DNA-Replikation Quiz

DNA-Replikation

• Topoisomerase: Entspiralisiert die DNA-Doppelhelix, indem sie die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basenpaaren löst und die Helix entwendet. Die Basen der Matrizenstränge bleiben über Wasserstoffbrücken zusammengehalten.

• Helicase: Löst die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den DNA-Strängen, um die Doppelhelix zu öffnen. Die Matrizenstränge werden für die neue Basenpaarung freigegeben und lösen die Wasserstoffbrückenbindungen für die komplementären DNA-Stränge. Die Replikationsgabel ist die Stelle, wo die Helicase wirkt. Die Entwindung der DNA ermöglicht die erneute Synthese. Helicase arbeitet kontinuierlich.

• SSB-Proteine: Verhindern, dass sich die entspiralisierten DNA-Stränge wieder zu einer Doppelhelix zusammenlagern, indem sie sich an die einzelnen Stränge anheften.

• Primase: Stellt kurze RNA-Abschnitte (Primer) her und befestigt diese am 3'-Ende der Matrizenstränge. Diese Primer dienen als Startsignal für die DNA-Polymerase.

• DNA-Polymerase III: Befestigt sich an den Primern und synthetisiert neue komplementäre DNA-Nukleotide in 5' → 3'-Richtung. Dies geschieht an der freien OH-Gruppe am 3'-Ende des Zuckers. Die Replikation erfolgt am Leitstrang kontinuierlich in der 5' → 3'-Richtung hinter der Helicase. Am Folgestrang, der antiparallel verläuft, werden in kurzen Abschnitten (Okazaki-Fragmente) neue Primer gesetzt. Die Replikation verläuft hier diskontinuierlich.

• DNA-Polymerase I: Entfernt die RNA-Primer und ersetzt sie durch DNA-Nukleotide, wobei Uracil durch Thymin ersetzt wird.

• DNA-Ligase: Verknüpft die Okazaki-Fragmente.

Proteinbiosynthese

• Transkription (im Zellkern): Der erste Schritt der Proteinbiosynthese ist die Übertragung der Informationen eines DNA-Abschnitts (Gens) in eine mRNA.

  • Initiation: RNA-Polymerase benötigt keinen Primer, aber einen Promotor (spezifische DNA-Sequenz) für den Bindung. Die RNA-Polymerase bindet an die TATA-Box, einer speziellen DNA-Sequenz, an welche die Transkriptionsfaktoren binden können um die räumliche Struktur des Promotors zu verändern.

  • Elongation: RNA-Polymerase verknüpft komplementäre RNA-Nukleotide an das 3'-Ende des entstehenden mRNA-Stranges und bewegt sich in 3'→5' Richtung über den Matrizenstrang (codogener Strang, Antisense-Strang), wodurch mRNA in 5'→3' Richtung synthetisiert wird.

  • Termination: Die Synthese stoppt, wenn die RNA-Polymerase eine Terminator-Sequenz erreicht.

  • Unterschiede DNA/RNA: DNA hat Desoxyribose, RNA Ribose. DNA-Basen: A, T, G, C. RNA-Basen: A, U, G, C (U ist komplementär zu A)

• Prozessierung bei Eukaryoten: Vor der Translation durchläuft die prä-mRNA eine Prozessierung:

  • Spleißen: Introns (nicht-codierende Abschnitte) werden herausgeschnitten, Exons (codierende Abschnitte) verbunden.
  • 5'-Cap: Ein methyliertes Guanin wird am 5'-Ende befestigt, um die mRNA zu schützen und das Anheften an die Ribosomen zu erleichtern.
  • 3'-Poly-A-Schwanz: Eine Kette von Adenin-Nukleotiden wird am 3'-Ende angehängt, um den Transport ins Cytoplasma zu erleichtern und vor dem Abbau zu schützen.

• Translation (im Cytoplasma): Übersetzung der mRNA-Information in ein Protein durch Ribosomen, mithilfe von tRNA-Molekülen, Aminosäuren, und Enzymen.

  • Initiation: Das Ribosom bindet an das 5'-Ende der mRNA. Die erste tRNA (mit Methionin) bindet an das Startcodon (AUG). Die Ribosomen-große Untereinheit setzt sich an.

  • Elongation: tRNAs, jeweils mit einer spezifischen Aminosäure beladen, binden an die mRNA-Codons, die Aminosäuren werden verknüpft. Die tRNA verlässt dann das Ribosom. Dieser Zyklus wiederholt sich, bis das Protein komplett ist.

  • Termination: Das Ribosom erreicht ein Stopcodon (UAA, UAG oder UGA), die Translation stoppt, das Ribosom löst sich auf und das Protein wird freigesetzt.

Gel-Elektrophorese

• Trennung und Analyse von DNA-, RNA- oder Protein-Molekülen nach Größe durch ein Gel. Kürzere Fragmente wandern schneller durch das Gel. Das Gel gibt ein Bandenmuster.

Genmutation (Punktmutation)

• Änderung der Basensequenz eines Gens.

• Beispiele: Insertion, Deletion, Basensubstitution.

• Auswirkungen: Rastermutation, Missense-Mutation (Aminosäurewechsel) Nonsense-Mutation (Stoppcodon), stumme Mutation (keine Änderung der Aminosäure).

Teste dein Wissen über die DNA-Replikation und die Funktionen verschiedener Enzyme wie Topoisomerase, Helicase und Primase. Dieses Quiz hilft dir, die wesentlichen Schritte und Mechanismen der DNA-Synthese zu verstehen. Überprüfe deine Kenntnisse über die Replikationsgabel und die Rolle von SSB-Proteinen.