Biologie - 1. Semester ZHAW
Biologie im 1. Semester des Studiums Biotechnologie an der ZHAW Wädenswil. Es wird keine Verantwortung für Vollständigkeit und Richtigkeit der Kärtchen übernommen. Fragen und Anregungen bitte an silvannessler@gmail.com.
Biologie im 1. Semester des Studiums Biotechnologie an der ZHAW Wädenswil. Es wird keine Verantwortung für Vollständigkeit und Richtigkeit der Kärtchen übernommen. Fragen und Anregungen bitte an silvannessler@gmail.com.
Was passiert mit dem Pyruvat vor dem Citratzyklus und was passiert in diesem?
- Pyruvat wird ein C-Atom abgespalten und als CO2 abgeatmet. Das restliche 2-C Molekül wird an Acetyl-Co-A gebunden.
- Das an Acetyl-Co-A gebundenes 2-C Molekül wird mit Oxalessigsäure (4-C Molekül) wird zu einem 6-C-Molekül umgewandelt.
- Dem entstandenen 6-C Molekül werden nun 2 C abgenommen und als CO2 abgeatmet
- Die dabei frei werdenden Elektronen werden von NAD+ und FAD aufgenommen
- Bei der Reaktion wird pro Zuckermolekül 2 GTP, 2 ATP, 6 NADH und 2 FADH2 gebildet
- Pro Zuckermolekül muss der Zyklus zweimal Durchlaufen werden
Wie ist die Gleichung vom Citratzyklus pro Pyruvat?
Acetyl-Co-A + 3 NAD+ + FAD + GDP + P → 2 CO2 Acetyl-Co-A + NADH/H+ + FADH2 + GTP
Was ist die Atmungskette?
- Abschluss der Zellatmung
- Die Coenzyme NADH/H+ und FADH2 geben Elektronen an die Elektronentransportkette ab. Diese generiert einen Protonengradienten, der für die ATP-Synthese benötigt wird.
Wie funktioniert die Atmungskette genau?
- NADH/H+ gibt die Elektronen an die NADH Dehydrogenase ab. Zusätzlich zu den zwei Elektronen werden zwei Protonen mittransportiert.
- Mit dem Enzym Ubiquinone werden die Elektronen an den Cytochrom-b-Komplex befördert.
- Von dort werden die Elektronen einzeln über Cytochrom-C an den Cytochrom-Oxidasen-komplex weitergegeben. Bei diesem Transport werden wieder pro Elektron ein Proton mittransportiert.
- Beim Cytochrom-Oxidasen-Komplex reagieren vier Elektronen mit 2 Sauerstoff und 8 Wasserstoffionen. Es entstehen 2 H2O und 4 H+, welche in den intermembranraum gepumpt werden.
- ATP-Syntase verwendet nun den Protonengradienten, um ATP aus ADP + P zu synthetisieren.
- Pro Glucose werden ungefähr 30-32 ATP gebildet.
Wie synthetisiert die ATP-Syntase aus dem Protonengradienten ATP?
1. Ein H+ betritt die ATP Syntase
2. Auf der anderen Seite der Membran wird ein H+ in den Innenraum abgegeben.
3. Der ATP-Syntase Körper (3) wird dabei gedreht
Nach dem Durchlauf von 3 H+ ist genug Energie für die Synthese eines ATP vorhanden
Was ist das Prinzip der alkoholischen Gärung?
- Wenn den Mitochondrien kein Sauerstoff zur Verfügung steht, können die Elektronen, die bei der Herstellung von Pyruvat anfallen, nicht mehr auf das O2-Molekül übertragen werden.
- NADH/H+ staut sich, weil die Elektronen kein Wasser mehr bilden können. Deshalb wird es für den Aufbau von Lactat (Milchsäure) benötigt. Es wird demnach kein CO2 gebildet
- Bei der Gärung, wie sie von Hefen gemacht wird, wird statt Lactat Alkohol gebildet
- Bei der Gärung wird jedoch CO2 frei, weil das Pyruvat zuerst zu Acetaldehyd abgebaut wird, wobei CO2 frei wird
Was ist die generelle Bedeutung der Photosynthese?
