Biologie 1

1. Semester (Vom Gen zum Protein)

1. Semester (Vom Gen zum Protein)


T. G.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Grundlagen der Biologie auf Universitätsniveau, mit Fokus auf DNA, RNA, Proteine und die Proteinsynthese. Sie behandeln Themen wie die Struktur und Funktion von Genen, die Rolle von Introns und Exons, die Translation und Transkription, sowie die Replikation der DNA. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende der Biologie, die ihr Verständnis der molekularen Prozesse vertiefen möchten.
Flashcards
43
Students
2
Language
German
Category
Biology
Level
University
Created / Updated
24.12.2018 / 25.12.2025

Cartes-fiches

Transkription 

  • die Synthese der RNA wird durch die DNA gesteuert 
  • das nach der Synthese entstandene RNA Molekül ist ein Transkript des Gens --> enthält den Bauplan für ein Protein 

 

Translation

  • spielt sich in den Ribosomen ab
  • übersetzen die Basenfolge der mRNA in die Aminosäuresequenz des Polypeptids 

 

genetischer Code

besteht aus dre "Kreisen" und zeigt die möglichen Basentripletts, welche die Aminosäuren aufbauen 

Ribosom

vemittelt die spezifische Bindung der tRNA Anticodons mit den Codons der mRNA 

mRNA

  • Messenger- RNA 
  • überträgt die Informationen für die Aminosäuresequenz eiens Proteins von der DNA auf die Ribosomen 
  • anstelle von Thymin tritt Uracil 

tRNA

  • Transfer- RNA
  • adaptermolekül bei der Proteinsynthese
  • übersetzt mRNA Codons in Aminosäuren und transportiert Aminosäuren zu den Ribosomen 

DNA

  • Nukleinsäure 
  • Genmaterial der meisten Arten mit Ausnahme einiger Viren 

RNA

  • Nukleinsäure
  • Zellbestandteil mit verschiedenen Aufgaben 
  • Mononukleotide der RNA unterscheiden sich dadurch, dass sie den Zucker Ribose und anstelle der Base Thymin die Base Uracil enthalten 

Bausteine von Nukleinsäuren 

  • am Aufbau der Mononukleotide der DNA ist der Zucker Desoxyribose und einer der vier Basen beteiligt 
  1. Adenin (A)
  2. Guanin (G)

--> Purinbasen 

3. Cytosin(C)

4. Thymin (T) 

--> Pyrimidinbasen 

DNA- Doppelhelix

  • beide Stränge sind gegenläufig --> Antiparallel
  • 1 Strang enthält genetische Information (codogener Strang), anderer wird nicht für die Synthese von Zellbestandteilen verwendet 
  • A/ T (2 H- Brücken) 
  • G/C (3 H- Brücken)

Antiparallelität der DNA Stränge 

  • Zucker- Phosphate sind entgegengesetzt ausgerichtet 
  • Kohlenhydrate werden nummeriert von 1'-5' 
  • Phosphat wird ans 5' geheftet und ist mit dem 3' des folgenden Zuckers verbunden 
  • am 3' Ende hängt eine OH- Gruppe 
  • DNA Polymerase kann Nukleotide nur am 3' Ende anfügen 
  • neuer Strang entsteht in 5'-->3'

Proteine benennen, die zur Replikation der DNA benötigt werden und deren Funktion erklären

1. Der DNA Doppelstrang wird reissverschlussartig geöffnet. Die DNA-Helicase bricht die H-Bindungen auf.

2. An die Basen der geöffneten Einzelstränge lagern sich frei schwimmende Nucleotiden gemäss Komplementärregel.

3. DNA-Polymerase verbindet die angelagerten Nucleotiden. Sie setzt sich am 3’ Ende an und synthetisiert in Richtung 5’ à 3’.

4. Der Leitstrang kann somit fortlaufend synthetisiert werden.

5. Der Folgestrang wird Stück für Stück hergestellt indem immer neue DNAPolymerasen ansetzen und gegen die Laufrichtung synthetisieren. è Okazaki Fragmente

6. Okazaki Fragmente werden durch die Ligase verbunden.

Okazaki Fragmente erklären und warum dieser bei der Replikation benötigt werden

DNA oder RNA Sequenz in eine Proteinsequenz übersetzen

DNA- Replikation 

  • alte DNA- Doppelstrang wird reissverschlussartig geöffnet 
  • Enzym DNA- Helicse brucht dazu H- Brücken zwischen beiden Polynukleotid Strängen
  • frei herumschwimmende Nukleotide lagern sich an die Basen der beiden geöffneten Einzelstränge 
  • DNA- Polymerase verbindet die angelagerten NUkleotide durch Esterbindungen zu einem neuen Strang 
  • der eine Strang kann forlaufend hinter der Replikationsgabel synthetisiert werden (Leitstrang) 
  • andere Strang muss Stück für Stück hergestellt werden 

--> immer neue Polymerase werden bei der Gabel angesetzt und gegen die Laufrichtung synthetisiert (Folgestrang) 

--> anschliessend werden Fragmente durch Enzym Ligase verbunden 

Tripletts 

  • Drei nacheinander folgende Nukleotide (A,T,G oder C) bilden ein Triplett 
  • 1 Triplett bestimmt, welche Aminosäure in der Zelle für die Proteinsynthese verwendet werden soll 
  • Kombination von je drei Elementen 43 = 64 verschiedene Tripletts 

Gen 

  • Gen ist eine DNA- Region
  • Produkt ist entweder Polypeptid oder RNA- Molekül 

 

