Biologie Kapitel 5 - DNA und RNA
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Questions and Answers

Wie viele Stränge enthält die doppelsträngige DNA?

  • Drei
  • Vier
  • Zwei (correct)
  • Einen
  • Was ist ein grundlegender Unterschied zwischen dATP und ATP?

  • dATP ist ein Nukleotid, während ATP ein Nukleosid ist.
  • ATP hat kein Adenin.
  • dATP enthält eine Desoxyribose, während ATP eine Ribose enthält. (correct)
  • dATP enthält eine zusätzliche Hydroxylgruppe.
  • In welcher Richtung erfolgt die DNA-Synthese?

  • 5´ zu 3´ (correct)
  • 3´ zu 5´
  • In beide Richtungen gleichzeitig
  • Zufällig
  • Was unterscheidet GTP, GDP und GMP?

    <p>Die Anzahl der Phosphatgruppen. (B)</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die semikonservative Replikation?

    <p>Es entstehen zwei neue Doppelhelices, jede mit einem Eltern- und einem Tochterstrang. (A)</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Merkmal der DNA-Polymerasen?

    <p>Sie erzeugen Esterbindungen zwischen Nukleotiden. (A)</p> Signup and view all the answers

    Wie unterscheidet sich das Genom von tierischen Zellen von dem der Bakterien?

    <p>Tierische Zellen besitzen ein lineares Genom, während Bakterien ein ringförmiges Genom haben. (C)</p> Signup and view all the answers

    Was sind die grundlegenden Bestandteile eines Nukleotids?

    <p>Zucker, Phosphat, Stickstoffbase. (D)</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Aminosäuren können maximal durch eine Sequenz von 2 Basen kodiert werden?

    <p>16 Aminosäuren (D)</p> Signup and view all the answers

    Was bezeichnet der Begriff Codon in der Biologie?

    <p>Drei Basen auf der mRNA (D)</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Masse eines Proteins angegeben?

    <p>In Dalton (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über Peptidbindungen ist korrekt?

    <p>Peptidbindungen entstehen zwischen Amino- und Carboxylgruppen. (A)</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt den N-Terminus einer Polypeptidkette?

    <p>Er beginnt mit der Aminogruppe. (C)</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Aminosäuren gibt es in einem Tripeptid?

    <p>3 Aminosäuren (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche Konfiguration hat ein Oligopeptid?

    <p>Zwischen 2 und 10 Aminosäuren (D)</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Basen kodieren eine Aminosäure?

    <p>Drei Basen (A)</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Zusammensetzung des Holoenzyms von RNA-Polymerase?

    <p>α2, ββ´, σ (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion haben Genpromotoren?

    <p>Sie regulieren die Genexpression. (D)</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht während der Elongation in der RNA-Synthese?

    <p>Die RNA-Polymerase bewegt sich entlang der DNA. (A)</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Merkmal der Rho-unabhängigen Termination?

    <p>Umfasst eine Haarnadelstruktur. (B)</p> Signup and view all the answers

    Was wird bei der Termination der RNA-Synthese freigesetzt?

    <p>Die mRNA und die RNA-Polymerase werden freigesetzt. (B)</p> Signup and view all the answers

    Wo befindet sich die Initiationsstelle für die RNA-Synthese?

    <p>Auf der DNA, vor dem eigentlichen Gen. (C)</p> Signup and view all the answers

    Was bewirken bestimmte DNA-Sequenzen während der Rho-abhängigen Termination?

    <p>Sie bremsen die Geschwindigkeit der Transkription. (C)</p> Signup and view all the answers

    Wie lang ist die Region der aktiven Transkription auf dem Chromosom von Escherichia coli?

    <p>Ungefähr 2 kb. (B)</p> Signup and view all the answers

    Was ist das Startcodon für die Translation?

    <p>AUG (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion haben Aminoacyl-tRNA-Synthetasen?

    <p>Sie binden tRNA und spezifische Aminosäuren. (A)</p> Signup and view all the answers

    Was bezeichnet die Kleeblattstruktur der tRNA?

    <p>Die dreidimensionale Faltung der tRNA. (D)</p> Signup and view all the answers

    Wie wird der Wobble Effekt in der Translation definiert?

    <p>Er fördert die Bindung mehrerer tRNA an ein Codon. (C)</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn ein Stopcodon erreicht wird?

