Genetik

Baut mit einer 5'-3' Exonukleaseaktivität das RNA-Ende ab und schließt dann die entstandene Lücke. Schafft nur 10 Nukleotide/sec. (Dieses Zwischenstück hängt aber bis jetzt nur über Wasserstoffbrücken der Basen dabei - die Ligase verbindet es mit dem (3' und 5' Ende) alten Strang)

Die DNA-Ligase schließt dann die Bindung vom 3'-Ende des neuen zum 5'-Ende des alten DNA-Stückes, stellt also zwischen den neu synthetisierten DNA-Strängen die Phosphodiesterbindungen her. T4 DNA-Ligase: Sie kann sowohl glatte als auch überhängende Restriktionsenden verknüpfen. Als Kofaktor benötigt dieses Enzym ATP (zu AMP + PP) E. coli DNA-Ligase: Sie kann keine glatten Enden verknüpfen und braucht überhängende Enden. Als Kofaktor benötigt dieses Enzym NAD⁺ (in NMN⁺ + AMP)

In Säugern kommen fünf DNA-Polymerasen vor. DNA-Polymerase alpha, beta, gamma, delta und epsilon. Die für die Replikation entscheidenden sind hier anscheinend die Polymerasen delta und epsilon, die sich durch hohe Prozessivität und Korrekturlesefunktion (proof reading) auszeichnen. Die Polymerasen alpha und beta zeigen dagegen nur geringe Prozessivität und keine Proofreadingfunktion. Die Polymerase gamma tritt nur in Mitochondrien auf.

...ist das häufigste Prinzip der Replikation. Sie erfolgt vom Startpunkt ausgehend in beide Richtungen (also gibts 2 Replikationsgabeln, somit ist die Verdopplung doppelt so schnell - trotzdem 40min)

Bei guten Wachstumsbedingungen startet bei E. coli ein weiterer Replikations-Zyklus, während der erste noch läuft! (kommt dann auf 20min für eine ganze Verdopplung, wirkt sich dann erst für die nächsten Verdopplungen positiv aus)

Es gibt spezielle Terminationssequenzen, sie sind Bindeorte für das Protein Tus (terminus utilizing substance). Replikation soll kontrolliert an bestimmtem Punkt enden, falls Replikationsgabeln unterschiedlich schnell sind (wegen Reparaturen etc.) Desweiteren könnte sonst bei Eukaryonten das Ende des lagging strands nicht vollständig beendet werden (anscheinend zu kurz für ein Okazakisegment) es wird ein kurzer Überhang gebildet (am leading stand) -> Telomere

Ohne sie könnte bei Eukaryonten (lineare DNA) das Ende des lagging strands nicht vollständig beendet werden (anscheinend zu kurz für ein Okazakisegment) es wird ein kurzer Überhang gebildet (am leading stand) -> Telomere - hier bindet das Enzym Telomerase (kann diese Enden auch verlängern)

Das Enzym Telomerase kann diese Enden verlängern, falls von Exonukleasen angeknappert, und arbeitet dann als sogenannte Reverse Transkriptase (RNA in DNA)!; ist in somatischen Zellen des Menschen aber ausgeschaltet was die Zahl der möglichen Teilungen begrenzt (Alterung), außer in Krebszellen; besitzt ein kleines komplementäres RNA-Stück, von dort kann dann die Polymerase (bei Eukaryonten nennt man die 'alpha') starten und die Lücke schließen.

Jede Einheit zwischen zwei Origins = Replikationseinheit

locker gepackt, wird früh repliziert (hängt aber auch immer vom Zelltyp ab)

dicht gepackt, wird spät repliziert (hängt aber auch immer vom Zelltyp ab)

Fehlerkorrektur der DNA-Polymerase (Backspacetaste) - so von 10^-4 auf 10^-6 Wären dann aber immer noch 8 nach jeder Verdopplung bei E.coli und 5500(!) beim Menschen. Deshalb gibt es weitere Fehlerkorrekturen (Enzyme die abtasten).(10^-7) Und es wird der alte original-Strang methyliert um diesen zu erkennen und nicht den falschen zu 'reparieren'.

Es bilden sich Thymindimere Werden durch Enzyme, die dazu Licht benötigen (fotoreaktivierend), repariert oder ohne Licht mittels Excisionsreparatur (Endonuclease II (aufschneiden), DNA-Polymerase I (abbauen und Lücke füllen) und DNA-Ligase (schließt Strangbruch))

Rekombinationsreparatur
wenn zB bei Replikation der DNA ein Thymin-Dimer -> DNA-Polymerase springt drüber
es bleibt eine Lücke, bzw. der Knick wegen dem Dimer
RecA kann großen Bereich abtasten und sogar gleichzeitig (bereits replizierten) benachbarten Doppelstrang nach homologen Bereichen absuchen (hat Gedächtnis!)
schneidet passenden Gegenstrang (ohne Thymindimer zu lösen - Knick bleibt, wird später repariert) vom anderen Doppelstrang raus und gibt ihn in die Lücke!
Dieser Prozess wird branch migration (zu deutsch ‚Zweigübertragung‘) genannt.
Jetzt hat der ursprünglich fertige Doppelstrang eine Lücke - welche aber durch Polymerase I geschlossen werden kann (hat ja intakten Gegenstrang)