- Bei der Photosynthese wird durch die Umwandlung von Lichtenergie durch Organismen chemische Energie hergestellt
- Es werden energiereiche, organische Verbindungen aus energiearmen, anorganischen Verbindungen aufgebaut.
- Die Photosynthese ist der zentrale Prozess im globalen Ökosystem
Wo läuft die Photosynthese ab und was ist die entsprechende Gleichung?
- läuft in den Chloroplasten ab
- Die erste Teilreaktion läuft dabei an der Thylakoidmembran ab. Dabei wird ein Protonengradient, der von der ATP-Syntase genutz werden kann. Zusätzlich entsteht NADPH
- Die zweite Teilreaktion ist der Calvin-Zyklus, bei dem ATP und NADPH für die Synthese von Zucker benutzt wird.
Was ist das Prinzip der Licht und Dunkelreaktion?
Lichtreaktion:
- Produktion von ATP und NADPH
Dunkelreaktion:
- ATP liefert die Energie für die Kohlenstofffixierung vom CO2 in organiche Moleküle und schliesslich Zucker
- Sie ist jedoch nur Lichtunabhänig, vom vorhandensein von ATP und NADPH abhängig
Wieso erscheinen Blätter grün und welchen zusammenhang zwischen Wellenlänge und Energie gibt es?
- Für die Photosynthese wird blaues und rotes Licht benötigt. Alle andere Wellenlängen (grünes Licht) werden nicht absorbiert und werden daher reflektiert.
- Sichbares Licht begrenzt sich auf die Wellenlängen 380-750 nm. Es gilt E = 1/λ, wobei λ die Wellenlänge in nm ist. Kleine Wellenlängen haben also viel Energie.
Wozu wird die Elektronentransportkette bei Chloroplasten verwendet?
- Läuft an der Thylakoidmembran ab
- Durch die Elektronentransportkette wird ein Protonengradient und NADPH und ATP erzeugt, welche für den Aufbau von Glucose gebraucht werden können
Wie funktioniert die Elektronentransportkette?
- Elektronen werden im Photosystem 2 angeregt: Photonen regen Chlorophyl in den Photosystemen an, die entstehende Resonanz wird auf P680 übertragen, das zu P680+ (bzw. P700 und P700+ bei PS 1). Es wird jeweils ein Elektron auf Plastoquinone Qb übertragen.
- Wenn Plastoquinone Qb zwei Elektronen hat, wandert es zum Cytochromkomplex. Bei diesem Schritt werden insgesamt 4 Protonen in das Strome gepumpt.
- Vom Cytochromkomplex werden die Elektronen (jeweils 2) über Plastocyanin zum Photosystem 1 transportiert.
- Dort werden sie erneut angeregt (einzeln).
- Die angeregten Elektronen werden nun von Ferredoxin zur Ferredoxin-NADP-Reductase transportiert. Dort wird mit diesen zwei Elektronen NADPH gebildet.
- Es entsteht ein Protonengradient von 6 H+ pro Durchlauf.
Welche drei Phasen gibt es im Calvin Zyklus und wofür wird dieser gebraucht?
- Der Calvin Zylkus wird benötigt, um CO2 zu Zucker zu fixieren.
- Kohlenstofffixierung
- Reduzierung
- Regeneration
Was passiert bei der Kohlenstoffixierung?
- Eintrag von 3 CO2
- fixierung durch RibisCO (oder PEP-Caboxylase, bei C4 Pflanzen) mit RuBP zu 3 instabilen 6-C intermedianten
- Die 6-C Intermedianten zerfallen in 6 3-C Molekülen
Was passiert bei der Reduzierung?
- Den 3-C Molekülen werden mit 6 ATP jeweils ein zweites Phophat angehängt
- Diesen Molekülen wird die Energie von 6 NADPH übergeben. Das Phosphat spaltet sich wieder ab.
- Von den 6 3-C Molekülen (mit höherer Energie) wird pro Zyklus jeweils ein Molekül abgespalten. Nach zwei Durchgängen kann damit ein Molekül Glucose aufgebaut werden.
