Lernkartei Molekularbio (Seite 2 von 2)

Karten	58
Sprache	Deutsch
Kategorie	Biologie
Stufe	Universität
Erstellt / Aktualisiert	05.07.2017 / 05.01.2022
Weblink	https://card2brain.ch/box/20170705_molekularbio
Einbinden	<iframe src="https://card2brain.ch/box/20170705_molekularbio/embed" width="780" height="150" scrolling="no" frameborder="0"></iframe>

Wie entstehen Fehler in der DNA?

fehlerhafte Replikation: Basen stehen im Gleichgewicht mit ihrer tautomeren Form, welche andere Wasserstoffbrücken bildet und sich demnach mit einer falschen Base paart. Bei der Reparatur ist die Wahrscheinlichkeit 1⁄2, dass die richtige tautomere Base ausgetauscht wird.

-Mutation: spontan, oder aufgrund von Umwelteinflüssen (UV-Strahlung...)

-Fehler bei der Rekombination: Genveränderung durch Austausch zwischen homologen Chromosomen während der Zellteilung

-Transposons: hinterlassen einen „footprint“ beim Verlassen einer Genregion

Wie können Fehler in der DNA repariert werden?

Es gibt 5 verschiedene Reparaturmechanismen:

Direkte Reparatur: Photoreaktivierung von T-T-Dimeren und Reparatur von methylierten Basen

mismatch Reparatur: Der template-Strang ist methyliert, der neue Strang nicht: daraus ist erkennbar, welcher Strang repariert werden muss.Exonucleasen und Helicasen schneiden fehlerhafte Regionen aus, die DNA-Polymerase fügt das richtige Stück ein, die Ligasen verknüpfen die Schnittstellen (wenn der Falsche Strang repariert wird gibt es eine Mutation)

Nukleotidexzisionsreparatur :Enzyme erkennen wuchtige Verformung der DNA-Helix. Reparatur gleich wie mismatch repair.

Basenexzisionsreparatur: Enzyme erkennen Fehler aufgrund abweichender Spiral-Struktur. Die DNA- Glykosylase entfernt die falsche Base, AP- Endonuklease und Phosphodiesterase schneiden das Rückgrat, die DNA-Polymerase fügt das richtige Nukleotid ein und die Ligase verknüpft die Schnittstellen.

Reparatur durch homologe Rekombination: :Die Informationen des homologen Chromosoms werden verwendet, um Doppelstrangbrüche zu beheben, oder um die Originalinformation wieder herzustellen. (kann auch zur Rekombination und Veränderung von Genomen führen)

Spezialfall Genkonversion: DNA-Sequenz eines Allels wird zur Reparatur eines anderen Allels verwendet. Dabei können Allele verloren gehen.

Zusammengefasst: Falsch eingebaute Nukleotide werden von Replikationskomponenten und DNA-Polymerasen erkannt. Die werden von Endonucleasen und Helicasen herausgeschnitten und das falsche Stück von der DNA-Polymerase mit dem richtigen Nucleotid ersetzt. Die Schnittstellen werden mit Ligasen verknüpft.

Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen: non-homologous end joining (NHEJ): DNA-Enden werden direkt mit einander verknüpft. Wenn die beiden „zusammengehörenden“ Enden eines Bruches verknüpft werden entsteht wahrscheinlich eine Sequenz (Deletion), wenn andere Enden verknüpft werden kommt es zu neuen DNA-Kombinationen.

Die NHEJ-Maschinerie wirkt auch bei der Antikörpersynthese mit (Mechanismus, der erlaubt Millionen von Genen zu produzieren. Defekte in NHEJ-Proteinen=>Defekte in Immunproteinen.

Wozu benötigen Organismen den „Mismatch Repair“-Mechanismus?

Um falsche Basenpaarungen in der DNA zu korrigieren.

Welche molekularen Effekte können Mutagene haben? Nennen Sie einige Mutagene.

Mutagene sind äußere Einwirkungen, welche die Veränderung des Erbguts verursachen. Sie können Basen chemisch verändern, oder an sie binden und somit die DNA-Struktur verändern. Dadurch haben sie Einfluss auf die Replikation, Rekombination und Expression.

