Genetik: DNA, RNA und Proteinsynthese
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Questions and Answers

Welcher Prozess beschreibt die Übertragung genetischer Information von DNA zu RNA zu Protein?

  • Zellteilung
  • DNA-Replikation
  • Zentrale Dogma der Molekularbiologie (correct)
  • Proteinbiosynthese

Die Fehlerquote bei der DNA-Replikation beträgt 1 von 1 Million Fällen.

False (B)

Wer entdeckte DNA in den 1860er Jahren?

Friedrich Miescher

Alfred Hershey und Martha Chase führten ihr Experiment im Jahr _____ durch.

<p>1952</p> Signup and view all the answers

Was fanden Hershey und Chase heraus?

<p>DNA enthält die genetischen Informationen. (B)</p> Signup and view all the answers

Miescher fand eine Substanz in der nuklearen Fraktion, die ________ genannt wurde.

<p>Nuclein</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Wissenschaftler den von ihnen durchgeführten Entdeckungen zu:

<p>Friedrich Miescher = Entdeckung von DNA Alfred Hershey = DNA trägt genetische Information James Watson = Struktur der DNA Linus Pauling = Modelle zur DNA-Struktur</p> Signup and view all the answers

Miescher verwendete komplexe Methoden zur Analyse von Zellen in seinem Experiment.

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

Was ist das Hauptmerkmal von Bakterienchromosomen?

<p>Sie sind zirkulär und bestehen aus einer einzigen DNA-Kopie. (B)</p> Signup and view all the answers

Viren besitzen immer eine zirkuläre DNA als genomisches Material.

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

Nenne ein Beispiel für ein Bakterium, das besonders resistent gegen DNA-Schäden ist.

<p>Deinococcus radiodurans</p> Signup and view all the answers

Plasmide sind kleine, __________ DNA-Moleküle, die unabhängig von chromosomalem DNA existieren.

<p>zirkuläre</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe den richtigen Beschreibungen zu:

<p>Bakterienchromosomen = Einzelne, zirkuläre DNA in Prokaryoten Eukaryotenchromosomen = Lineare DNA in einem Zellkern Viren = Acellulare Entitäten mit variablen Genomen Plasmide = Extrachromosomale, zirkuläre DNA</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten die Rolle von Plasmiden?

<p>Sie sind an horizontalem Gentransfer beteiligt und können Resistenzgene tragen. (B)</p> Signup and view all the answers

Das Chromosom von Escherichia coli hat 4,6 Million Basenpaare.

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

Eukaryotische Chromosomen sind meist __________ und können in mehreren Kopien vorhanden sein.

<p>linear</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt Chargaffs erste Regel?

<p>Adenin ist immer gleich viel wie Thymin. (A), Die Verhältnisse von Adenin zu Thymin und Guanin zu Cytosin sind immer entsprechend 1:1. (C)</p> Signup and view all the answers

Die B-Form der DNA hat eine große tiefe Hauptkerbe und eine flache Nebenkerbe.

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

Was besagt Chargaffs zweite Regel?

<p>Die Menge der einzelnen Nukleotide variiert stark zwischen verschiedenen Arten.</p> Signup and view all the answers

Die beiden komplementären DNA-Stränge bilden eine _________.

<p>Doppelhelix</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe mit ihren Beschreibungen zu:

<p>Topoisomerase = Entspannt supercoiled DNA Chargaffs Regeln = Verhältnisse von Nukleotiden B-Form DNA = Die vorherrschende Form von DNA Writhe = Die Anzahl der superhelikalen Drehungen</p> Signup and view all the answers

Was ist die Entfernung zwischen zwei Basenpaaren in der B-Form der DNA?

<p>3.4 Å (B)</p> Signup and view all the answers

Die Replikation von DNA ist dispersiv.

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

Wie viele Nucleotiden werden bei einer genauen DNA-Replikation pro 10 Milliarden Nucleotiden kopiert?

