTEHEN EIWEISSE tRNA werden entladen
ABBAU -
Chromosomen:Chromatin: Zusammensetzung aus DNA und Histonen(1). spiralförmige Doppelhelix der DNA ïƒ zwei Mal um ProteinHistongewickelt ïƒ perlschnurartigenAufwicklung. Dann werden wiederum Schleifengedreht(2). Je 6 Schleifen ïƒ 1 ‚Rosette‘(3). Rosetten-spiralförmigaufgewickelt, eine Spiraleaus 30 Rosetten(4). Aufgewickelten Rosetten bilden Chromatide(5). Aus diesen Chromatiden bestehen auch die Chromosome. Länge DNA-Fadens schrumpft so von ca. 5 auf 50 . (=Verdichtung um das 10‘000-Fache.) -
AUBAU PROTEIN:- Eiweisse, Hormone, aus Aminosäuren aufgebaute Makromoleküle (Polypeptide) ïƒ Kette aus Aminosäuren, 20 versch. Aminosäurenïƒ wickelt sich, kann auch als Helix vorommen, durch Peptidbindung (C-N-Bindung) verbunden ïƒ Struktur: Primär/Quartär/Teritär/Sekundärstruktur
tRNA: vermittler, transportiert Aminosäuren zu den Ribosomen, sorgend dafür, dass sie in die richtige Reihenfolge miteinander verknüpft werden, bildet über gewisse Strecken einen Doppelstrang mit sich selbst/ sorgen, dass sie in der richtigen Reihenfolge miteinander verknüpft werden können/ 70-80 Nucleotide- Streckenweise gepaart(kle) rRNA: stellt ein Teil der Ribosomen dar, neben Protein ist diese der Hauptbestandteil von ribosomen. Wurde nicht translatiert. Viren: keine Lebewesen, aus Nucleinsäure & Proteinhülle, ohne Stoffwechsel, sind darauf angewiesen, nach einer Infizierung von Wirtzellen vermehrt zu werden, keine Organelle, keine Zellen, keine Reizbarkeit ïƒ DNA-/RNA-Viren, HIV, Grippenviren Eukaryoten: alle anderen Lebewesen, membranumhüllte Organelle, haben Zellmembran aber keinen Zellwand, unterschiedlich grosse Zellen, haben einen Zellkern, das grösste: Eizelle ïƒ Pilze, Tiere, Pflanzen, Plasmodien Immunsystem: Schutzmechanismus: Wenn Bakt. / Viren den Körper überfallen ïƒ Riesenfresszellen – aktiv + fressen Fremdkörper und bauen die Antigene der Fremdkörper in der Oberfläche ein ïƒ diese informieren T-Helferzellen in dem diese die Immunreaktion auslösen ïƒ Kontakt mit Fresszelle und durch Botenstoffe entstehen ïƒ Supressor-/ T-Gedächtnis-/T-Killer (erkennen infizierte Körperzellen)-/T-Supressorzellen VERMEHRUNGSZYKLUS: HI-Viren befallen T-Helferzellen: 1) Virus der Antigene dockt an die CD4 – Rezeptoren an ïƒ Erbgut des Virus im Form RNA 3) Erbgut übersetzt  4) übersetzte Erbgut schleusst in den Zellkern 5) durch Integrase – integriert das HIV-DANN in der menschl. DANN. 6) Dadurch wird das Virus Erbgut verfielfältigt durch Transkription 7) im Zellplasma Viruseiweisse produziert ïƒ Protease zerschneidet grosse Eiweisse in kleine  8) dadurch werden neue Viren zusammengesetzt 9) Viren schleusen ab ïƒ Zelle stirbt ïƒ Killerzellen der Körper erkennen die Befallenen T-Helferzellen und vernichten diese ïƒ doch diese kommen oft zu spät. Unterbrechen: - CCR5 (ermöglicht Kontakt ZELLE-VIRUS) zumüllen, blockieren - Antikörper gegen die Antigene ïƒ bis jetzt unmöglich - integrase hemmen ïƒ damit sich das Viren-DNA nicht mit DANN der Menschen integriert - Enzyme der Reverse Transkription blockieren Prozessierung: bevor mRNA aus Zelle – Zerschnitten, neu zusammengesetzt und mit einem veränderten G und einem Poly-A-Schwanz vor dem Abbau durch Nukleasen geschützt.  RNA PROZESSIERUNG diese ensteht nach Transkription: der VORLÄUFER DER Mrna ïƒ prä-mRNA: enthält Abschnitte : die iNtrons, die keine genetische Infos tragen ïƒ müssen herausgeschnitten werden: SPLEISSEN (teilprozessierung) – Exonx - codierenden DNA-Abschnitte zu Genexpression zusammengeführtïƒ durch Prozessierung prämRNA ïƒ mRNA ENZYM: SPLEISSOM: von 5‘ ïƒ 3‘ Ender der mRNA – durch Anheften spezif. Nucleotidensequenzen stabilisiert Alternativspleissen: Mehrere untersch. Proteine können aus der gleichen mRNA entstehen. Typisierung: mithilfe Gel-Elektrophorese nach länge getrennt ïƒ entsteht Bandenmuster -> übereinstimmende Banden – Verwandschaft Steuerung: Temperatur Taq-Polymerase, ist im Gegensatz zur DNA-Polymerase, hitzebeständig DenaturierungDNA wird auf ca. 90-100°C erhitzt, um die Wasserstoffbrücken, welche die DNA-Doppelhelix zusammenhalten, aufzulösen. HybridisierungBei der Abkühlung des Gemischs auf ca. 50°C binden sich die synthetischen (künstlichen) Primer an die einzelnen DNA-Stränge. (An die komplementären Sequenzen der Matrizen-DNA) Polymerisationnach Hinzufügen der Taq-Polymerase wird das Gemisch wieder auf ca. 70°C erhitzt, so dass die Poymerase aktiviert wird und die Polymerisation stattfindet. Die Komplementären DNA-Stränge werden anhand der Matrizen-DNA synthetisiert. | |
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