Punktmutationen haben nur im codierenden Bereich eine Wirkung, sie ändern die Primärstruktur eines Proteins.
- Insertionen und Deletionen führen zu einer Verschiebung des Leserasters.
physikalische Mutagene: elektromagnetische Strahlung, Hitze, pH
chemische Mutagene: Basenanaloge, Basenmodifikatoren, Alkohol, Radikale, aktiver O2

Warum kann es bei der Vererbung zur Aufhebung der Genverknüpfung kommen?

Genverknüpfung = alle Gene auf einem Chromosom werden mit einander vererbt.

Crossing Over: Wenn zwei doppelsträngige DNA-Moleküle mit ähnlichen Nukleotid-Sequenzen nahe beieinander sind, können DNA-Abschnitte zwischen den beiden gepaarten Molekülen ausgetauscht werden.

Was ist ein Transposon und warum können Transposons die Genaktivität beeinflussen?

Transposons sind bewegliche DNA-Elemente („selfish DNA“).

Sie springen zwischen Genomregionen (inverted repeat transposon),
produzieren neue Kopien, welche an anderen Orten integrieren (retro transposons).

Sie können ein Gen deaktivieren, indem sie mitten in den kodierenden Bereich springen. Das Gen wird wieder aktiviert, indem das Transposon aus dessen Mitte entfernt wird. Beim Ausschneiden bleibt eine Sequenz zurück (footprint).

Transposons können durch Stress induziert werden.

Was ist ein Retrotransposon?

Retrotransposons sind transponierbare DNA-Sequenzen, deren Struktur ähnlich der von Retroviren ist. Die sind also Retroviren ohne extrazelluläre Phase. Ihre integrierte DNA kann in eine „genomische“ RNA transkribiert werden (d.h. RNA als Zwischenstufe), welche wiederum durch Reverse Transkriptase in ein DNA-Molekül umgeschrieben wird, wobei durch die Nutzung des Repeats am Ende gleich noch der Promoter angehängt wird, der ja von dem RNA-Molekül sein muss. Dann wird dieses DNA-Molekül an einem neuen Ort im Genom integriert.

Beschreiben Sie die typische Aktivität eines aktiven Retrotransposons.

Aktivität der Gene in der Umgebung erhöhen oder senken,
die Gewebespezifität ändern
alternatives Spleißen neue Genprodukte hervorbringen

grosser Beitrag zur Genetischen Variabilität

Wie beeinflussen Retrotransposons Genomstrukturen und Aktivitäten?

Retrotransposons sind genauso (irgendwo) im Genom integriert, wie Transposons. Je nachdem, ob sie sich zufällig gerade mitten in ein Gen hineinpflanzen, können sie somit das entsprechende Gen inaktivieren. Dieses Gen ist dann erst wieder aktiv, wenn das Retrotransposon weg ist. Je nachdem wo das Retrotransposon im Genom ist, kann es auch die Genomstruktur und damit die Genexpression beeinflussen.

Vergleichen Sie „inverted repeat“ Transposons und Retrotransposons.

Inverted Repeat Transposon

cut&paste („springen“)
Enzym Transposase
Ortswechsel ohne Zwischenstufe
flankiert durch inverted repeats
selten

Retrotransposon:

copy&paste („vermehren“)
Enzym Reverse Transkriptase
Ortswechsel mit RNA
Zwischenstufe
flankiert durch long term repeats
häufig

Vergleichen Sie homologe und illegitime Rekombination.

Homologe Rekombination:

-kontrolliert und zwischen zwei sehr ähnlichen Segmenten (homolog)
-Ausbildung einer Zwischenstufe (holiday structure)
-Austausch von DNA-Abschnitten zwischen gepaarten DNA-Molekülen -für Reparatur größerer Schäden und DNA-Doppelstrangbrüchen
-gezielter Einbau fremder Sequenzen an Genomorte, homolog zur Fremdsequenz

Illegitime Rekombination (= nicht-homologe Rekombination):

-wenn die Abschnitte keine Homologie aufweisen
-zufällige Verknüpfung/Austausch von DNA-Abschnitten

Was läuft ab bei der homologen Rekombination? Was ist Genkonversion?