    <p>Die tRNA wird abgelöst und das Peptid freigesetzt. (D)</p> Signup and view all the answers

    Wozu dienen Codons in der mRNA?

    <p>Sie codieren für spezifische Aminosäuren. (C)</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aminosäuren wird nicht als Startaminosäure betrachtet?

    <p>Tryptophan (A), Serin (C), Ferroin (D)</p> Signup and view all the answers

    Was leitet sich aus dem Begriff „Aminosäure“ ab?

    <p>Es ist ein Teil der Proteinstruktur. (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion hat die DNA-Polymerase I?

    <p>Entfernung des RNA-Primer (C)</p> Signup and view all the answers

    Welches Enzym ist verantwortlich für die Synthese des RNA-Primers?

    <p>Primase (A)</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Untereinheiten hat die DNA-Polymerase III?

    <p>10 (A)</p> Signup and view all the answers

    Was kennzeichnet die Korrekturlesefunktion der DNA-Polymerasen I und III?

    <p>3' - 5' Exonuclease-Aktivität (B)</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Funktion der Helikase während der DNA-Replikation?

    <p>Sie wandert helixabwärts und trennt die Stränge (C)</p> Signup and view all the answers

    Wie erfolgt die DNA-Synthese auf dem Folgestrang?

    <p>In Okazaki-Fragmenten (D)</p> Signup and view all the answers

    Was ist notwendig, damit eine neue DNA-Kette begonnen werden kann?

    <p>Eine 3'-OH-Gruppe (D)</p> Signup and view all the answers

    Was ist die DnaA Box?

    <p>Ein Startpunkt der DNA-Synthese (A)</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht mit den Mutationen während der DNA-Replikation?

    <p>Sie sind sehr selten (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion hat die 5' - 3' Exonuclease-Aktivität der DNA-Polymerase I?

    <p>Entfernung der RNA-Primer (A)</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Replikation in ringförmiger DNA beschrieben?

    <p>Bidirektionale Replikation (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielt die Primase in der DNA-Replikation?

    <p>Sie synthetisiert einen kurzen RNA-Primer (D)</p> Signup and view all the answers

    Wie nennt man die nicht-kontinuierliche Synthese auf dem Folgestrang?

    <p>Okazaki-Synthese (C)</p> Signup and view all the answers

    Welches Nukleotid kann an das 3'-OH Ende des RNA-Primers gebunden werden?

    <p>Desoxyribonukleotid (D)</p> Signup and view all the answers

    Welcher Schritt kommt nach der Initiation der Proteinsynthese?

    <p>Elongation (B)</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Shine-Dalgarno-Sequenz?

    <p>Eine nicht kodierende mRNA-Region (A)</p> Signup and view all the answers

    Welches Codon signalisiert den Beginn der Translation?

    <p>AUG (B)</p> Signup and view all the answers

    Was passiert während der Translokation?

    <p>Die tRNA, die das Peptid hält, bewegt sich von der A-Stelle zur P-Stelle (B)</p> Signup and view all the answers

    Welches Element ist entscheidend für die Stabilität des Initiationskomplexes?

    <p>Wasserstoffbrücken zwischen Anticodon und Start-Codon (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielen Polysomen in der Translation?

    <p>Sie erhöhen die Geschwindigkeit und Effizienz der Translation (B)</p> Signup and view all the answers

    Welcher Bestandteil wird während der Elongation zur Ausbildung einer Peptidbindung genutzt?

    <p>Aminosäuren (D)</p> Signup and view all the answers

    Worin liegt der Unterschied zwischen der A-Stelle und der P-Stelle im Ribosom?

    <p>Die A-Stelle hält die wachsende Peptidkette, während die P-Stelle die tRNA hält (C)</p> Signup and view all the answers

    Welches Funktionsmerkmal hat die 16S rRNA?

    <p>Sie interagiert mit der Shine-Dalgarno-Sequenz (B)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Wie wird ein Einzelstrang der DNA zu einem Doppelstrang?

    Die Orientierung der DNA-Stränge ist antiparallel, das heißt, sie verlaufen in entgegengesetzte Richtungen. Der 5´-Ende eines Strangs ist mit dem 3´-Ende des anderen Strangs verbunden. Die Komplimentärbasenpaarung von Adenin (A) mit Thymin (T) und Guanin (G) mit Cytosin (C) sorgt für die korrekte Basenpaarung zwischen den beiden Strängen.

    Was sind Nukleoid, Nukleosid und Nukleotid?