<p>Eins</p> Signup and view all the answers

Meselson und Stahl verwendeten ________-Stickstoff, um ihre Experimente durchzuführen.

<p>stickstoff 15</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Experimente mit den dazugehörigen Wissenschaftlern zu:

<p>DNA-Faserexperimente = Rosalind Franklin Entdeckung der Doppelhelix = Watson und Crick Nukleotidanalyse = Erwin Chargaff Semi-konservative Replikation = Meselson und Stahl</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt die Writhe-Nummer (Wr) bei DNA?

<p>Anzahl der Überdrehungen (C)</p> Signup and view all the answers

DNA-Polymerasen können DNA ohne ein bestehendes Matrizen-Strang kopieren.

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

Was geschieht mit der DNA, wenn sie entfaltet wird?

<p>Es entsteht ein supercoiled DNA.</p> Signup and view all the answers

Das ________ von DNA erfordert, dass die Doppelhelix entwunden wird, um die Stränge zu trennen.

<p>Kopieren</p> Signup and view all the answers

Welche Enzyme sind für die Entspannung der DNA während der Replikation verantwortlich?

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

Die DNA-Replikation kann nur in Richtung 3' bis 5' erfolgen.

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

Was ist der Zweck eines Primers in der DNA-Replikation?

<p>Er dient als Startpunkt für die DNA-Synthese.</p> Signup and view all the answers

DNA-Polymerase III kopiert DNA von _____ bis _____ .

<p>5', 3'</p> Signup and view all the answers

Ordne folgende Begriffe den richtigen Funktionen zu:

<p>Helicase = Entwindet die DNA DNA-Polymerase I = Entfernt RNA-Primer Topoisomerase = Entspannt die DNA Primase = Synthetisiert RNA-Primer</p> Signup and view all the answers

Was geschieht, wenn die DNA-Polymerase III auf den Primer eines Okazaki-Fragments trifft?

<p>Sie stoppt die Synthese und wartet auf die Primase. (C)</p> Signup and view all the answers

Okazaki Fragmente werden auf dem führenden Strang synthetisiert.

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

Was bildet sich an den Replikationsgabeln während der DNA-Replikation?

<p>Replikationsblase</p> Signup and view all the answers

Verantwortlich für die Stabilität der DNA in thermophilen Archaeen ist die _____ .

<p>Supercoiling</p> Signup and view all the answers

Ordne die Prozesse den entsprechenden Enzymen zu:

<p>DNA-Polymerase III = Synthetisiert neuen DNA-Strang Helicase = Öffnet die DNA Topoisomerase = Verhindert Verdrillungen Ligase = Verknüpft DNA-Fragmente</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft hat die DNA-Polymerase in Bezug auf die DNA-Synthese?

<p>Sie benötigt einen RNA-Primer für die Initiation. (D)</p> Signup and view all the answers

Was passiert, wenn keine Einzelstrang-bindenden Proteine (SSBPs) vorhanden sind?

<p>Die DNA-Stränge könnten beschädigt oder zerschnitten werden.</p> Signup and view all the answers

Die DNA-Replikation benötigt nur ein einzelnes Enzym, um die entsprechenden Stränge zu synthetisieren.

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

Die Synthese des _____ Strangs erfolgt kontinuierlich, während der _____ Strang diskontinuierlich ist.

<p>führenden, lagging</p> Signup and view all the answers

Wofür ist die Exonukleaseaktivität der DNA-Polymerase I verantwortlich?

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

Was beschreibt das Trombone-Modell der DNA-Replikation?

<p>Es ermöglicht die gleichzeitige Replikation von Leit- und Folgestrang. (B)</p> Signup and view all the answers

DNA-Polymerasen haben eine Fehlerquote von 1:10.000.

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

Nenne zwei Arten von Punktmutationen.

<p>Transversionen und Transitionen</p> Signup and view all the answers

Das Enzym, das DNA ohne Fehler replizieren kann, ist die ______.

<p>DNA-Polymerase</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Transversionen ist korrekt?