Was passiert bei der Regeneration?
- Die 5 3-C Moleküle werden nun mit 3 ATP zu 3 5-C Molekülen umgebaut. Dabei werden 2 Phosphate abgespalten. Der Zyklus beginnt anschliessend von vorn
- Der Prozess braucht 3 ATP
Was ist der Nachteil von C3-Pflanzen gegenüber von C4 und CAM-Pflanzen?
- Das Enzym RubisCO ist in C3 Pflanzen zu finden.
- Diese Pflanzen haben den Nachteil, dass sie die Spaltöffnungen an heissen Tagen verkleinert werden müssen, um Wasserverlust zu vermeiden.
- Dadurch wird jedoch auch weniger CO2 aufgenommen, wodurch weniger Zucker produziert wird.
- In C4 und CAM Pflanzen ist der Calvin Zyklus (inklusive Kohlenstofffixierung) optimiert.
Welchen Vorteil haben die C4 Pflanzen?
- Anstatt RubisCO wird PEP-Carboxylase für die Kohlenstoffixierung verwendet. Diese hat eine höhere CO2-Affinität, wodurch auch geringere Mengen CO2 fixiert werden können.
- Andere Blattanatomie: die Kohlenstofffixierung und der Calvin Zyklus sind räumlich getrennt: Kohlenstofffixierung findet in Mesophylzellen und der Calvin Zyklus in den Bündelscheidezellen.
- In den Mesophylzellen wird CO2 durch die PEP-Carboxylase an PEP (Phosphoenolpyruvat) gebunden. Dieses wandert als Malat (Apfelsäure) in die Chloroplasten und zerfällt dort in Pyruvat und CO2
- Dieses CO2 wird anschliessend in den Calvinzyklus eingespeist (in den Bündelscheidezellen, dort mit RubisCO)
- PEP Carboxylase kann im Vergleich zu RubisCO kein Sauerstoff fixieren, was zu einer höheren Produktivität führt.
Welchen Vorteil haben CAM-Pflanzen?
- öffnen Spaltöffnungen nur Nachts, um CO2 aufzunehmen.
- CO2 wird an PEP (3-C Molekül) gebunden und über Oxalacetat zu Malat umgewandelt.
- Malat wird aktiv in der Vakuole gespeichert.
- Tagsüber diffundiert das Malat ins Cytoplasma und wird dort durch CO2 und NADPH/H+ Abgabe zu Pyruvat umgewandelt. Pyruvat wird anschliessend unter ATP Verbrauch zu PEP umgewandelt.
- Das frei gewordene CO2 wird dabei in den Calvin-Zyklus geschleust.
Was sind die Unterschiede von C4 zu CAM Pflanzen?
C4-Pflanzen:
- CO2 fixierung Tagsüber
- Getrennte Zellen für Kohlenstofffixierung und Calvin-Zyklus
CAM-Pflanzen:
- CO2 fixierung nur Nachts
- Gemeinsame Zellen für Kohlenstofffixierung und Calvin Zyklus
Was sind die Unterschiede zwischen Eukaryoten und Prokaryoten?
Eukaryoten:
- haben Zellorganelle (abgetrennte Reaktionsräume)
- 46 Chromosome (beim Menschen)
- Plastide
- Zellkern
- generell grosse Zellen
- relativ komplexe Zellen
Prokaryoten:
- keine Zellorganelle
- 1, manchmal 2 Chromosome
- Plastide (ringförmige DNA)
- kein Zellkern
- kleine Zellen
- einfacher strukturiert
Was ist die Bedeutung von DNA?
- Erbfaktoren bestehen aus DNA, sie werden von Eltern verebt
- Chromosome beherbergen tausende Gene
- DNA steuert Wachstum und Erhalt eines Organismus
- Je nach Zelle werden verschiedenen Gene exprimiert, obwohl überall das gleiche Erbgut vorliegt. Dieser Vorgang ist durch die methylierung der Promoterregionen reguliert.
