| Zusammenfassung von Limbi. www.facebook.com/limbi | |||
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Prokaryoten (E. coli) |
Beides |
Eukaryoten |
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DNA-REPLIKATION |
Semikonservativ (zur Hälfte erhalten), Matrize (DNA), Primer, DNA-Polymerase, dNTP (Desoxyribonukleosidtriphosphate), Mg2+ |
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Ursprung |
OriC |
AT-reich (tiefe Tm) |
ARS (Hefe) |
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Ein Ursprung |
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mehrere Ursprünge |
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Ursprungerkennung |
DnaA |
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ORC (origin recognition complex) |
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Trennung der Stränge am Ursprung |
DnaB+C |
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MCM2-7 (ATP-abhängige Helikase) |
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Synthese Geschwingkeit |
1000 NC/s |
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100 NC/s |
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Einzelstrang-Bindung |
SSB (Single Strand Binding) |
Primase (DNA-abhängige RNA-Polymerase) |
RPA (Replication Protein A) |
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DNA-Polymerasen |
Pol I: Reparatur (z.B. Okazaki-Stücke) |
Pol = Polymerase |
Pol α: Folgestrang-Synthese, im |
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Pol II: DNA-Reparatur (?) |
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Pol β: Basenexcisionsreparatur |
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Pol III: DNA-Replikation |
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Pol γ: Replikation der |
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Pol δ: Replikations-Polymerase |
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Pol ε: Folgestrang-Synthese (?), |
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Prozessivitätsfaktor („gleitende Klammer“) |
* β-UE der Pol III |
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PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen) |
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Ligase |
Verbindet Okazaki-Stücke, Synthetisiert Phosphodiesterbindung zwischen 3‘-OH und 5‘-Phosphat Gruppe |
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Topoisomerasen |
Topo I relaxiert nur negativ-superhelikale DNA |
Topo I verändert die Verwindungszahl (Lk) der DNA um 1 |
Topo I (+III) relaxiert negative + positive superspiralisierte DNA. |
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Topoisomerase II ist hier DNA-Gyrase |
Topo II verändert die Verwindungszahl (Lk) der DNA um 2 |
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| Ende der Chromosomen | Keine (Genom ist zirkulär) | Telomere = repetitive Sequenz [AGGGTT]n Telomerase: verlängert Telomere > ist ein Ribonucleoprotein [Komplex von RNA (Reverse Transkriptase) und Protein] > eine RNA-abhängige DNA-Polymerase > eine 5'-3' DNA-Polymerase > Aktiver in Tumorzellen |
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| VAM-Frage: | Die Entfernung des RNA-Primers und die Verknüpfung der Okazaki-Stücke verlangt DNA-Polymerase I + DNA-Ligase | ||||
| VAM-Frage: | DNA-Replikation braucht ATP, dATP, dGTP, dCTP und dTTP. ATP wird gebraucht als Kofaktor von DNA-Polymerase III, DNA-Helikase (DnaB), DNA-Topoisomerase II (DNA-Gyrase) | ||||
| VAM-Frage: | Die Superhelixdichte (Sigma) eines DNA-Moleküls ist –0.1. Welches Enzym bringt den Sigma-Wert auf –0.06?
Lk-Differenz = 1 bzw. -1, d.h. DNA-Topoisomerase I |
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| VAM-Frage: | Telomerase ist ein Enzym das die Enden der Chromosomen instand hält. Sie ist eine RNA-abhängige DNA-Polymerase, ein Ribonucleoprotein, eine 5’-3’ DNA-Polymerase, aktiver in Tumorzellen | ||||
| VAM-Frage: | Die Basenzusammensetzung eines DNA-Strangs ist (3') A9 G17 C31 T1 (5'). Wie ist die Zusammensetzung des komplementären Strangs? (5') A1 G31 C17 T9 (3') | ||||
| VAM-Frage: | Die DNA-Sequenz eines DNA-Strangs lautet 5’ GGGAATGGCATTA 3’. Die Sequenz des komplementären Strangs lautet 5' TAATGCCATTCCC 3’ | ||||
| VAM-Frage: | Während eukaryotischer DNA Replikation: Wenigstens eine DNA-Polymerase hat eine 3‘ nach 5‘ Exonuklease-Aktivität | ||||
| VAM-Frage: | Alle folgenden Aussagen über Telomerase sind korrekt, AUSSER: sie fügt Telomeren an das 5‘ Ende von DNA Strängen an | ||||
| VAM-Frage: | Alle folgenden Faktoren sind erforderlich bei der Entspiralisierung und Trennung der DNA Stränge, AUSSER: der enzymatischen Aktivität von SSB-Proteinen | ||||
| VAM-Frage: | Korrekturlesungs-Aktivität (proofreading) zum Erhalt der Kopie-Treue der DNA-Synthese: ist eine Funktion der 3‘ nach 5‘ Exonuklease-Aktivität der DNA Polymerasen | ||||
| VAM-Frage: | Beide Stränge der DNA werden als Matrizen gebraucht für Replikation | ||||
| VAM-Frage: | Replikation ist semikonservativ | ||||
| TRANSKRIPTION | Benötigt: Matrize (DNA), Promotor (Start-Stelle), Stop-Stelle, RNA-Polymerase, NTP (Nukleosidtriphosphate) (U statt T) , Mg2+ | ||||
| VAM-Frage: | Welche Substanz wird für Transkription nicht benötigt? Primer | ||||
| 95% der Gene transkribiert | Ablese in 3'-5' Richtung RNA-Synthese in 5'-3' Richtung (wegen nucleophilen Angriff der 3'-OH-Gruppe) RNA-Synthese startet ohne Primer Die treibende Kraft der Synthese ist die Hydrolyse des Pyrophosphats (PPi). |
ca. 1-2% der Gene transkribiert | |||
| Ursprung | Promotor (AT-reiche DNA-Sequenz) | ||||
| -10 (Consensus-Seq. TATAAT, Pribnow-Box, gebunden von RNA-Pol) -35 (3 Consensus-Seq., gebunden von σ-Faktoren) |
Promotoren binden Transkritpionsfaktoren (TF) | Zahlreiche TF CAAT-Box (Bindet CBP) GC-Region (bindet Sp-1) TATA-Box (-30, bindet TBP/TFIID) |
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| Initiation | RNA-Pol + σ-FaktorT binden am Promotor | Transkriptionsblase entsteht (ca. 17 NC) pppA oder pppG als Startnukleotide |
verschiedene TF bilden einen Preinitiationskomplex TBP bindet an TATA-Box und biegt DNA Kontakt von Enhancer (Verstärker) und Pre-Init.K Manche TF müssen aktiviert werden (z.B. Hormone), wodurch die Aktivität der Gene gesteuert werden kann |
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| VAM-Frage: | In der eukaryotischen Transkription: wird die Bildung von Phosphodiester-Bindungen bevorzugt, was zum Teil auf die nachfolgende Pyrophosphat-Hydrolyse zurückgeführt werden kann | ||||
| VAM-Frage: | Ein Enhancer: kann in verschiedenen Genen an variablen Stellen lokalisiert sein | ||||
| VAM-Frage: | Eukaryotische Transkription: kann einen Promoter miteinbeziehen, der nicht stromaufwärts, sondern innerhalb der transkribierten Region liegt | ||||
| VAM-Frage: | Alles Folgende über ein primäres Transkript ist korrekt, ausser dass es: eine TATA box enthält | ||||
| VAM-Frage: | Promoter sind Sequenzelemente welche Transcriptionsfaktoren binden, in allen Genen vorhanden, stromaufwärts vom Transkriptions-Start gelegen | ||||
| RNA-Polymerasen | Nur eine RNA-Polymerase | RNA-Pol I Synthese von rRNA | |||
| RNA-Pol II Synthese von mRNA | |||||
| RNA-Pol III Synthese von tRNA | |||||
| RNA-Pol-UE α-UE: erkennt -10 Stelle β-UE: katalysiert Phosphodiesterbdg β’-UE: bindet Matrizenstrang σ-UE: bindet -35 Stelle Das bedeutet, dass die Promotorstellen 10, beziehungsweise 35 Nucleotide vom Startpunkt in 5'-Richtung entfernt liegen, also stromaufwärts. |
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| Elongation | σ-UE bleibt am Promotor Core-Enzym (α β β’) wird freigesetzt |
RNA-Pol bewegt sich in 3’-5’ Richtung (Ableserichtung auf dem transkribierten Strang) (RNA - Syntheserichtung 5’-3’) |
TBP/TFIID bleibt am Promotor Pol II wird freigesetzt duch phosphorylierung am C-Terminus |
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| Termination | RNA formt Haarnadelschleife am 3’- Ende, RNA-Pol dissoziiert an mehreren U-Resten Manche Transkripte werden von Rho- Protein (+ATP) terminiert |
In Forschung... | |||
| Post-Transkriptionelle Prozessierung der mRNA | Keine | Primäres Transkriptionsprodukt von Pol II ist hnRNA (pre-mRNA) Reifung zur mRNA durch: 1. Anfügen des Cap am 5'-Ende (methylierter Guanosylrest in 5'-->5' Bindung zum ersten Nucleotid) 2. Spaltung am 3'-Ende und Anfügen von Poly-A (100 - 250 Adenosin-Reste) 3. Spleissen, d.h. die Entfernung von Introns und das Zusammenfügen (Ligieren) der Exons zur reifen mRNA. Diese "mature mRNA" gelangt dann durch Kernporen ins Cytosol als Matrize für die Proteinsynthese |
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| VAM-Frage: | Spleissen (Splicing): Spleissen in höheren Eukaryoten ist ein Prozess, bei dem Ribonucleoproteine nicht-kodierende Sequenzen von Vorläufer-RNA entfernen, Exone miteinander ligiert werden, ausgeschnittene Introne Lassos (Lariats) bilden | ||||
| VAM-Frage: | Spaltung und Spleissen: entfernen informationslose Sequenzen, welche sich irgendwo innerhalb eines primären Transkripts befinden | ||||
| Post-Transkriptionelle Prozessierung der rRNA | 5S, 16S, 23S | rRNA werden aus Vorläufer RNA ausgeschnitten | 5S, 5.8S, 18S, 28S |
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| Ribosom | 5S und 23S >> 50S 16S >> 30S 50S + 30S >> 70S |
rRNA Ribo UE Ribosom E(exit) P(eptide) A(minoacyl-tRNA) Stellen |
5S und 5.8S und 28S >> 60S 18S >> 40S 60S + 40S >> 80S |
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| Post-Trankriptionelle
Prozessierung der
tRNA |
Werden aus Vorläufer RNA
ausgeschnitten, deswegen ist am 5’- Ende Monophosphat (pG) nicht Triphosphat Kleeblattstruktur (ca 75 Nucleotide) viele seltene modifizierte Basen (Pseudouridin, Inosin) werden eingefügt 3’-Ende: immer Sequenz –CCA an 3’-Ende wird AS gebunden tRNA sind spezifisch für ihre AS Anticodon wichtig für Interaktion mit mRNA |
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| VAM-Frage: | Ein RNA-Molekül besitzt viele modifizierte Basen. Es ist t-RNA | ||||
| TRANSLATION | Benötigt: Ribosom, mRNA, tRNA+AS, GTP | auch ATP | |||
| Ort | Ganze Zelle | Cytosol oder rER | |||
| Generelles | mRNA ist polycistronisch (eine mRNA kann für mehr als ein Polypeptid codieren) |
mRNA wird in 5’-3’ Richtung gelesen; das Protein wird von Amino- zum Carboxy- Terminus synthetisiert; Aminoacyl-tRNA-Synthetasen aktivieren AS durch Verbindung mit entsprechenden tRNA; Die Verknüpfung der AS durch Peptidbindungen erfordert keine zusätzliche Energie, da die neu ankommenden AS schon in aktiver Form vorliegen; |
mRNA ist monocistronisch (eine mRNA ergibt ein Polypeptid) |
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| Ursprung | AUG oder GUG (es wird aber immer fMet-tRNA geladen) | AUG (Met) | |||
| Codon / Anticodon Interaktionen | Interaktionene zwischen 1. Base des Anticodons (tRNA) und 3. Base (Wobble-Stelle) des Codons (mRNA) C mit G A mit U U mit A oder G G mit U oder C (siehe VAM Frage) I mit U, C oder A |
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| VAM-Frage: | Welche Codone erkennt das Anticodon 5’ GCU 3’ ? Beide 5’ AGC 3’ und AGU Erklärung: Man betrachtet die 1. Base des Anticodons (in diesem Fall G) und schaut was G an der 3. Base des Codons erkennen kann (siehe oben). In diesem Fall U oder C. Wenn wir ein 3'-5’ Anticodon hätten, müssten wir die 3. Base des Anticodons mit der 1. Base des Codons vergleichen. |
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| Initiation | tRNA mit fMet bindet an P-Stelle (30S-UE des Ribosoms) zusammen mit GTP und IF (Initiationsfaktoren) Komplex positioniert sich am AUG (GUG) mit Hilfe der 16S-rRNA, die mit einer Purinreiche Sequenz (Shine Dalgarno) interagiert Bindung von 50S-UE führt zur Hydrolyse von GTP und Freisetzung von IF |
eIF2 bringt iMet-tRNA zu 40S-UE eIF3 + CBP binden am CAP, rekrutieren eIF4+GTP Preinitiationskomplex (Met-tRNA/40S/IF) bindet am CAP (5’-Ende) und bewegt sich mit Hilfe von ATP-Hydrolyse in 5’-3’ bis AUG eIF5 setzt eIF2 + eIF3 frei nach AUGBindung Bei AUG wird jetzt 60S gebunden |
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| VAM-Frage: | Transfer-RNA: Strukturen zeigen Basen-Stapelung (base stacking) und Wasserstoffbrücken zwischen den Basen, enthält üblicherweise etwa 65 bis 100 Nukleotide |
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| VAM-Frage: | Voraussetzungen für eukaryotische Proteinsynthese sind, AUSSER: fMet-tRNAi | ||||
| VAM-Frage: | Die Initiator-tRNA fMet bindet an der P-Stelle des Ribosoms mit Hilfe von Initiationsfaktoren und GTP | ||||
| VAM-Frage: | Transfer-RNA: Strukturen zeigen Basen-Stapelung (base stacking) und Wasserstoffbrücken zwischen den Basen, enthält üblicherweise etwa 65 bis 100 Nukleotide | ||||
| Elongation | EF bringt die nächste AA-tRNA auf die A-Stelle des Ribosoms E- und A-Stelle dürfen nicht gleichzeitig besetzt sein Wenn A-Stelle besetzt wird, dissoziiert die freie tRNA von der E-Stelle |
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| Elongationsfaktoren | EF-Tu | Transportiert Aminoacyl-tRNA auf A-Stelle des Ribosoms Hydrolysiert GTP zu GDP und wird vom Ribosom freigesetzt EF-GDP Komplex ist stabil und inaktiv |
EF-1α | ||
| VAM-Frage: | Bei der Bildung einer Aminoacyl-tRNA: Die Aminoacyl-tRNA Synthetase erkennt und hydrolysiert falsche Aminoacyl-tRNAs, die sie produziert hat | ||||
| EF-Ts | katalysiert den GDP-GTP Austausch am EF-Tu, resp. EF-1α | EF-1βγ | |||
| EF-G | Translokase mit Hilfe von GTP-Hydrolyse bewegt das Ribosom um drei Nucleotide | EF-2 | |||
| Termination | RF1 erkennt UAA, UAG RF2 erkennt UAA, UGA RF3 GTP-ase, fördert abspaltung des Peptids von der letzten tRNA |
Stopp-Codon auf mRNA (UAA, UGA, UAG) durch Terminationsfaktoren (RF, release factor, keine tRNA) erkannt | eRF1 erkennt alle 3 Stoppsignale eRF3 GTP-ase, fördert abspaltung des Peptids von der letzten tRNA |
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| VAM-Frage: | Während dem Elongationsschritt der eukaryotischen Proteinsynthese: Wird das immer noch an die tRNA gebundene Peptid an eine neue Stelle auf dem Ribosom transferiert | ||||
| VAM-Frage: | Der Elongationsfaktor EF-Tu wird von EF-Ts regeneriert durch GDP - GTP Austausch | ||||
| VAM-Frage: | Die Translokation des Ribosoms erfordert EF-G | ||||
| VAM-Frage: | Termination der Protein-Synthese verlangt die folgenden Kofaktoren, ausser ATP | ||||
| VAM-Frage: | Wie viele Peptide entkodiert die mRNA-Sequenz 5’ GGCAUGCCAUGCAAACUUUUUCCCGCUAAUUGAUAA 3’ ? 2 | ||||
| VAM-Frage: | Der Ausdruck „Degeneriertheit des genetischen Kodes“ meint: multiple Codone für eine einzelne Aminosäure | ||||
| VAM-Frage: | Deletion einer einzelnen Base aus einer kodierenden mRNA-Sequenz kann zur Produktion eines Polypeptids mit den folgenden Eigenschaften führen, AUSSER: eine einzelne Aminosäure ersetzt durch eine andere | ||||