Genexpression 

Transkription 

  • 1 Gen ist Information für 1 Protein (nicht zu 100% richtig) 
  • Eine Kopie des Gens muss erstellt werden in Form von RNA --> wird als mRNA bezeichnet 
  • Herstellung der RNA verläuft im Prinzip gleich wie DNA- Replikation 

 

Introns 

  • nicht codierende Bereiche von Genen/ RNA Transkripten 
  • befinden sich zwischen den codierenden 
  • Anzahl der Intron pro Gen variiert stark. Prokaryontische Gene enthalten keine Introns. 
  • Funktion der Introns: die meisten Introns haben keine deutliche/bekannte Funktion

Exons 

  • codierende Bereiche von Genen/ RNA- Transkripten 

Translation 

Primärtranskript mit Introns und Exons entsteht 

Vermutung Funktion Introns 

  • regulierenden Effekt auf die Zelle 
  • kontrollieren die Genaktivität 
  • erhöhen Chance für Crossing-over und Rekombination 

Aufbau der Gene mit Exons und Introns erklären

RNA-Transkripte enthalten viele nicht codierende Bereiche (=Introns), welche sich zwischen codierenden Basenfolgen (=Exons) befinden.

Nach der Transkription entsteht eine primäre RNA mit Introns + Exons.

Die Introns werden entfernt. Die Exons werden zusammengespleisst. Ein Cap und ein PolyA Schwanz werden hinzugefügt. Eine mRNA entsteht und gelangt durch die Kernporen in das Zellplasma.

Struktur und Funktion der Transfer- RNA 

  • L- Form rührt daher, dass einige Nukleotide Wasserstoffbrücken zu anderen Nukleotiden des selben Stranges bilden 
  • Am 3‘ Ende ist die „Andockstelle“ für die Aminosäuren. 
  • Flexibilität bei der Basenpaarung wird als
    Wobbling bezeichnet Die dritte Base des Anticodon muss nicht immer genau zu der des Codons passen. Hypothese erklärt, warum z.B. UUA und UUG im genetischen Code beide für Leucin stehen.

Anticodon

Sequenz aus drei Nukleotiden, mit der sich die tRNA an die mRNA bindet  -->ist also komplementär zum entsprechenden Basentriplett (Codon). 

Beladen der Transfer- RNA 

  • Enzym Aminoacyl- tRNA- Synthetase verbindet die tRNA mit der zugehörigen Aminosäure
  • Spaltung von ATP liefert Energie dazu 
  • es gibt 20 verschiedene Aminoacyl- tRNA- Synthetasen 

 

Translation Proteinsynthese- Apparat 

Grundlegendes Konzept:

  • Initiation
  • Elongation
  • Termination 

Initiation

Erkennung des Start-Codons durch den Initiationskomplex

 

Elongation 

pro Zyklus wird die wachsende Polypeptidkette um eine Aminosäure verlängert

 

Termination 

Erkennung des Stop-Codons, Dissoziation des Komplexes

Translation Proteinsynthese- Apparat: Aufbau Eukaryotisher RIbosomen 

• Grosse Untereinheit besitzt 3
tRNA Bindungsstellen:
– A-Stelle: Aminoacyl-tRNA- Bindungsstelle (Erkennungsort)

– P-Stelle: Peptidyl-tRNA- Bindungsstelle (Bindugnsort) – E-Stelle: Exit-Site der entladenen tRNA(Exportort)

 

Translation Proteinsynthese-Apparat Codons

 

Start-Codons:  lösen den Start einer Peptidkette aus --> Start- Codon für jedes Polypeptid ist AUG (Aminosäure Methionin, Met)

Stop-Codons: führen zum Abbruch der Proteinsynthese einer Peptidkette --> (UAA, UGA, UAG)

 

 

Translation Proteinsynthese-Apparat Initiation

 

Bei Eukaryoten bindet die kleine ribosomale Untereinheit an die 5‘-cap Struktur und wandert entlang der mRNA bis zum Startcodon

 

Translation Proteinsynthese-Apparat Elongation

 

1. Bindung der beladenen tRNA an A-site aufgrund der Codon-Anticodon- Wechselwirkung (Ausnahme: Initiator met- tRNA bindet an P-site)

2. Knüpfung der Peptidbindung an der A-site (durch die Peptidyltransferase katalysiert)

3. Translocation der Peptidyl-tRNA von A- zur P-site und Bewegung der unbeladenen tRNA zur E-site

 

Translation Proteinsynthese-Apparat Termination

 

1. Erkennung des STOP Codons

2. Dadurch Ablösung des Polypeptids und Dissoziation der Ribosomen in die beiden Untereinheiten

 

Aufbau der Ribosomen erklären

Ribosom: kleine Untereinheit mit mRNA Bindungsstelle und grosse Untereinheit mit 3 tRNA Bindungsstellen A, P, E.

Polyribosen 

Eine mRNA kann gleichzeitig von mehreren Ribosomen übersetzt werden. Wenn sich mehrere Ribosomen hintereinander anlagern, entsteht ein Polyribosom.

 

Überischt Proteinsynthese 

Transport von Polypeptiden an bestimmte Zielorte

 

Wenn das entstehende Protein in der Zelle bleiben soll, wird sie auch dort beendet („freie Ribosomen“).


Soll das Protein jedoch in ein bestimmtes Organell (ER, Golgi, Endosomen etc) hinein oder soll es ganz aus der Zelle ausgeschieden werden (Bsp. Insulin), besitzt es am Anfang ein Signalpeptid (ca. 20 Aminosäuren).

 

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