In welche drei Domänen können Organismen eingeteilt werden?
- Eukarya
- Archaea
- Bacteria
Welches sind die grundlegeneden Eigenschaften von Wasser?
- biologischer Grundstoff der Erde
- wird von allen Lebewesen benötigt (Zellen bestehen aus 70-95 % Wasser)
- Durch die Polarität von Wasser können H-Brücken ausgebildet werden
Welche Eigenschaften von Wasser ermöglichen Leben?
- Kohäsion (Anziehungskräfte von Wasserolekülen untereinander)
- Adäsion (Anziehungskräfte zwischen anderen Stoffen (Beispiel Kapillaren in Bäumen))
- Hohe spez. Wärmekapazität (kann gut Temperatur ausgleichen, schafft bedingung für marines Leben)
- Ausdehnung beim Gefrieren (ansonsten wären Polkappen durchgefroren)
- Vielseitigen Lösungsmittel
Welche Bedeutung haben Wasserstoffbrücken?
Wasserstoffbrücken geben Energie ab, wenn sie sich bilden und nehmen Energie auf, wenn sie sich auflösen. Dadurch können sie Temperaturschwankungen gut ausgleichen.
Wieso ist Wasser ein gutes Lösungsmittel?
Wasser ist ein polares Molekül. Bei ionischen Verbundungen ist deshalb jedes Molekül von einer Wasserschicht umgeben. uch Zucker oder Proteine sind zumindest teilweise Wasserlöslich.
Welches sind die Eigenschaften und die Bedeutung von Kohlenstoff?
- Sämtliche Lebewesen bestehen aus chemischen Verbindungen mit Kohlenstoff als Grundlage.
- Kohlenstoff kann vier Bindungen eingehen, weshalb komplexe Bildungen möglich sind.
- Kohlenstoff ist der Grundbaustein von DNA, Kohlenhydraten etc.
Welche funktionellen Gruppen gibt es?
- -OH: Hyrdoxylgruppe
- -CO: Carbonylgruppe
- -COOH: Carboxylgruppe
- -NH2: Aminogruppe
- -SH: Sulfhydrylgruppe
- -PO3-: Phosphorylgruppe
- -CH3 Methylgruppe
Welche Bedeutung haben Funktionelle Gruppen?
Funktionelle Gruppen nehmen Einfluss auf die Molekülform und damit auf die physikalischen Eigenschaften. Bsp. Östrogen und Testosteron: praktisch gleiches Grungerüst, jedoch andere funktionelle Gruppen, weshalb das Hormon ganz unterschiedliche Sachen bewirkt.
Welche Arten von Polymeren gibt es?
- Kohlenhydrate
- Lipide
- Proteine
- Nucleinsäuren
- (organische Cofaktoren)
Wie sind Polymere aufgebaut?
Polymere sind aus tausenden von Monomeren aufgebaut. Monomere können beispielsweise Glucosemoleküle sein. Die Struktur der Polymere ist für deren Funktion zugeschnitten.
Wie ist alpha Glucose aufgebaut?
Wie ist Saccharose aufgebaut?
Welche Funktionen haben Polysaccharide?
Polysaccharide dienen als Speichestoff (Amylose, Amylopektin etc.) oder als Baumaterial (Cellulose)
Die Struktur der Polymere wird dabei durch die Art der glycosidischen Verknüpfung bestimmt (a1,2; a1,4 etc.)
Stärke in Pflanzen besteht vollständig aus Glucose-Monomeren, wodurch sie sehr gut verwertbar sind.
Zellwände bestehen aus beta-1,4 glykosidisch verknüpften Glucoseeinheite, welche für den Menschen nicht verdaubar sind (Kühe haben dafür Bakterien).
Was sind die Eigenschaften von Lipiden?
- keine Polymere
- schlecht/gar nicht wasserlöslich und dementsprechend hydrophob
- wichtigste Vertreter sind: Fette, Phospholipide und Steroide
Wie sind Fette aufgebaut?