<p>Eine Purin-Basen wird durch eine Pyrimidin-Basis ersetzt. (C)</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die DNA-Reparaturmechanismen den spezifischen Aufgaben zu:

<p>Nukleotid-Exzisionsreparatur = Reparatur von großen DNA-Schäden Basis-Exzisionsreparatur = Reparatur von kleinen, schadhaften Basen Mismatch-Reparatur = Korrektur von Fehlpaarungen während der Replikation</p> Signup and view all the answers

Ionisierende Strahlung kann nur Mutationen im DNA-Strang verursachen, die dann irreversibel sind.

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

Was bewirkt die Exonuklease-Aktivität der DNA-Polymerase?

<p>Das Entfernen falscher Nukleotide</p> Signup and view all the answers

Mutagene wie UV-Licht führen zu ______ in der DNA.

<p>Thymindimeren</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Basis-Exzisionsreparatur am besten?

<p>Sie ist für kleine, nicht-sperrige Läsionen zuständig. (C)</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den richtigen-definitionen zu:

<p>Alkylierungsmittel = Verursacht DNA-Veränderungen durch chemische Modifikationen Deaminierung = Entfernung von Aminogruppen von DNA-Basen Reaktive Sauerstoffspezies = Verursacht oxidative Schäden an DNA</p> Signup and view all the answers

Spontane Mutationen treten nicht während der DNA-Replikation auf.

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

Wie nennt man die Struktur, die die DNA-Replikation ermöglicht?

<p>Replisom</p> Signup and view all the answers

Die Fehlerquote bei DNA-Polymerasen beträgt etwa einen Fehler pro ______.

<p>eine Million</p> Signup and view all the answers

Was ist ein charakteristisches Merkmal von Transitionen?

<p>Eine Purin-Basis wird durch eine andere Purin-Basis ersetzt. (D)</p> Signup and view all the answers

Was entsteht aus der spontanen Deaminierung von Cytosin?

<p>Uracil (C)</p> Signup and view all the answers

Die DNA-Reparatur durch Basenexzisionsreparatur erfordert keine spezifische Erkennung von Uracil.

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

Welches Enzym verbindet die DNA-Strangbrüche nach der Reparatur?

<p>DNA-Ligase</p> Signup and view all the answers

Der Prozess, durch den genetische Vielfalt entsteht, wird als __________ bezeichnet.

<p>DNA-Rekombination</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Enzyme den richtigen Funktionen zu:

<p>Uracil-DNA-Glykosylase = Erkennung von Uracil in DNA MutS = Erkennung von Misspaarungen MutH = Einführung von Einzelstrangbrüchen Cre-rekombinase = Site-spezifische Rekombination</p> Signup and view all the answers

Welche Art von Mutation kann aus der Deaminierung von Cytosin resultieren?

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

MMR (Mismatch Repair) kann die Mutationsrate in Zellen verringern.

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

Was geschieht während der Branch-Migration?

<p>Der Kreuzungspunkt bewegt sich entlang der DNA-Doppelhelix.</p> Signup and view all the answers

__________ ist ein Bakterienprotein, das an homologer Rekombination beteiligt ist.

<p>RecA</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Begriffe den passenden Definitionen zu:

<p>Holliday-Junction = Ein viersträngiger DNA-Kreuzungspunkt SSB = Ein Protein, das Einzelstrang-DNA schützt Exonuklease = Enzym, das DNA-Stränge entfernt DNA-Polymerase III = Synthese neuer DNA-Stränge</p> Signup and view all the answers

Was kennzeichnet das frühe Stadium der MMR-Reparatur?

<p>Erkennung eines Misspaars (C)</p> Signup and view all the answers

Cre-rekombinase wird häufig in der Genetik verwendet, um DNA an spezifischen Stellen einzuschleusen.

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

Welches Protein fördert die Invasion eines Einzelstrang-DNA-Moleküls?

<p>RecA</p> Signup and view all the answers

MMR-Defekte sind mit verschiedenen Formen von __________ assoziiert.