Das Korrekturlesen der DNA-Polymerasen wird ausgeschaltet error prone repair = zu Fehlern neigende Reparatur

Gleichmäßige Verteilung der Chromosomensatzes, die der Teilung der Zelle vorausgeht. Mitose = Faden.
Vorgang der Zellkernteilung.
Im Anschluss an die Kernteilung erfolgt meistens die Teilung des Zellleibs (Zytokinese). Mitose und Zytokinese werden auch als M-Phase (Mitose-Phase) zusammengefasst. Mit den jeweils zwischen zwei M-Phasen liegenden Interphasen bilden sie den Zellzyklus, falls mehrere Zellteilungen nacheinander erfolgen.

Ist ein Zellorganell das der Ausbildung der Verteilungsmaschinerie dient (Mitosespindel etc - Mikrotuboli-organisierende Zentren) Es liegt außerhalb des Zellkerns Aus 1 Centrosomen-Punkt werden 2, welche auseinanderwandern, verbunden durch Bündel aus Mikrotubuli (in der Prophase)

Ist eine Phase des Zellzyklus bei eukaryotischen Zellen. Es gibt 3 Phasen:
G1 - direkt nach Zellteilung, Wachstum, Bildung von Organellen
(G0 - evtl. eine Ruhephase, kann aber auch Endzustand sein (Nervenzellen))
S - Replikation der Chromatiden und des Zentrosoms (bzw. DNA-Doppelstrang)
G2 - Kontrolle ob Chromatiden Replikation in Ordnung war und Wachstum um sich auf Mitose vorzubereiten (Replikation ist aber noch nicht abgeschlossen!)

Prophase - DNA Kondensation, Chromosome werden sichtbar
Prometaphase - Auflösen der Kernhülle, Vervollständigung des Spindelapparates
Metaphase - Chromosome in die Äquatorialebene und Wanderung zu den Polen
Anaphase - weitere Trennung (I) und zusätzliche Abstoßung der Pole (II)
Telophase - Chromosome haben Pole erreicht, Kinetochorfasern depolymerisieren, Kernhülle und Nukleoli werden wieder gebildet, Spindelapparat löst sich auf, Chromosomen dekondensieren wieder, Polfasern verlängern sich noch auf maximalen Abstand - danach meistens Cytokinese = Zellteilung (zählt dann aber nicht mehr zur Mitose)

Bei Pilzen (zB Hefen) geschlossene = Kernhülle löst sich nicht auf (elegantere Lösung) Hier heißen die Zentrosomen Spindelpolkörper und sind in Kernmembran drinnen

DNA als Erbmaterial, Doppelhelix, antiparallel, komplementäres Paar (G-C, A-T),

Purin- oder Pyrimidinbasen

Purine ([Adenin] oder {Guanin}) paaren mit Pyrimidine ([Thymin(DNA)/Uracil(RNA)] oder {Cytosin})

Die Paarung erfolgt über Wasserstoffbrücken

[Base] - [Nucleosid] - [Nucleotid] Adenin - Adenosin - Adenosinmonophosphat Thymin - Thymidin - Desoxythymidinmonophosphat Uracil - Uridin - Uridinmonophosphat Cytosin - Cytidin - Cytidinmonophosphat Guanin - Guanosin - Guanosinmonophosphat * Achtung: Guanidin ist etwas ganz anderes!

5-C Zucker (Ribose (RNA) oder Desoxyribose (DNA))

Nukleotidbase und Pentose

[Nukleosid] und Phosphorsäurerest (sitzt am 5')

bzw.

[Nukleotidbase + Pentose] und Phosphorsäurerest (sitzt am 5')

(wobei [Pentose+Phosphorsäurerest] = Rückgrad des DNA Doppelstrangs)

z.B.: dAMP = Desoxyadenosinmonophosphat bei der DNA oder
z.B.: AMP = Adenosinmonophosphat bei der RNA

Die Phosphatgruppen hängen immer am O des 5er-C der Pentose! (OH wurde damit verestert)
So werden sie angeliefert und verlängern den Komplementärstrang - weshalb jetzt auch klar ist, warum das immer nur in 5'-3'-Richtung geht, da die OH-Gruppe am 3er-C somit ja immer noch frei ist!

Zucker und Phosphat sind über eine Ester-Bindung miteinander verbunden. Dabei ist die OH-Gruppe des C5'-Atoms des Zuckers mit einem Phosphat-Rest verestert. Das in dem Strang folgenden Zucker-Molekül ist nun mit seiner OH-Gruppe des C3'-Atoms mit demselben Phosphor verestert. Es kommt somit zur Ausbildung von Phosphordiestern (Phosphordiester-Brücken). Die Bildung dieser Brücke zwischen der 3'-Hydroxy-Gruppe des einen Zuckers und der 5'-Hydroxy-Gruppe des folgenden Zuckers ist der wesentliche chemische Schritt bei der Polymerisation während der Replikation und der Transkription.

Basische Proteine. Bilden den Kern (Core) um den die DNA gewickelt ist.

H3 und H4 bilden den inneren Kern (diese Proteine beinhalten viel der sehr basischen Aminosäure Arginin (mit Guanidin (3xNH2 und in der Mitte C) in der Seitenkette - Achtung: Nicht mit der Nukleotidbase Guanosin verwechseln!))

H2A und H2B sitzen auf diesen drauf (viel AS Lysin) H1 wiederum sitzt außen drauf (als Klebemasse)

Wird die DNA um einen Kern aus Histonen gewickelt entstehen die sogenannten Nukleosomen die unter dem Elektronenmikroskop wie Perlen einer Kette aussehen.

Die Bereiche zwischen den Nukleosomem (also die Histonfreien DNA-Stücke) heißen "Linker" und sind Verbindungsstücke.

Geht im Prinzip um die Zugänglichkeit der DNA. Erbliche Änderung der Genomfunktion, ohne Änderung der DNA-Sequenz (zB durch Änderung der DNA verpackenden Histone) DIe Histone verpacken die DNA - machen sie aber auch unzugänglicher. Wären diese nicht so basisch, wäre sie lockerer und damit zugänglicher - das kann die Zelle erreichen indem sie diese verändert in dem sie Essigsäuren draufsetzt -> Acetylgruppen. Will die Zelle aber, dass ein Bereich garantiert nicht locker wird, dann verhindert sie das Anhängen von Acetylgruppen indem sie Methylgruppen dranhängt. Die Methylgruppen ändern nichts an der Basizität, aber dort wo die sitzt, kann keine Essigsäuregruppe drauf. Diese Bereiche sind ausgeschaltet (Gen-Silencing)

Zur weiteren Verkürzung der DNA wird die Nukleosomenkette helixartig aufgewickelt - das nennt man dann Solenoid

Für die weitere Kompaktierung werden ähnlich zusammengesetzte Bereiche (zB viel A+T) zusammengepackt. Wenn man das dann anfärbt (zB mit Giemsa) entstehen diese eindeutig identifizierbaren Bandenmuster. Zur weiteren Identifizierung wird auch die Lage des Centromers herangezogen.

Die beiden Chromatiden eines Chromosoms sind am Centromer verbunden. In der Meta- und Anaphase der Mitose dient das C. als Anheftungsstelle der Spindelfasern. Dort bildet sich dann ein Proteinkomplex (Kinetochor), mit dessen Hilfe die duplizierten Chromosomen auseinandergezogen werden. Fehler bei diesem Prozess führen zu einer ungleichen Chromosomenverteilung, Aneuploidie. (Down Syndrom)

Fluoreszenz-in-situ Hybridisierung Zur Identifizierung von Chromosomen und Chromosomenbruchstücken. Tauchen Stücke eines Chromosoms auf einem anderen auf, weist das auf schwere Erbkrankheiten hin. Dabei wird eine künstlich hergestellte Sonde aus einer Nukleinsäure eingesetzt, die über Basenpaarungen an die nachzuweisende Nukleinsäure bindet (Hybridisierung).

grob gesagt, wenn sich eine RNA mit einer DNA über Basenpaarung verbinden. RNA bindet besser an DNA als DNA-DNA. Es wird eine einzelsträngige RNA gebildet - diese nennt man Sonde (am besten man macht die gleich zB radioaktiv oder markiert sie sonst wie, damit man sie dann schnell wieder findet. Die DNA wird mit Hilfe von Restriktionsenzymen zerschnitten - diese erkennen bestimmte Positionen auf der DNA wo sie schneiden können. Das entstehende Muster, nach Größentrennung (über Gelelektrophorese), kann man auf eine Membran übertragen und dort dauerhaft fixieren = Blotten. Wenn man jetzt eine bestimmte DNA-Sequenz sucht, generiert man einen dazu passenden komplementären RNA-Strang und wirft ihn in die Suppe mit den DNA-Fragmenten.

Ist eine molekularbiologische Untersuchungsmethode für die DNA. Sie ermöglicht den Nachweis einer Gensequenz in einem komplexen DNA-Gemisch (z. B. dem gesamten Genom eines Organismus) innerhalb kurzer Zeit, ohne dass sämtliche Sequenzen des Gemisches entschlüsselt werden müssen.

Hier gibt es keine Histone oder Nukleosomen und damit auch keine Chromosomenstruktur. Aber auch hier ist die DNA mit basischen Proteinen komplexiert und kompaktiert. Eine zentrale Struktur aus RNA organisiert die DNA in Schleifen. Nach RNAse-Verdau, öffnen sie sich zu einer großen Schleife.

Durch Erwärmung DNA "aufschmelzen" Stränge trennen sich UV-Absorption steigt