Was sind die Unterschieden von gesättigten zu ungesättigten Fettsäuren?
gesättigte Fettsäuren:
- keine Doppelbindungen
- relativ hoher Schmelzpunkt
- maximale Anzahl H-Atome
ungesättigte Fettsäuren:
- mind. eine Doppelbindung
- erniedrigen Schmelzpunkt des Fetts
Wie sind Phospoholipide aufgebaut und welche Eigenschaften haben sie?
- Phospholipide sind Bausteine der Zellmembran
- tragen nur 2 Acrylreste (3. Hydroxylfunktion mit Orthophosphatmolekül verestert)
- Fettsäuregruppe ist hydrophil, Phosphosäuregruppe ist hydrophil
Wie ist die prinzipielle Funktionsweise von Enzymen?
- Enzyme sind katalytisch wirksame Proteine, d.h. sie beschleunigen chemische Reaktionen.
- Enzyme sind unverbräuchlich.
- haben einen aktiven Bereich, bei dem das Substratmolekül gebunden wird und während der Reaktion umgesetzt wird.
- benötigen oft einen Kofaktor (beispiel Mg2+).
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Cartes-fiches
Welche Aufgaben haben Mikrofilamente?
- 7 nm
- verdrillte Doppelketten aus Actinmonomeren
- gleichen Zugspannung aus
- 3-D Netzwerk wird Cortex genannt
- bilden (bspw. im Darm) Mikrovili, Oberflächenvergrössernde Ausstülpungen
- Mikrofilamente, die Bewegung verursachen können enthalten zusätzliche Myosin
Welche Aufgaben habe Intermediärfilamente?
- 8-12 nm
- Schienensystem für Vesikel
- Stützen und halten Organelle in Place
- sind dauerhafter als Mikrofilamente und Mikrotubuli
Vergleich der verschiedenen Organelle
- Zellkern: Chromosome, Nucleotid (Biosynthese der Rbiosomen), Poren
- Ribosom: Proteinbiosynthese
- gER: Lipidbiosynthese, KH-Stoffwechsel, Ca-Speicher, Modifikation von Wirkstoffen
- rER: Synthese von Organellproteinen, Phospholipiden, anfang Glykoproteinbildung, Vesikel- und Membranfabrik
- Golgi-Apparat: Proteinmodifikation, Glykoproteinprozessierung, Synthese Polysaccharide, Zucker anhängen, Weiterverarbeitung Phospholipide, Vesikel (auch zum ER). Faltung und aktivation von Proteinen
- Lysosom: Verdau
- Vakuole: Verdau, Stoffspeicher, Druckregulierung, Zellschutz etc.
- Chloroplast: Photosynthese
- Peroxisom: H2O2- Produktion
Was sind die Vor- und Nachteile eines Systems mit Organellen für eine Zelle?
Zellen erhalten durch Organelle abgetrennte Reaktionsräume. Damit lassen sich nicht kompatible Reaktionen in der selben Zelle ablaufen (in verschiedenen Organellen).
Nachteile: NA
Wie sind Zell-Zell Verbindungen aufgebaut und was sind ihre Funktion?
- Tierische Zellen weisen eine extratelluläre Matrix aus (ECM) sie besteht aus:
- Collagen
- Proteoglykan
- Fibronectin
- Die Proteine (Fibronectine) in der ECM binden an Integrine (Proteine in der Zellmembran)
- Zellen sind untereinander VErbunden, was eine Kommunikation erlaubt. Dabei gibt es verschiedene Typen:
- Plasmodesmen
- tight junctions
- Desmosome
- gap junctions
Welche Aufgaben und Aufbau haben folgende Zell-Zell Verbindungen?
- Plasmodesmen
- tight junctions
- Desmosomen
- gap junctions
Plasmodesmen:
- Kanäle, die die Zellwand durchstossen (Pflanzenzellen)
- Wasser und gelöste, niedermolekulare Stoffe können hindurchdiffundieren
tight junctions:
- "Gürtel" in der Plasmamembran
- nicht durchgehend in der Zelle, sondern nur in der Membran->Stofffluss durch die Zelle wird gewährleistet
- mehrere Zellen nebeneinander (Darm, Gehirnschranke) ergibt sich ein Kontrollierter Stofffluss, erhalten Polarität aufrecht
Desmosomen:
- scheibenartige Verbindungen zwischen zwei Zellen, sind jeweils mit Intermediärfilamenten im Cytoplasma verankert
gap junctions:
- "Plasmodesmen" der tierischen Zellen -> Tunnelproteine für niedermolekulare Stoffe und Zellkommunikation.