<p>Krebs</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Zentrales Dogma der Molekularbiologie

Die Expression genetischer Information von DNA zu RNA zu Protein.

DNA-Replikation

Der Prozess der Kopierung von DNA-Molekülen.

Fehlerquote bei der DNA-Replikation

Die Häufigkeit von Fehlern bei der DNA-Kopierung.

Proofreading

Ein Mechanismus, der Fehler während der DNA-Replikation korrigiert.

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DNA-Reparatur

Prozesse, die Schäden an der DNA reparieren.

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Friedrich Miescher

Schweizer Wissenschaftler, der DNA im 19. Jahrhundert entdeckte.

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Hershey-Chase-Experiment

Ein Experiment, das bewies, dass DNA der Träger der genetischen Information ist.

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Watson, Crick und Pauling

Wissenschaftler, die an der Aufklärung der DNA-Struktur beteiligt waren.

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Chargaff's Regeln

Zwei Regeln basierend auf der Analyse der Nukleotidbestandteile der DNA. Die erste Regel besagt, dass die Menge an Adenin (A) gleich der Menge an Thymin (T) ist und die Menge an Guanin (G) gleich der Menge an Cytosin (C) ist. Die zweite Regel besagt, dass die Menge an einzelnen Nukleotiden zwischen verschiedenen Arten variiert.

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Doppelhelix

Die Form der DNA, bestehend aus zwei antiparallelen Nukleotidketten, die umeinander gewunden sind und durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basenpaaren verbunden sind.

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Basenpaarung

Die spezifische Verbindung zwischen zwei komplementären Nukleotidbasen in der DNA. Adenin (A) paart sich immer mit Thymin (T), und Guanin (G) paart sich immer mit Cytosin (C).

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5'-Ende

Das Ende einer DNA-Kette, an dem die Phosphatgruppe an das 5'-Kohlenstoffatom des Desoxyribosezuckers gebunden ist.

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3'-Ende

Das Ende einer DNA-Kette, an dem die Hydroxylgruppe des 3'-Kohlenstoffatoms des Desoxyribosezuckers frei ist.

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Antiparallel

Die Orientierung der beiden DNA-Stränge, die sich in entgegengesetzter Richtung erstrecken. Ein Strang hat eine 5'-3'-Richtung, während der andere Strang eine 3'-5'-Richtung hat.

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B-Form DNA

Die häufigste Form von DNA unter physiologischen Bedingungen. Sie hat eine breite, flache Hauptrille und einen tiefen Nebengraben.

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Major Groove

Die größere, breitere Rille auf der Oberfläche der DNA-Doppelhelix, die das Bindungsziel für Proteine ist.

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Minor Groove

Die kleinere, schmalere Rille auf der Oberfläche der DNA-Doppelhelix, die auch das Bindungsziel für Proteine sein kann.

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Semikonservative Replikation

Der Prozess der DNA-Replikation, bei dem jeder Tochterstrang aus einem ursprünglichen Strang und einem neu synthetisierten Strang besteht.

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Topoisomerase

Ein Enzym, das die Topologie der DNA regulieren kann, indem es DNA-Stränge schneidet und wiederverbindet, um Supercoiling zu lösen.

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Supercoiling

Das Verdrehen oder Wickeln der DNA-Doppelhelix um sich selbst, das durch das Entwinden der DNA während der Replikation entsteht.

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Linking Number

Eine mathematische Größe, die die Anzahl der Windungen eines DNA-Strangs um den anderen in einem zirkulären Molekül beschreibt.

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Writhe Number

Eine mathematische Größe, die die Anzahl der Superhelical-Windungen in einem zirkulären DNA-Molekül beschreibt.

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Bakterielle Chromosomen

Das genetische Material in Bakterienzellen, ein einzelnes, ringförmiges DNA-Molekül.

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Eukaryotische Chromosomen

Lineare DNA-Stränge, die in mehreren Kopien vorliegen und um Histonproteine gewickelt sind.

