Mikrobio 03. Genetik
Molekularbiologie, Genom, Regulation der Genexpression
Molekularbiologie, Genom, Regulation der Genexpression
Begriffe:
- Replikation
- Genexpression
- Transkription
- Translation
- Reverse Transkription
- Semikonservative Vervielfältigung der DNA
- genotyp → phänotyp, Proteinbiosynthese
- DNA → RNA,
- Initiation, Elongation, Termination
- RNA → Protein
- Initiation, Elongation, Termination
- RNA → cDNA ("complementary")
- Enzym Reverse Transkriptase
- RNA Viren
Genexpression
Prokaryoten ⇔ Eukaryoten
(GVO, Eu →Pro)
- 5'-Cap, Poly-A-tail
- Splicing (Introns rausschneiden, Exons bleiben)
(Introns entfernen, Promotor einbauen welche Bakterieller Sigma Faktor erkennt)
Genom
Prokaryoten ⇔ Eukaryoten
- 1 Kreisförmiges Chromosom + Plasmide
- Nucleoid (Kernäquivalent)
- Mehrere Strangförmige Chromosomen + Extrachromosomale DNA (Mitochondrien)
- Nucleus
- Viele nicht codierende Bereiche
Genomgrösse
Verpakung
E.coli: 5 * 106 bp, 4000 Gene (von 30% die Funktion noch unbekannt)
Mycopasma kommt mit nur 500 Genen aus
Verpackung: DNA Ring wird verdreht (supercoiling)
(Enzym: Topoisomerase)
Kleine Ringförmige DNA mit nicht essentiellen Informationen
Plasmid
Austauschbar bei Konjugation
DNA Replikation bei der Replikationsgabel
(Enzyme, Richtung, Dauer)
- Enzyme
- Helicase
- DNA-Polymerase
- Ligase
- nur von 5' → 3'
- Haupt und Folgestrang
- Kontinuierlich und Diskontinuierlich
- E.coli
- 40min
- 20min verdopplungszeit da gleichzeitig zwei Replikationsgabeln
Transkription bei Prokaryoten
- Initiation
- RNA Polymerase und Sigma Faktor binden an DNA
- bilden Holoenym
- Sigma Faktor spezifisch für gewisse Promotoren
- Termination (zwei möglichkeiten)
- Schlaufe
- Rho (protein)
Operon
Funktionelle Einheit von Promotor, Operator und mehreren Genen
Regulon
Viele Operons welche durch das gleiche Regulatorprotein (repressor oder Aktivator) reguliert werden
(zB: Cu-Mangel, viele Gene gleichzeitig aktivieren/inaktivieren)
Verschiedene Stufen der Genregulation
- Transkriptionskontrolle
- Translationskontrolle
- Kontrolle der Enzymaktivität
Kontrolle der Transkription
- Negative Kontrolle (Inhibitor)
- Repression: Inhibitor bindet falls Substrat anwesend (Tryptophan)
- Induktion: Inhibitor löst sich falls Substrat anwesend (Laktose)
- Positive Kontrolle (Aktivator)
- Substrat aktiviert Aktivator
Kann kombiniert vorkommen (Globale Positive Kontrolle, Lokale Negative Kontrolle)
Bsp für Regulation der Transkription
- Glucose verhindert abbau von Lactose
- Hitzeschock: Freisetzen eines speziellen Sigmafaktors
- Quorum sensing: Botenstoffe anderer Bakterien, aktivieren eigene Botenstoffsynthese
RNA Basierte Kontrolle der Genexpression
- RNA Interferenz
- Riboswitch (Metabolit bindet an mRNA ⇒ translation blokiert
Zweikomponentensystem Regulation
Regulation verläuft über mehrere Stufen
Genexpressionskontrolle
Stufe Proteine
Allosterische Kontrolle
(post-translational, verändert aktivität der Proteine)
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Lernkarten
Begriffe:
- Replikation
- Genexpression
- Transkription
- Translation
- Reverse Transkription
- Semikonservative Vervielfältigung der DNA
- genotyp → phänotyp, Proteinbiosynthese
- DNA → RNA,
- Initiation, Elongation, Termination
- RNA → Protein
- Initiation, Elongation, Termination
- RNA → cDNA ("complementary")
- Enzym Reverse Transkriptase
- RNA Viren
Genexpression
Prokaryoten ⇔ Eukaryoten
(GVO, Eu →Pro)
- 5'-Cap, Poly-A-tail
- Splicing (Introns rausschneiden, Exons bleiben)
(Introns entfernen, Promotor einbauen welche Bakterieller Sigma Faktor erkennt)
Genom
Prokaryoten ⇔ Eukaryoten
- 1 Kreisförmiges Chromosom + Plasmide
- Nucleoid (Kernäquivalent)
- Mehrere Strangförmige Chromosomen + Extrachromosomale DNA (Mitochondrien)
- Nucleus
- Viele nicht codierende Bereiche
Genomgrösse
Verpakung
E.coli: 5 * 106 bp, 4000 Gene (von 30% die Funktion noch unbekannt)
Mycopasma kommt mit nur 500 Genen aus
Verpackung: DNA Ring wird verdreht (supercoiling)
(Enzym: Topoisomerase)
Kleine Ringförmige DNA mit nicht essentiellen Informationen
Plasmid
Austauschbar bei Konjugation
DNA Replikation bei der Replikationsgabel
(Enzyme, Richtung, Dauer)
- Enzyme
- Helicase
- DNA-Polymerase
- Ligase
- nur von 5' → 3'
- Haupt und Folgestrang
- Kontinuierlich und Diskontinuierlich
- E.coli
- 40min
- 20min verdopplungszeit da gleichzeitig zwei Replikationsgabeln
Transkription bei Prokaryoten
- Initiation
- RNA Polymerase und Sigma Faktor binden an DNA
- bilden Holoenym
- Sigma Faktor spezifisch für gewisse Promotoren
- Termination (zwei möglichkeiten)
- Schlaufe
- Rho (protein)
Operon
Funktionelle Einheit von Promotor, Operator und mehreren Genen
Regulon
Viele Operons welche durch das gleiche Regulatorprotein (repressor oder Aktivator) reguliert werden
(zB: Cu-Mangel, viele Gene gleichzeitig aktivieren/inaktivieren)
Verschiedene Stufen der Genregulation
- Transkriptionskontrolle
- Translationskontrolle
- Kontrolle der Enzymaktivität
Kontrolle der Transkription
- Negative Kontrolle (Inhibitor)
- Repression: Inhibitor bindet falls Substrat anwesend (Tryptophan)
- Induktion: Inhibitor löst sich falls Substrat anwesend (Laktose)
- Positive Kontrolle (Aktivator)
- Substrat aktiviert Aktivator
Kann kombiniert vorkommen (Globale Positive Kontrolle, Lokale Negative Kontrolle)
Bsp für Regulation der Transkription
- Glucose verhindert abbau von Lactose
- Hitzeschock: Freisetzen eines speziellen Sigmafaktors
- Quorum sensing: Botenstoffe anderer Bakterien, aktivieren eigene Botenstoffsynthese
RNA Basierte Kontrolle der Genexpression
- RNA Interferenz
- Riboswitch (Metabolit bindet an mRNA ⇒ translation blokiert
Zweikomponentensystem Regulation
Regulation verläuft über mehrere Stufen
Genexpressionskontrolle
Stufe Proteine
Allosterische Kontrolle
(post-translational, verändert aktivität der Proteine)