Desmosomen und gap junctions sind aufgelockerte Verbindungen, bei denen ein teilweiser Stoffaustausch stattfindet.
Welche Arten von Zell-Zell Kommunikation gibt es und wie funktionieren sie?
=> eher eingeschränkte Kommunikationsweite:
- Gap junctions: Verbindungen von benachbarten Zellen
- Protein-Interaktion für kontaktabhängige Signalübertragung (Wechselwirkungen von Oberflächenproteinen von zwei Zellen)
- Autokrine Signale: Wirken an derselben Zelle, von der sie ausgesendet wurden
- Parakrine Signale: Gehen von einer Zelle aus und diffundieren zu benachbarten Zellen (nur für bestimmte Zellen, die diesen Rezeptor haben)
=>Weitreichende Zellkommunikation:
- Hormone: Werden ins Blut sekretiert und von Zielzellen, die den passenden Rezeptor aufweisen, aufgenommen und darauf gentwortet
- Neurohormone: Werden von Neuronen sezerniert, Zielzellen, die den passenden Rezeptor aufweisen nehmen das Hormon auf und antworten
- Neutrotransmitter: Chemische Signalmoleküle, die vom Neuron in den Transmembralen Raum abgegeben werden
Was sind die Unterschiede zwischen Zellteilung und Zellwachstum?
- Zellwachstum ist ein kontinuierlicher Prozess, bevor sich die Zelle teilen kann, muss sie eine gewisse Grösse erreichen.
- Zellwachstum ist sorgfältig kontrolliert und wird reguliert
- Zellwachstum ist von Wachstumsfaktoren abhängig, die nach Bedarf produziert werden (Parakriner Weg)
- Zellwachstum wird mit verschiedenen Checkpoints validiert
- Zellteilung ist eine diskontinuierliche Erscheinung und ist von Proteinkinasen gesteuert (Phosphorylisation von Proteinen)
- Zellteilung besteht aus Mitose und Cytokinese (Kernteilung und Teilung des Cyctoplasmas)
Aus welchen Phase besteht ein Zellzyklus?
- G1-Phase: Zellwachstum und Vorbereitung der Chromosomen für die Replikation
- S-Phase (Synthese-Phase): DNA wird verdoppelt
- G2-Phase: Zellwachstum und Synthese von Proteinen für die Mitose
- M-Phase: Mitose Phase:
- Prophase
- Prometaphase
- Metaphase
- Anaphase
- Telophase
- (Cytokinese)
Was geschieht in der Prophase?
- Chromosome werden kondensiert
- Kernhülle wird abgebaut
- Aufbau der Mitosespindel (Spindelapparat)
Was geschieht in der Prometaphase?
- Spindelapparat wird aufgebaut
- Anheftung der Kinetochormikrotubuli an die Chromosomen
- Komplette auflösung der Kernhülle
Was geschieht in der Metaphase?
- Anordnung der Chromosome an der Metaphaseplatte
- Spindelapparat verbindet jeweils ein Kinetochor mit den Polen (Kinetochormikotubuli)
- Chromosome sind noch immer in Chromatide gespalten, die sich an den Centromeren verbinden
Was geschieht in der Anaphase?
- Trennng der Chromatide
- Aufteilung der Chromosome auf die Pole (durch Spindelapparat)
Was geschieht in der Telophase?
- Entspiralisierung und Wiederaufbau der Kernhülle
- Abbau des Spindelapparats
- Entstehung eines Chromatingerüsts aus den Chromatinfäden der Chromatide
- Teilung der Zelle an der Äquatorialebene (durch Actin, das die Zelle abschnürt)
Wie ist die Verpackungsdichte der Chromosomen zu erklären?