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Virusgenome

Das genetische Material von Viren, das aus entweder einzelsträngiger oder doppelsträngiger DNA oder RNA bestehen kann.

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Plasmide

Kleine, ringförmige, doppelsträngige DNA-Moleküle, die unabhängig vom Chromosom existieren.

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Rekombination

Der Austausch von genetischen Informationen zwischen zwei DNA-Molekülen.

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Deinococcus radiodurans

Ein Bakterium, das besonders resistent gegen DNA-Schäden ist, da es viele Kopien seines Genoms hat.

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Extrachromosomale Elemente

DNA-Moleküle, die unabhängig vom Hauptgenom (Chromosom) einer Zelle existieren.

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Horizontaler Gentransfer

Die Übertragung von genetischem Material zwischen Organismen, die nicht durch Abstammung miteinander verwandt sind.

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DNA-Polymerase-Holoenzym

Ein großer Komplex aus zwei DNA-Polymerasen und assoziierten Enzymen, der an der Replikationsgabel sitzt und beide DNA-Stränge gleichzeitig kopiert.

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Trombonmodell der DNA-Replikation

Modell, das erklärt, wie die führende und die Folgestrang gleichzeitig von der DNA-Polymerase III-Holoenzym während der Replikation kopiert werden, indem ein Teil der DNA einen Schleifenbewegung macht.

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Replisom

Die Replikationsmaschine, die aus zwei DNA-Polymerase III-Holoenzymen besteht und die führenden und folgenden Stränge gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen kopiert.

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Replikationsblase bei zirkulärer DNA

Die Öffnung im zirkulären DNA-Molekül, wo die Replikation beginnt, mit zwei Replikationsgabeln, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen.

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Exonuklease-Aktivität von DNA-Polymerasen

Die Fähigkeit von DNA-Polymerasen, falsch eingebaute Nukleotide von der neu synthetisierten DNA-Sequenz zu entfernen.

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Transversion

Eine Punktmutation, bei der ein Purin-Basenpaar (A oder G) durch ein Pyrimidin-Basenpaar (C oder T) oder umgekehrt ersetzt wird.

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Transition

Eine Punktmutation, bei der ein Purin-Basenpaar durch ein anderes Purin-Basenpaar (A zu G oder umgekehrt) oder ein Pyrimidin durch ein anderes Pyrimidin (C zu T oder umgekehrt) ersetzt wird.

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DNA-Mutagene

Faktoren oder Stoffe, die Veränderungen oder Mutationen in der DNA verursachen können.

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Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER)

Ein DNA-Reparaturmechanismus, der große und voluminöse DNA-Schäden, wie sie durch UV-Strahlung verursacht werden, repariert.

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Basen-Exzisionsreparatur (BER)

Dieser Reparaturmechanismus entfernt einzelne beschädigte oder falsch eingebaute Basen aus der DNA-Sequenz.

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Mismatch-Reparatur (MMR)

Dieser Mechanismus repariert Fehler wie falsch gepaarte Basen oder kurze Insertionen/Deletionen, die während der Replikation auftreten.

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Abasische Stelle

Eine Stelle in der DNA-Sequenz, an der eine Base fehlt und nur das Zucker-Phosphat-Rückgrat vorhanden ist.

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Welcher Mechanismus repariert kleine DNA-Schäden?

Die Basen-Exzisionsreparatur (BER) repariert hauptsächlich kleine, nicht-voluminöse DNA-Läsionen, z. B. durch oxidative Schäden oder spontane Desaminierung.

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Was macht die Exonukleaseaktivität von DNA-Polymerasen?

Die Exonukleaseaktivität entfernt falsch eingebaute Nukleotide von der neu synthetisierten DNA-Sequenz, wodurch Fehler während der Replikation korrigiert werden.

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Deaminierung von Cytosin

Die spontane Umwandlung von Cytosin zu Uracil durch den Verlust einer Aminogruppe. