Molekularbiologie
Molekularbiologie
Molekularbiologie
Wie ist die DNA/RNA aufgebaut?
Phosphatrest
Zucker
Basen
Was ist der Unterschied zwischen dem Zucker bei RNA und DNA? wie heissen sie?
DNA: Desoxyribose
RNA Ribose
Bei der RNA befindet sich auf dem 2' ein OH.
Bei der DNA befindet sich auf dem 2' ein H
Wa sist der Unterschied zwischen DNA und RNA in bezug auf die Basen? Wie heissen sie?
Statt Adenin+Thymin wird Adenin+Uracil verbunden
Wo befindet sich der 3' und 5' auf der DNA/RNA?
Wie und wie stark sind die zwei DNA/RNA einzelstränge miteinander Verbunden?
Wasserstoffbrücken:
Thymin - Adenein -> 2 Wasserstoffbrücken
Cytosin - Guanin -> 3 Wasserstoffbrücken
Wo kommt die DNA überall vor?
Eukaryonten:
-Zellkern
-Mitochodrien
-Chloroplasten
Bakterien
einige Viren
Welche Arten von RNA gibt es?
(5, 3können)
mRNA:
-messenger RNA
-transportiert die genetische Information vom Orti Ihrer Speicherung (Chromosom) zum Ort ihrer konkretisierung (Ribosomen)
tRNA:
-transfer RNA
-transportiert die Aminosäuren zu den Ribosomen, wo die Proteine synthetisiert werden
rRNA:
-ribosomale RNA
-Bestandteile der Ribosomen
snRNA:
-small nuclear RNA
snoRNA:
-small nucleolar RNA
5 Unerschiede Eukaryonten / Prokaryonten
Zellkern
Chromosom
Genaufbau
Plasmide
Ribosomen
Wie ist der Genaufbau von Prokaryonten?
Welche Funktionen haben die einzelnen Strukturen?
Promotor?
Transkriptionseinheit?
Terminator
Codierende Sequenz?
Promotor:
-In diesem Bereich bindet die RNA‐Polymerase an die DNA und startet mit der Synthese der mRNA
Transkriptionseinheit:
-Dieser Bereich des Gens wird für die Herstellung der mRNA verwendet. Die Transkriptionseinheit lässt sich weiter unterteilen
codierende Sequenz:
-enthält die eigentliche Information für die Polypeptidsynthese. Davor und dahinter hat es einen nichttranslatierten 5'‐ und 3'‐Bereich.
Terminator:
-er definiert, wo die RNA-Synthese beendet wird
Wie ist der Genaufbau von Eukaryonten?
Welche Funktionen haben die einzelnen Strukturen zusätzlich?? Was sind ihre Funktionen?
Auch eukaryotische Gene bestehen aus Promotor, Transkriptionseinheit und Terminator. Als Besonderheit findet bei eukaryotischen Genen zusätzlich:
Exons:
-Kodierende Bereich
-ist nicht zusammenhängend
Introns:
-befinden sich zwischen den Exons
-keine erforderlichen Infos gespeichert
Was ist auser den Exons & Introns noch der Unterschied beim Genaufbau von Pro / Eukaryonten?
-> in Bezug auf Verwendung der mRNA
Prokaryoten verwenden die mRNA direkt für die Translation. Bei Eukaryoten durchläuft die frisch transkribierte mRNA zuerst noch eine Prozessierung, sie reift von der pre‐mRNA zur mRNA.
‐ Cap‐Struktur: Am 5'‐Ende wird ein modifizierter Guanosin‐Rest angehängt.
‐ Splicing: Die Introns werden herausgeschnitten, es entsteht eine zusammenhängende codierende Sequenz.
‐ Poly[A]‐Schwanz: Am 3'‐Ende werden zahlreiche Adenosin‐Reste angefügt.
Definition Gen
Ein Gen ist ein DNA‐Abschnitt, der die Information zur Herstellung eines RNA‐Moleküls (tRNA, rRNA, usw.) oder eines Proteins trägt.
Formen der Genregulation bei Prokaryoten
Die Regulation der Genexpression in ihrer einfachsten Form ist eigentlich gar keine. Zahlreiche Enzyme des Grundstoffwechsels werden permanent von der Zelle benötigt, beispielsweise für die Energieversorgung. Die entsprechenden Gene (housekeeping genes) werden deshalb kontinuierlich oder konstitutiv exprimiert.
Im Gegensatz dazu gibt es Proteine, die nur unter bestimmten Bedingungen gebraucht werden. Die zugehörigen Gene werden sinnvollerweise erst dann exprimiert, wenn die Bedingungen auch eintreten. Kontrolliert wird die Expression solcher Gene über zwei gegensätzliche Prinzipien:
Positive Regulation
Negative Regulation
Formen der Genregulation
Positive Regulation:
Ein Aktivatorprotein bindet an den Promotor und ermöglicht damit der RNA‐Polymerase die Transkription zu starten. Ohne Aktivator ist das Gen inaktiv.
Negative Regulation
Ein Repressorprotein bindet an einen bestimmten Bereich des Promotors (Operator) und verhindert so die Transkription. Durch den entsprechenden Induktor verändert sich die räumliche Struktur des Repressors und er löst sich von der DNA ab. Damit ist der Promotor frei und die RNA‐ Polymerase kann die Transkription des Gens initiieren.
Das lac‐Operon von Escherichia coli
Das Bakterium Escherichia coli lebt im Darm von Säugetieren. Es ernährt sich von Glucose, Lactose und anderen Nährstoffen, die es im Verdauungstrakt vorfindet. Je nach Mahlzeit, die sie einnehmen, ändert sich auch das Nahrungsangebot für E. coli.
Trinken sie ein Glas Milch, benötigt E. coli zwei Enzyme, um das darin enthaltene Disaccharid Lactose zu verwerten:
Galactosidase (lacZ)
Permease (lacY)
Negativen Regulation des lac‐Operons
In Abwesenheit von Lactose bindet dieses Tetramer an den Operator des lac‐Operons.
Dadurch wird die Transkription blockiert:
-> der gebundene Repressor verhindert, das die RNA‐ Polymerase mit der Transkription beginnen kann.
->Ist Lactose vorhanden, bindet sie an den Repressor. Der Weg für die RNA‐Polymerase ist frei und die Gene lacZ, lacY und lacA können exprimiert werden.
Positive Regulation des lac‐Operons
Wann tritt sie in Aktion? Wiso?
tritt dann in Aktion, wenn neben Lactose auch Glucose vorhanden ist. Für die Zelle ökonomisch sinnvoll, wenn die lac‐Gene abgeschaltet bleiben. Die Biosynthese der Galactosidase, Permease und Transacetylase ist energetisch kostspielig und bei ausreichender Verfügbarkeit von Glucose nicht erforderlich.
Definition Plasmide
Plasmide sind kleine, in der Regel ringförmige, autonom replizierende, doppelsträngige DNA‐Moleküle, die in Bakterien und in Archaeen vorkommen können, aber nicht zum Bakterienchromosom (Kernäquivalent) zählen, also extrachromosomal vorliegen.
Welche vier Arten von Plasmiden gibt es?
Resistenzplasmide:
-tragen Gene, welche die bakterielle Zelle gegenüber einem oder mehreren Antibiotika resistent machen
-können zum Beispiel durch Konjugation besonders leicht auf andere Stämme oder Arten übertragen werden
Virulenzplasmide:
-enthalten Gene, welche letzlich die Besiedlung von Wirtsgewebe ermöglichen. Beispiele aus der Medizin: Erkennen und binden an eine Schleimhautoberfläche oder das Eindringen in eine Darmzelle
Abbauplasmide:
-ermöglichen die Produktion von Enzymen, welche den Abbau von Substanzen ermöglichen
Fertilitätsplasmide:
-Die darauf enthaltenen Gene codieren für Proteine, welche den Austausch von DNA zwischen Bakterienzellen via Konjugation ermöglichen. Nur Zellen, welche über ein F-Plasmid verfügen, können DNA auf eine andere Zelle übertragen.