    Ein Nukleoid ist eine unregelmäßig geformte Region im Zytoplasma von Bakterien, die die DNA enthält. Ein Nukleosid ist ein Molekül, das aus einer Purin- oder Pyrimidinbase und einem Zucker (Ribofuranose oder Desoxyribose) besteht. Ein Nukleotid ist ein Molekül, das aus einer Purin- oder Pyrimidinbase, einem Zucker (Ribofuranose oder Desoxyribose) und einem oder mehreren Phosphatgruppen besteht.

    Was ist der Unterschied zwischen dATP und ATP?

    dATP enthält Desoxyribose als Zucker, während ATP Ribose als Zucker enthält. Das 'd' in dATP steht für Desoxyribose.

    Was sind GTP, GDP und GMP?

    GTP ist ein Nukleotid mit Guanin als Base, GDP ist ein Nukleotid mit Guanin als Base und zwei Phosphatgruppen, und GMP ist ein Nukleotid mit Guanin als Base und einer Phosphatgruppe.

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    Wie ist die Struktur von ATP?

    ATP besteht aus Adenin, Ribose und drei Phosphatgruppen. Die Phosphatgruppen sind durch energiereiche Bindungen miteinander verbunden.

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    Wie unterscheidet sich das Genom von tierischen Zellen und Bakterien?

    Das Genom tierischer Zellen ist linear und in Chromosomen organisiert, während das Genom von Bakterien zirkulär ist und nicht in Chromosomen organisiert ist. Tierisches Genom ist komplexer und enthält mehr Gene als das bakterielle Genom.

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    Was ist DNA-Replikation?

    Die DNA-Replikation ist der Prozess der Kopierung der DNA. Dabei wird die DNA-Doppelhelix in zwei Einzelstränge getrennt und jeder Einzelstrang dient als Vorlage für die Synthese eines neuen komplementären Strangs. So entstehen zwei identische DNA-Doppelhelices.

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    Wie verläuft die DNA-Replikation?

    Die DNA-Replikation verläuft semikonservativ. Das bedeutet, dass jede neu entstandene DNA-Doppelhelix aus einem Elternstrang und einem Tochterstrang besteht. Das ursprüngliche DNA-Molekül wird also nicht vollständig zerstört, sondern in zwei neue Moleküle integriert.

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    DNA-Polymerase I

    DNA-Polymerase I ist ein Enzym mit 928 Aminosäuren, das während der DNA-Reparatur aktiv ist.

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    DNA-Polymerase II

    DNA-Polymerase II ist ein 88 kDa großes Enzym, das während der DNA-Reparatur involviert ist.

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    DNA-Polymerase III

    DNA-Polymerase III ist ein großes Enzym mit 10 Untereinheiten, das die Hauptrolle bei der Replikation des DNA-Strangs spielt.

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    3' - 5' Exonukleaseaktivität

    Die 3' - 5' Exonukleaseaktivität ist eine Funktion von DNA-Polymerase I und III, die korrekturlesend arbeitet und Fehler während der Replikation erkennt.

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    5' - 3' Exonukleaseaktivität

    Die 5' - 3' Exonukleaseaktivität ist eine weitere Funktion von DNA-Polymerase I, die zur Entfernung von RNA-Primern im Verlauf der DNA-Replikation genutzt wird.

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    RNA-Primer

    Ein RNA-Primer ist ein kurzes RNA-Molekül, das als Startpunkt für die DNA-Synthese dient, da DNA-Polymerasen nur an eine 3'-OH-Gruppe binden können.

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    Primase

    Die Primase ist ein Enzym, das RNA-Primer erzeugt, die essentiell für den Start der DNA-Replikation sind.

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    DnaA-Box

    Die DnaA-Box ist eine spezifische Sequenz auf dem Chromosom, an die sich das DnaA-Protein bindet, um die DNA-Replikation zu initiieren.

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    Replikationsgabel

    Die Replikationsgabel ist die Stelle, an der die DNA-Doppelhelix durch die Helikase getrennt wird, um die Replikation in beide Richtungen zu ermöglichen.

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    Helikase

    Die Helikase ist ein Enzym, das ATP-abhängig die DNA-Doppelhelix auflöst, um die Replikation zu ermöglichen.

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    Okazaki-Fragmente

    Okazaki-Fragmente sind kurze DNA-Stücke, die auf dem Folgestrang während der DNA-Replikation synthetisiert werden.

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    Ligase

    Die Ligase ist ein Enzym, das zwei DNA-Fragmente durch Bildung einer Phosphodiesterbindung miteinander verbindet.

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    Bidirektionale Replikation

    Die bidirektionale Replikation beschreibt den Prozess, bei dem die DNA-Replikation von einem gemeinsamen Ursprung ausgehend in beiden Richtungen abläuft.

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    Mutationen

    Mutationen sind Veränderungen in der DNA-Sequenz, oft verursacht durch Fehler bei der DNA-Replikation.

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    Korrekturlesen

    Korrekturlesen ist die Funktion der DNA-Polymerase, die nach Fehlern bei der Replikation sucht und sie korrigiert.

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    Was ist die DNA-abhängige RNA-Polymerase?

    Die DNA-abhängige RNA-Polymerase ist ein Enzym, das an der Transkription beteiligt ist. Sie besteht aus vier Untereinheiten: β, β´, α, , die zusammenwirken, um DNA in RNA umzuschreiben.

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    Was ist das Holoenzym der RNA-Polymerase?

    Das Holoenzym der DNA-abhängigen RNA-Polymerase setzt sich aus den Untereinheiten α2, ββ´ und  zusammen.

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    Was ist das Kernenzym der RNA-Polymerase?

    Das Kernenzym der DNA-abhängigen RNA-Polymerase besteht aus den Untereinheiten α2 und ββ´.

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    Was sind Genpromotoren?

    Genpromotoren sind spezielle Sequenzen auf der DNA, die die Transkription eines Gens regulieren. Sie sind nicht Teil des Gens selbst, sondern liegen vor ihm.

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    Was ist die Initiationsstelle?

    Die Initiationsstelle ist eine spezielle Sequenz auf der DNA, die den Start der Transkription markiert. Sie wird vom Promoter erkannt.

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    Was ist der Sigma-Faktor?

    Der Sigma-Faktor ist eine Untereinheit der RNA-Polymerase, die an der Bindung an den Promoter beteiligt ist. Er wird während der Elongationsphase der Transkription freigesetzt.

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    Was ist die Elongationsphase?

    Die Elongation ist die Phase der Transkription, in der die RNA-Polymerase entlang der DNA wandert und den RNA-Strang verlängert. Dabei wird der Sigma-Faktor freigesetzt.

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    Was ist die Terminationsphase?

    Die Termination ist die Phase der Transkription, in die die RNA-Polymerase von der DNA ablöst und die Synthese der RNA beendet. Es gibt zwei Arten der Termination: Rho-abhängig und Rho-unabhängig.

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    Was sind Proteine?

    Proteine sind lange Ketten, die aus einzelnen Bausteinen, den Aminosäuren, zusammengesetzt sind.

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    Was ist die Translation?

    Die Übersetzung der genetischen Information, die in der mRNA enthalten ist, in die Aminosäuresequenz eines Proteins.

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    Was ist eine Peptidbindung?

    Die Verbindung, die zwischen zwei Aminosäuren in einer Polypeptidkette entsteht.

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    Wie lang ist ein Protein?

    Ein Protein kann aus vielen Aminosäuren bestehen. 10-60 Aminosäuren bilden ein Polypeptid.

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    Was ist ein Codon?

    Ein Basentriplett (3 Basen) auf der mRNA, das die Information für eine bestimmte Aminosäure trägt.

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    Wie wird die Reihenfolge der Aminosäuren bestimmt?

    Die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein wird durch die Basensequenz der mRNA bestimmt.

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    Was ist die Transkription?

    Die DNA-Sequenz eines Gens wird in eine mRNA-Sequenz umgeschrieben.

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    Was passiert während der Translation?

    Die mRNA wird an Ribosomen gebunden und die Information in eine Aminosäuresequenz übersetzt.

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    Was ist ein ORF (offener Leserahmen)?

    Ein "offener Leserahmen" (ORF) ist ein Abschnitt der DNA oder RNA, der die genetische Information für die Synthese eines Proteins trägt.

    Der ORF beginnt mit einem Startcodon (AUG) und endet mit einem Stopcodon.

    Die Sequenz von Codons im ORF bestimmt die Reihenfolge der Aminosäuren im Protein, welches durch Translation gebildet wird.

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    Was ist Translation?

    Die Translation ist der Prozess der Umwandlung der genetischen Information in ein Protein.

    Die mRNA (Messenger-RNA) wird durch ribosomen gelesen, wobei jedes Codon eine bestimmte Aminosäure codiert. Diese Aminosäuren werden dann durch tRNAs (transfer-RNAs) zum Ribosom transportiert, wo sie miteinander verbunden werden, bis das Protein vollendet ist.

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    Was ist das Wobble-Prinzip?

    Das Wobble-Prinzip beschreibt die Flexibilität der Basenpaarung zwischen dem dritten Nukleotid eines Codons (mRNA) und dem ersten Nukleotid des Anticodons (tRNA).

    Es besagt, dass die ersten beiden Basen eines Codons eine exakte Paarung mit dem Anticodon erfordern, die dritte Base jedoch eine etwas flexiblere Paarung zulässt.

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    Woher leitet sich der Begriff "Aminosäure" ab?

    Aminosäuren sind die Bausteine von Proteinen.

    Sie bestehen aus einer Aminogruppe (-NH2), einer Carboxylgruppe (-COOH) und einer variablen Seitenkette (Rest), die die Eigenschaften der jeweiligen Aminosäure bestimmt.

    Ihr Name leitet sich von der Kombination aus Aminogruppe und Carboxylgruppe ab.

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    Was sind tRNAs?

    tRNAs (transfer RNAs) sind kleine RNA-Moleküle, die eine spezifische Aminosäure an das Ribosom transportieren.

    Jedes tRNA-Molekül besitzt ein Anticodon, das komplementär zu einem bestimmten Codon auf der mRNA ist, und eine Bindungsstelle für die korrespondierende Aminosäure.

    Sie tragen nicht nur das Anticodon, sondern binden auch die passende Aminosäure.

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    Wie funktioniert eine "Codon-Sonne"?

    Mit Hilfe der "Codon-Sonne" lässt sich die genetische Information der mRNA direkt in Aminosäuren übersetzen.

    Die Codon-Sonne ist ein Diagramm, das alle 64 Codons und ihre entsprechenden Aminosäuren zeigt.

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    Was sind Aminoacyl-tRNA-Synthetasen?

    Aminoacyl-tRNA-Synthetasen sind Enzyme, die eine spezifische Aminosäure an ihre entsprechende tRNA binden.

    Sie stellen sicher, dass die richtige Aminosäure an die tRNA gebunden wird und somit die korrekte Proteinsequenz entsteht.

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    Was sind die Schritte der Proteintranslation?

    Der Vorgang der Proteintranslation beinhaltet die Initiation, Elongation, Translokation und Termination. Diese Schritte führen zur Synthese eines Polypeptids aus einer mRNA-Vorlage.

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    Was ist die Shine-Dalgarno-Sequenz?

    Die Shine-Dalgarno-Sequenz ist eine kurze Nukleotidsequenz in der mRNA, die vor dem Startcodon liegt. Sie ist wichtig für die Initiation der Translation, da sie die Bindung der kleinen ribosomalen Untereinheit (30S) an die mRNA erleichtert.

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    Was passiert während der Elongationsphase der Translation?

    Eine beladene tRNA trägt eine Aminosäure und bindet an die A-Stelle des Ribosoms, während eine tRNA mit einem wachsenden Peptid an die P-Stelle gebunden ist.

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    Was passiert während der Translokationsphase der Translation?

    Das Ribosom bewegt sich drei Nukleotide entlang der mRNA, wodurch die tRNA mit dem wachsenden Peptid von der A-Stelle zur P-Stelle wandert und die leere tRNA von der E-Stelle freigegeben wird.

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    Was ist ein Polysom?

    Ein Polysom ist ein Komplex aus mehreren Ribosomen, die an derselben mRNA binden und gleichzeitig Proteine synthetisieren. Dies ermöglicht eine effizientere Proteinexpression.

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    Was passiert während der Terminationsphase der Translation?

    Wenn ein Stopcodon erreicht wird, bindet kein tRNA an das Ribosom. Somit kommt die Translation zum Stillstand und das Ribosom löst sich von der mRNA.

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    Was ist das Starter-Codon?

    Das Starter-Codon ist AUG, das die Aminosäure Methionin codiert.

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    Beschreiben Sie die Struktur des Ribosoms.

    Das Ribosom besteht aus zwei Untereinheiten, einer kleinen (30S) und einer großen (50S) Untereinheit. Das Ribosom ist der Ort der Proteinsynthese.

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    Welche Stellen befinden sich am Ribosom?