- Doppelhelix ist 2,5 Mal um Histone gewickelt
- Histone sind anschliessend doppelt in sich selbst verdreht
- Durch diese Superspiralisierte Form kann das Erbgut auf 5 uM gestaucht werden.
Was ist der Unterschied der Zytokinese einer tierischen und einer pflanzlichen Zelle?
- Bei tierischen Zellen wird die Cytokinese durch einen Actinring vollführt
- bei pflanzlichen Zellen ist eine solche Zellteilung nicht möglich:
- Golgi Vesikel transportieren Material zur Zellmitte, wo zunächst die Plasmamembran und anschliessend die Zellwand aufgebaut wird.
Wieso hat die Kontrolle des Zellzyklus eine grosse Bedeutung?
- Bei unerkannten Fehlern während der Zellteilung kann es zu einem unkontrolliertem Wachstum und damit zu Krebs kommen.
- Es muss deshalb gewährleistet werden, dass Fehler zuerst repariert werden, bevor sich die Zelle teilt
- Checkpoints dienen dazu, vor jeder Stufe der Zellteilung die nötigen Stoffe zur Verfügung zu haben
- Die Kontrolle geschieht durch Proteine wie Zykline, zyklinabhängige Kinasen oder Wachstumsfaktoren
Warum gibt es bei der Meiose zwei Zellteilungen?
- In der Meiose wird der Chromosomensatz von diploid zu haploid reduziert. Meiose ist damit eine Reduktionsteilung
- Es entstehen vier unterschiedliche Tochterzellen, statt zwei genetisch identische Schwestezellen, wie bei der Mitose.
Was sind die Unterschiede von der Mitose zur Meiose?
Mitose:
- 2 genetisch Identische Tochterzellen
- eine Zellteilung
- kurze Prophase
- für Wachstum, Entwicklung und Heilung
Meiose:
- vier genetisch verschiedene Tochterzellen (Gametenzellen)
- zwei Zellteilungen (Reduktionsteilung)
- lange Prophase
- Für Fortpflanzung
- gen. Rekombination durch Crossing-over (2-3x pro Chromosom)
Wie kommt es bei der Meiose zu einer genetischen Rekombination vom Erbgut?
- Während der Prophase 1 werden homologe Chromosomenpaare aneinander gelagert und genetisches Material an homologen Stellen der Chromosome ausgetauscht => gen. Rekombination
- Auf jede Tocherzelle werden Chromosome zufällig augeteilt, wodurch es zu genetischer Rekombination kommt
Welche Fehler können während der Meiose auftreten und was sind ihre Folgen?
- Bei einer "non-disjunction" in Meiose 1+2 werden Schwesterchromatide nicht voneinander getrennt
- Bei der Anaphase führt dies zu einem mehrfach vorhandensein des Chromosomensatzes oder einer Monosomie (fehlen einer Kopie eines Chromosoms)
- Die einzigen Lebensfähigen Trisonomien sind 13, 18 und 21
- Die einzige lebensfähige Monosomie ist das Ulrich-Turner Syndrom
Wie hängt der Genotyp eines Organismus mit dessen Phänotpy zusammen? Welche Bezeichnungen werden zum beschreiben dieser Faktoren gebraucht?
- Dominante Merkmale werden beim Phänotyp ausgebildet, auch wenn ein rezessives Merkmal im Genotyp vorliegt.
- Nur bei zwei rezessiven Allelen wird im Phänotyp das rezessive Merkmal ausgeprägt.
- Bei kodominanz werden beide Allele vereint exprimiert. (rote und weisse Blüten ergeben rosa Blüten)
Was sind die Mendelschen Regeln und was sagen sie aus?
1. Uniformitätsregel: Wenn zwei reinerbige Organismen (PP oder pp) gekreuzt werden, wird im F1 (1. Generation) Zustand immer das Dominante Merkmal vererbt (Pp und Pp).
2.Spaltungsregel: Bei der nächsten Generation (F2) wird das rezessive Merkmal zu einem viertel ausgeprägt.
Was versteht man unter Dominanz und Rezessivität?
- Dominanz: Das Merkmal wird auch heterozygot im Phänotyp exprimiert.
- Rezessivität: Das Merkmal wird nur exprimiert, wenn beide Allele (homozygot) das rezessive Allel tragen.
Was versteht man unter unvollständiger Dominanz und Kodominanz?
- unvollständige Dominanz: Der Phänotyp von Hybriden liegt zwischen den beiden Phänotypen der reinerbigen Eltern
- Kodominanz: Die beiden Allele wirken sich unabhängig auf den Phänotypen aus (Beispiel Blutgruppe A und B ergeben AB).
Was versteht man unter Pleiotropie und Epistase?
- Pleiotropie: Ein Gen zeigt mehrere phänotypische Ausprägungen
- Epistase: Ein Gen verändert die phänotypische Expression eines anderen Gens.
Was versteht man unter quantitativen Merkmalen und polygener Vererbung?
- quantitative Merkmale weisen verschiedene Zwischenstufen auf (durch Umwelteinflüsse veränderbar)
- polygene Vererbung: Der Phänotyp setzt sich aus dem Zusammenspiel verschiedener Gene für ein einzelnes Merkmal zusammen.
Vorgehen Kreuzungsschemen
- Werden Allele unabhängig voneinander vererbt? => Wenn ja, dann beide Merkmale ganz Auftrennen und neu anordnen, sonst jeweils die beiden Allele, die gemeinsam vererbt werden aufschreiben.
- Phänotypen zusammenbringen und anschliessend die neuen Phänotypen vergleichen mit der Aufgabenstellung.
Thymin
Adenin
Cytosin
Guanin
Warum hat der DNA Strang eine Richtung?
- Bindung vom Zucker ist entweder am 3. oder 5. C
- Je nachdem, welche Bindung frei ist, wird das Ende als 3'- oder 5'-Ende bezeichnet
- Die verschiedenen Enden geben der DNA eine Richtung
- Polymerase kann nur am 3'- Ende verlängern
- am 5'- Ende kann kein Nukleotid angehängt werden
Welche Proteine/Enzyme werden für die Replikation der DNA benötigt?
- Topoisomerase
- Helicase
- Einzelstrangproteine
- Primase
- Polymerase 1 +3
- Ligase
Was sind Okazaki-Fragmente und wofür werden die benötigt?
- Nach ihrem Erfinder benannt
- kurze RNA-Primer, an den lagging-Strand binden und dort als Startpunkt für die Polymerisation dienen. Wenn diese mit DNA verlängert wurden, werden sie Okazaki Fragment genannt.
- Die Polymerase 3 synthetisiert anschliessend in die "falsche" Richtung bis zum nächsten RNA Primer.
- Die RNA Primer der Okazaki-Fragmente werden anschliessend von der Polymerase 1 durch DNA ausgetauscht
Welche Aufgabe hat die Topoisomerase?
- löst Spannungen der DNA, die entwunden wird, indem sie den Doppelstrang schneidet, dreht und nach der Replikationsgabel wieder kovalent bindet
Welche Aufgabe hat die Helicase?
- bricht die DNA in zwei Einzelstränge auf
Welche Aufgabe haben die Einzelstrangproteine?
- Binden an die Einzelsträngige DNA, um ein erneutes Verdrillen zu verhindern (an beiden Enden, am lagging-Strand jedoch häufiger vorkommend.
Welche Aufgabe hat die Primase?
- katalysiert die Bildung von RNA Primern (okazaki-Fragmente), die der Polymerase als Starpunkt für die Polymerisation dienen.
- Dafür wird die Ursprungs-DNA als Vorlage benutzt
Welche Aufgaben haben Polymerase 1 + 3?
- Polymerase 3 synthetisiert die DNA von der einzelsträngigen DNA-Template
- Polymerase 1 ersetzt die RNA-Primer (Okazaki-Framgente) durch DNA, wofür sie ein freies 3'-Ende braucht, jedoch auch eines hinterlässt