Homologe Rekombination findet zwischen DNA-Stücken statt, die über lange Strecken ähnlich, oder identisch sind. Dabei entstehen Zwischenstrukturen (holiday structures) welche dann zu Neukombinationen verschiedener Regionen (der homologen Chromosomen) vor und hinter der eigentlichen Rekombinationsstelle führen.

Genkonversion: Falls die rekombinierenden DNA-Stücke nicht identisch sind, entsteht eine imperfekte Basenpaarung, wobei bei der Reparatur ein Allel verloren gehen kann. Ein Beispiel dafür ist „Mating Type Switching“

Mit homologer Rekombination können DNA-Doppelstrangbrüche repariert werden.

Was sind die Folgen von Mutationen? Wie nützen sie (in der Forschung)?

Punktmutationen führen zu sogenannten SNPs (Single Nucleotid Polymorphism). (stille Mutation, Veränderung der Kodierung: premature stop, oder frame shift)

Insertion und Deletion von DNA-Abschnitten führen zu sogenannten Indels.

Mutationen können sowohl Fehlfunktionen, als auch Variabilität generieren, oder keine Effekte zeigen.

In der Forschung wird die genetische Variabilität genutzt um Phänotypen zu entdecken (forward Genetics), oder Funktionen eines Gens zu erschließen, wenn andere Gene defekt sind (reverse Genetics). Die Mutation wird durch Bestrahlung hervorgerufen, oder mit Chemikalien.

Nennen Sie mögliche post-Duplikationsprozesse.

-Pseudogenisierung: Verlust der Expression

-(spezifisches) Silencing: eine Kopie wird (teilweise) abgeschaltet

-Subfunktionalisierung: Regulatorisch (jede Kopie wirkt in anderem Kontext), Kodierend (Kopien haben Teilfunktionen eines ursprünglich multifunktionalen Gens)

-Neofunktionalisierung: Regulatorisch (Funktion in neuem Kontext), Kodierend (neue Funktion durch Mutation)

Nennen Sie die Schritte der Genexpression in Eukaryoten.

Transkription, RNA-Prozessierung, mRNA-Transport, mRNA-Translation, mRNA- Degradation, Protein-Degradation

Mit welchen Methoden kann man die genetische Variabilität für Züchtungszwecke erhöhen?

Mutagenese: künstliche Mutanten durch radioaktive Bestrahlung, oder Gewebestrukturbehandlung erzeugen
mögliche Anzahl Kreuzungspartner erhöhen (Überwindung der Artengrenze)
Embryo-Rescue (nicht-überlebensfähigen Keimling „durchbringen“) ->Protoplastenfusion (Pflanzenzellen verschiedener Arten fusionieren)

Nennen Sie die wichtigsten biologischen/technischen Voraussetzungen zur Schaffung eines transgenen Organismus.

biologische Voraussetzung: ein funktionierendes Gen

technische Voraussetzungen: Methoden, wie man...

...dieses Gen in den Zielorganismus bringt
...Vorhandensein und Funktion des Gens im fremden Organismen testet
...aus einer transgenen Zelle einen transgenen Organismus macht (ev. reicht auch nur die Vermehrung transgenen Zelle)

Nennen Sie zwei natürliche Prozesse der Gen-Einschleusung in Pflanzenzellen.

Transformation durch Agrobakterien (Bodenbakterien, z.B. Agrobacterium tumefaciens)

Transformation durch Viren: schleusen ihre eigene DNA in die Zelle anderer Organismen. Diese DNA baut sich entweder in die DNA der befallenen Zelle ein, wodurch die Information auf der Viren-DNA abgelesen und exprimiert wird. Dadurch entsteht ein Haufen neuer Viren. Oder XXX

Agrobacterien: übertragen einen Teil ihres Plasmids auf Pflanzen und integrieren es in deren Genom.

Molekularbio

Lernkarteien erstellen oder kopieren

Lernkarteien erstellen oder kopieren

Melde dich an, um alle Karten zu sehen.

SWITCHaai

Office 365

Edulog

Apple ID

Google