    Die drei Stellen des Ribosoms sind: Die A-Stelle (Ankunftstelle), die P-Stelle (Peptid-Stelle) und die E-Stelle (Exit-Stelle). tRNA-Moleküle binden an diese Stellen, um die Proteinsynthese zu ermöglichen.

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    Was ist der Initiationskomplex?

    Der Initiationskomplex besteht aus der kleinen Untereinheit des Ribosoms, der mRNA und der Initiator-tRNA, die an das Startcodon gebunden ist.

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    Study Notes

    DNA Aufbau

    • DNA besteht aus Nukleotiden
    • Nukleotide bestehen aus einer Base, einem Zucker (Desoxyribose) und einem Phosphatrest.
    • Es gibt vier Basen: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T).
    • Nukleotide sind durch Phosphodiesterbindungen verbunden. Die Abfolge der Basen codiert genetische Informationen.

    Genetische Information

    • Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der für ein bestimmtes Protein codiert.
    • Ein Gen codiert für die jeweilige Aminosäuresequenz eines Proteins.
    • Ein Chromosom ist ein organisiertes genetisches Element, das lebenswichtige Gene für die Zellfunktionen enthält.
    • Das Genom ist der Gesamtsatz aller Gene einer Zelle.

    Bausteine der DNA: Nukleotide

    • Die Basen Adenin (A) paaren sich mit Thymin (T).
    • Die Basen Guanin (G) paaren sich mit Cytosin (C).
    • Die Phosphatgruppen verbinden die Zuckermoleküle und bilden den DNA-Rückgrat.
    • Die DNA-Sequenz beschreibt die Abfolge der Nukleotide.

    Nukleotide

    • dATP: Adenosin-triphosphat
    • dADP: Adenosin-diphosphat
    • dAMP: Adenosin-monophosphat

    Bausteine der DNA/RNA: Nukleotide

    • Nukleotide bestehen aus einer Base, einem Zucker (Desoxyribose bei DNA, Ribose bei RNA) und einem Phosphatrest.

    Die Bausteine

    • DNA enthält Desoxyribonukleinsäure (Desoxyribose als Zucker)
    • RNA enthält Ribonukleinsäure (Ribose als Zucker)

    Der DNA Strang

    • Nukleotide sind über Phosphodiesterbindungen in längliche Ketten verbunden.
    • Die DNA-Kette hat eine 5' und eine 3' Enden.
    • Die DNA-Kettensynthese verläuft in 5' zu 3' Richtung.

    Struktur der DNA: Doppelhelix

    • Die DNA ist eine Doppelhelix, bestehend aus zwei komplementären Strängen.
    • Die beiden Stränge sind antiparallel angeordnet (5' zu 3', 3' zu 5').
    • Die Basen der beiden Stränge sind über Wasserstoffbrücken verbunden (A-T, G-C).

    Die DNA-Doppelhelix

    • Die DNA besteht aus zwei antiparallelen Strängen, die eine Doppelhelix bilden.
    • Die Nukleinbasen liegen waagrecht zwischen den zwei Rückgratsträngen
    • Die DNA-Doppelhelix ist durch eine Helix-Windung mit 10 Basenpaare charakterisiert.

    Das Chromosom

    • Prokaryonten besitzen ein einzelnes, kovalent geschlossenes, ringförmiges Chromosom.
    • Das Chromosom ist im Nukleoid angeordnet.
    • Das Chromosom wird durch Überspiralisierte Superhelices organisiert.

    DNA-Gyrase

    • DNA-Gyrase ist ein Enzym, das DNA-Doppelstrangbrüche einführt und wieder verknüpft.
    • Das Enzym DNA-Gyrase verdreht die DNA und führt Doppelstrangbrüche ein.
    • DNA-Gyrase sorgt für die Überspiralisierte DNA und Verdrillung.

    DNA-Replikation

    • Die Replikation ist der Prozess, bei dem eine DNA-Kopie erstellt wird.
    • semikonservativ: jeder neue DNA-Doppelstrang enthält einen alten und einen neu synthetisierten Strang.
    • Die DNA-Synthese findet an Replikationsgabeln statt.
    • Die Replikationsrichtung verläuft von 5' zu 3'.

    Replikationsrichtung

    • Die DNA-Polymerasen arbeiten in der 5'-3' Richtung.