Was bedeutet Klonieren in bezug auf Gentechnologie
Man spricht von klonieren, wenn ein DNA‐Abschnitt in einen Träger (Vektor) eingebaut wird, um ihn auf diese Weise in einer Wirtszelle vermehren zu können. Es geht also nur um die Vervielfältigung eines DNA‐Fragmentes und nicht um die Vermehrung von ganzen Organismen
Was ist ein Vektor?
Vektoren sind doppelsträngige DNA‐Moleküle, die als Träger für ein zu klonierendes DNA‐Fragment verwendet werden. Auf diese Weise verpackt, kann man das klonierte DNA‐Fragment in Wirtszellen vermehren und leicht in grossen Mengen wieder isolieren.
Was/Wer kommt für die Wirtszelle beim Klonieren oft in Frage? (2)
Mikroorganismen wie E. coli oder Hefen
Es gibt verschiedene Klassen von Vektoren. Sie unterscheiden sich hauptsächlich darin, dass sie verschieden grosse DNA‐Abschnitte aufnehmen können. Im Laboralltag ist der wichtigste Vertreter aber sicherlich das ____?
Plasmid
Die drei Grundkomponenten, die auf jedem Plasmid vorhanden sind?
1) Der Replikationsursprung (ori vom engl. origin of replication) ermöglicht die
Vermehrung des Plasmids in der Zelle
2) Der Selektionsmarker stellt sicher, dass nur Bakterien wachsen können, die
über mindestens eine Kopie des Plasmids verfügen.
3) Die multiple cloning site (MCS) ist ein kurzer Abschnitt auf dem Plasmid, der möglichst viele Restriktionsschnittstellen enthält. Hier wird das zu klonierende DNA‐Fragment in den Vektor eingeführt
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Lernkarten
Wie ist die DNA/RNA aufgebaut?
Phosphatrest
Zucker
Basen
Was ist der Unterschied zwischen dem Zucker bei RNA und DNA? wie heissen sie?
DNA: Desoxyribose
RNA Ribose
Bei der RNA befindet sich auf dem 2' ein OH.
Bei der DNA befindet sich auf dem 2' ein H
Wa sist der Unterschied zwischen DNA und RNA in bezug auf die Basen? Wie heissen sie?
Statt Adenin+Thymin wird Adenin+Uracil verbunden
Wo befindet sich der 3' und 5' auf der DNA/RNA?
Wie und wie stark sind die zwei DNA/RNA einzelstränge miteinander Verbunden?
Wasserstoffbrücken:
Thymin - Adenein -> 2 Wasserstoffbrücken
Cytosin - Guanin -> 3 Wasserstoffbrücken
Wo kommt die DNA überall vor?
Eukaryonten:
-Zellkern
-Mitochodrien
-Chloroplasten
Bakterien
einige Viren
Welche Arten von RNA gibt es?
(5, 3können)
mRNA:
-messenger RNA
-transportiert die genetische Information vom Orti Ihrer Speicherung (Chromosom) zum Ort ihrer konkretisierung (Ribosomen)
tRNA:
-transfer RNA
-transportiert die Aminosäuren zu den Ribosomen, wo die Proteine synthetisiert werden
rRNA:
-ribosomale RNA
-Bestandteile der Ribosomen
snRNA:
-small nuclear RNA
snoRNA:
-small nucleolar RNA
5 Unerschiede Eukaryonten / Prokaryonten
Zellkern
Chromosom
Genaufbau
Plasmide
Ribosomen
Wie ist der Genaufbau von Prokaryonten?
Welche Funktionen haben die einzelnen Strukturen?
Promotor?
Transkriptionseinheit?
Terminator
Codierende Sequenz?
Promotor:
-In diesem Bereich bindet die RNA‐Polymerase an die DNA und startet mit der Synthese der mRNA
Transkriptionseinheit:
-Dieser Bereich des Gens wird für die Herstellung der mRNA verwendet. Die Transkriptionseinheit lässt sich weiter unterteilen
codierende Sequenz:
-enthält die eigentliche Information für die Polypeptidsynthese. Davor und dahinter hat es einen nichttranslatierten 5'‐ und 3'‐Bereich.
Terminator:
-er definiert, wo die RNA-Synthese beendet wird
Wie ist der Genaufbau von Eukaryonten?
Welche Funktionen haben die einzelnen Strukturen zusätzlich?? Was sind ihre Funktionen?
Auch eukaryotische Gene bestehen aus Promotor, Transkriptionseinheit und Terminator. Als Besonderheit findet bei eukaryotischen Genen zusätzlich:
Exons:
-Kodierende Bereich
-ist nicht zusammenhängend
Introns:
-befinden sich zwischen den Exons
-keine erforderlichen Infos gespeichert
Was ist auser den Exons & Introns noch der Unterschied beim Genaufbau von Pro / Eukaryonten?
-> in Bezug auf Verwendung der mRNA
Prokaryoten verwenden die mRNA direkt für die Translation. Bei Eukaryoten durchläuft die frisch transkribierte mRNA zuerst noch eine Prozessierung, sie reift von der pre‐mRNA zur mRNA.
‐ Cap‐Struktur: Am 5'‐Ende wird ein modifizierter Guanosin‐Rest angehängt.
‐ Splicing: Die Introns werden herausgeschnitten, es entsteht eine zusammenhängende codierende Sequenz.
‐ Poly[A]‐Schwanz: Am 3'‐Ende werden zahlreiche Adenosin‐Reste angefügt.
Definition Gen
Ein Gen ist ein DNA‐Abschnitt, der die Information zur Herstellung eines RNA‐Moleküls (tRNA, rRNA, usw.) oder eines Proteins trägt.
Formen der Genregulation bei Prokaryoten
Die Regulation der Genexpression in ihrer einfachsten Form ist eigentlich gar keine. Zahlreiche Enzyme des Grundstoffwechsels werden permanent von der Zelle benötigt, beispielsweise für die Energieversorgung. Die entsprechenden Gene (housekeeping genes) werden deshalb kontinuierlich oder konstitutiv exprimiert.
Im Gegensatz dazu gibt es Proteine, die nur unter bestimmten Bedingungen gebraucht werden. Die zugehörigen Gene werden sinnvollerweise erst dann exprimiert, wenn die Bedingungen auch eintreten. Kontrolliert wird die Expression solcher Gene über zwei gegensätzliche Prinzipien:
Positive Regulation
Negative Regulation
Formen der Genregulation
Positive Regulation:
Ein Aktivatorprotein bindet an den Promotor und ermöglicht damit der RNA‐Polymerase die Transkription zu starten. Ohne Aktivator ist das Gen inaktiv.
Negative Regulation
Ein Repressorprotein bindet an einen bestimmten Bereich des Promotors (Operator) und verhindert so die Transkription. Durch den entsprechenden Induktor verändert sich die räumliche Struktur des Repressors und er löst sich von der DNA ab. Damit ist der Promotor frei und die RNA‐ Polymerase kann die Transkription des Gens initiieren.
Das lac‐Operon von Escherichia coli
Das Bakterium Escherichia coli lebt im Darm von Säugetieren. Es ernährt sich von Glucose, Lactose und anderen Nährstoffen, die es im Verdauungstrakt vorfindet. Je nach Mahlzeit, die sie einnehmen, ändert sich auch das Nahrungsangebot für E. coli.
Trinken sie ein Glas Milch, benötigt E. coli zwei Enzyme, um das darin enthaltene Disaccharid Lactose zu verwerten:
Galactosidase (lacZ)
Permease (lacY)
Negativen Regulation des lac‐Operons
In Abwesenheit von Lactose bindet dieses Tetramer an den Operator des lac‐Operons.
Dadurch wird die Transkription blockiert:
-> der gebundene Repressor verhindert, das die RNA‐ Polymerase mit der Transkription beginnen kann.
->Ist Lactose vorhanden, bindet sie an den Repressor. Der Weg für die RNA‐Polymerase ist frei und die Gene lacZ, lacY und lacA können exprimiert werden.
Positive Regulation des lac‐Operons
Wann tritt sie in Aktion? Wiso?
tritt dann in Aktion, wenn neben Lactose auch Glucose vorhanden ist. Für die Zelle ökonomisch sinnvoll, wenn die lac‐Gene abgeschaltet bleiben. Die Biosynthese der Galactosidase, Permease und Transacetylase ist energetisch kostspielig und bei ausreichender Verfügbarkeit von Glucose nicht erforderlich.
Definition Plasmide
Plasmide sind kleine, in der Regel ringförmige, autonom replizierende, doppelsträngige DNA‐Moleküle, die in Bakterien und in Archaeen vorkommen können, aber nicht zum Bakterienchromosom (Kernäquivalent) zählen, also extrachromosomal vorliegen.
Welche vier Arten von Plasmiden gibt es?
Resistenzplasmide:
-tragen Gene, welche die bakterielle Zelle gegenüber einem oder mehreren Antibiotika resistent machen
-können zum Beispiel durch Konjugation besonders leicht auf andere Stämme oder Arten übertragen werden
Virulenzplasmide:
-enthalten Gene, welche letzlich die Besiedlung von Wirtsgewebe ermöglichen. Beispiele aus der Medizin: Erkennen und binden an eine Schleimhautoberfläche oder das Eindringen in eine Darmzelle
Abbauplasmide:
-ermöglichen die Produktion von Enzymen, welche den Abbau von Substanzen ermöglichen
Fertilitätsplasmide:
-Die darauf enthaltenen Gene codieren für Proteine, welche den Austausch von DNA zwischen Bakterienzellen via Konjugation ermöglichen. Nur Zellen, welche über ein F-Plasmid verfügen, können DNA auf eine andere Zelle übertragen.
Was bedeutet Klonieren in bezug auf Gentechnologie
Man spricht von klonieren, wenn ein DNA‐Abschnitt in einen Träger (Vektor) eingebaut wird, um ihn auf diese Weise in einer Wirtszelle vermehren zu können. Es geht also nur um die Vervielfältigung eines DNA‐Fragmentes und nicht um die Vermehrung von ganzen Organismen
Was ist ein Vektor?
Vektoren sind doppelsträngige DNA‐Moleküle, die als Träger für ein zu klonierendes DNA‐Fragment verwendet werden. Auf diese Weise verpackt, kann man das klonierte DNA‐Fragment in Wirtszellen vermehren und leicht in grossen Mengen wieder isolieren.
Was/Wer kommt für die Wirtszelle beim Klonieren oft in Frage? (2)
Mikroorganismen wie E. coli oder Hefen
Es gibt verschiedene Klassen von Vektoren. Sie unterscheiden sich hauptsächlich darin, dass sie verschieden grosse DNA‐Abschnitte aufnehmen können. Im Laboralltag ist der wichtigste Vertreter aber sicherlich das ____?
Plasmid
Die drei Grundkomponenten, die auf jedem Plasmid vorhanden sind?
1) Der Replikationsursprung (ori vom engl. origin of replication) ermöglicht die
Vermehrung des Plasmids in der Zelle
2) Der Selektionsmarker stellt sicher, dass nur Bakterien wachsen können, die
über mindestens eine Kopie des Plasmids verfügen.
3) Die multiple cloning site (MCS) ist ein kurzer Abschnitt auf dem Plasmid, der möglichst viele Restriktionsschnittstellen enthält. Hier wird das zu klonierende DNA‐Fragment in den Vektor eingeführt