    DNA-Polymerasen

    • DNA-Polymerasen sind Enzyme, die an der DNA-Replikation beteiligt sind.
    • DNA Polymerase I hat 3' zu 5' Exonukleaseaktivität und ist am Primerentfernen beteiligt, es gibt auch 5' zu 3' Exonukleaseaktivität für die Fehlererkennung und Korrektur.
    • DNA-Polymerase II ist am Reparaturn Prozess der DNA beteiligt.
    • DNA-Polymerase III ist die Hauptenzym der Replikation und ist wichtig für die kontinuierliche DNA-Synthese.
    • DNA-Polymerasen haben eine Korrekturlesefunktion (3'→ 5' Exonuklease-Aktivität).

    DNA Replikation: Der erste Schritt

    • Für die Synthese einer neuen DNA-Kette ist ein Primer notwendig.
    • Ein Primer ist ein kurzes RNA-Stück.
    • Primase ist ein RNA-Polymerase-Enzym, das RNA Primer erzeugt.

    Der RNA Primer

    • RNA Primer dient als Startpunkt der DNA-Synthese.
    • Der RNA Primer entspricht der zu kopierenden Mutter-DNA-Sequenz
    • Die RNA Primer wird durch DNA-Polymerasen entfernt.

    Replikation ringförmiger DNA

    • Die Replikation von ringförmiger DNA beginnt an einem Replikationsursprung.
    • Eine Replikationsgabel entsteht und die Synthese findet bidirektional statt.
    • Die Replikation verläuft über eine Theta-Struktur
    • Die DnaA Box ist der Ursprung der Replikation

    Die Replikationsgabel

    • Helikase trennt die DNA-Doppelhelix an der Replikationsgabel.
    • Einzelstrang-Bindeproteine verhindern das erneute Verbinden der beiden Einzelstränge.
    • Primase erzeugt RNA-Primer.
    • DNA-Polymerase fügt Nukleotide zum Leitstrang und Folgestrang hinzu.
    • Okazaki-Fragmente entstehen am Folgestrang, sie werden später durch DNA-Ligase verknüpft.

    Verknüpfen von zwei DNA Fragmenten

    • DNA-Polymerase III ist am Verbinden der Okazaki Fragmente beteiligt
    • DNA-Polymerase I entfernt den RNA Primer
    • DNA-Ligase verbindet die DNA Fragmente

    Bidirektionale Replikation

    • Die Replikation findet von einem Ursprung ausgehend in beide Richtungen statt.

    Mutation

    • Fehler in der DNA-Replikation können zu Mutationen führen.
    • DNA-Polymerasen haben eine Korrekturlesefunktion mit 3'→ 5' Exonukleaseaktivität.
    • Diese Aktivität entfernt fehlerhafte Nukleotide.

    Korrekturlesen

    • Während der Replikation entdeckte Fehler werden durch die 3'-5'-Exonuklease-Aktivität korrigiert. Fehler werden durch die Aktivität erkannt und durch das richtige Nukleotid ersetzt.

    Transkription

    • Die Transkription ist der Prozess, bei dem eine RNA-Kopie eines Gens hergestellt wird.
    • RNA-Polymerasen katalysieren die Bildung von Phosphodiesterbindungen.
    • Die Transkription verläuft in 5'→ 3' Richtung und verwendet DNA als Vorlage.

    Die RNA Synthese

    • RNA besteht aus einem Ribosenzucker, Phosphat und vier Basen: Adenin (A), Uracil (U), Guanin (G) und Cytosin (C).
    • RNA ist einzelsträngig.
    • RNA-Polymerase katalysiert die RNA Synthese.

    Die RNA Haupttypen

    • mRNA: Messenger-RNA, tragt die genetischen Informationen von DNA an die Ribosomen
    • tRNA: Transfer-RNA, überträgt Aminosäuren zum Ribosom
    • rRNA: Ribosomale RNA, bildet einen Bestandteil der Ribosomen zur Proteinbiosynthese

    RNA Polymerase

    • RNA Polymerasen sind Enzyme, die an der Transkription beteiligt sind.
    • Nur ein DNA-Strang wird bei der Transkription kopiert
    • Die Transkription beginnt am Promotor und endet am Terminator.
    • Die 5′→ 3′ Richtung der DNA wird auch in der RNA 5′→ 3′ Richtung kopiert, was wichtig für die Proteinbiosynthese ist.

    Genpromotoren

    • Genpromotoren sind DNA-Sequenzen, die die Genexpression regulieren, indem sie die RNA-Polymerase an die richtige Stelle führen.

    Schritte der RNA Synthese

    • Initiations-, Elongations- und Terminationsschritte.
    • RNA-Polymerase bindet an einen Promotor.
    • Polymerase bewegt sich entlang des DNA-Stranges.
    • Der Sigmafaktor wird während der Elongation freigesetzt.

    Rho-unabhängige Termination

    • Der Prozess der Transkription endet an bestimmten Sequenzen im DNA-Strang.
    • Die RNA-Sequenz faltet zu einer Sekundärstruktur, die die Transkription beendet.
    • Die Polymerase wird von der DNA abgelöst.

    Rho-abhängige Termination

    • Ein Protein namens Rho ist daran beteiligt, die RNA-Polymerase zu lösen.
    • Rho bindet an die RNA und bewegt sich zum Transkriptionsende
    • Die RNA-Polymerase wird von der DNA abgelöst.

    rRNAs und tRNAs

    • rRNA-Gene werden in Operonen transkribiert.
    • Prozessierung ist notwendig, um reife tRNA zu erzeugen
    • rRNA und tRNA sind wichtig für die Proteinbiosynthese.

    Start- und Stopcodons

    • Startcodon AUG kodiert für Methionin und
    • Stoppcodons (UAA, UAG, UGA) beenden die Translation.
    • Die Codons sind dreierlei Buchstabenkombinationen.

    Mögliche Leserahmen

    • mRNA kann auf drei verschiedene Arten gelesen werden
    • Das Lesen beginnt mit dem Start-Codon AUG, welches auch den Amino-Acid-Start für die Sequenz darstellt. Die Leserichtung bestimmt das entstehende Protein.

    Offene Leserahmen

    • Offene Leserahmen (ORF) sind Abschnitte der mRNA, die von einem Startcodon bis zu einem Stopcodon reichen und ein Protein kodieren.

    Die transfer-RNA

    • tRNA-Moleküle haben eine kleeblattartige Sekundärstruktur
    • tRNA hat ein Anticodon zum Codon der mRNA
    • tRNA trägt die spezifische Aminosäure, die an das Codon passt.

    Aminoacyl-tRNA-Synthetasen

    • Aminoacyl-tRNA-Synthetasen verbinden tRNA-Moleküle mit ihren spezifischen Aminosäuren.
    • Es gibt eine spezifische Aminoacyl-tRNA-Synthetase für jede Aminosäure.

    Beantworten Sie folgende Fragen (aus den Bildern)

    • Die Fragen sind in den Bildern enthalten und müssen durch den Nutzer beantwortet werden

    Der Vorgang der Proteintranslation

    • Initiation, Elongation, Translokation und Termination

    Shine-Dalgarno Sequenz

    • Die Shine-Dalgarno-Sequenz ist eine kurze Nukleotidsequenz in der mRNA, dient als Ribosom-Bindungsstelle.

    Der Vorgang der Proteintranslation - Initiation

    • Die Initiator-tRNA bindet an die Startcodon (AUG) durch Wasserstoffbrücken.
    • Die kleine Ribosomen-Untereinheit bindet am Startsignal auf die mRNA.
    • Eine große Ribosomen Untereinheit bindet auch an die mRNA, und somit ist die Initiation abgeschlossen

    Initiationskomplex

    • Der Initiationskomplex besteht aus der mRNA, der Initiator tRNA, der kleinen und der großen Ribosomenuntereinheit.

    Der Vorgang der Proteintranslation - Elongierung

    • Beladene tRNA bindet an die A-Stelle.
    • Bildung der Peptidbindung zur Aminosäure in der P-Stelle
    • Die beladene tRNA positioniert sich nach der Peptidbildung in der P-Stelle.

    Der Vorgang der Proteintranslation - Translokation

    • Das Ribosom verschiebt sich entlang der mRNA, um zum nächsten Codon zu kommen.
    • Die leere tRNA wird aus der E-Stelle freigesetzt.

    Polysomen

    • Translation einer einzigen mRNA durch mehrere Ribosomen zur Protein Bildung. Diese Mehrribosomen-Struktur wird als Polyribosom oder Polysom bezeichnet.

    Der Vorgang der Proteintranslation - Termination

    • Wenn ein Stopcodon (UAA, UAG oder UGA) erreicht wird, bricht die Synthese ab.
    • Die beiden Ribosomen-Untereinheiten trennen sich von der mRNA.

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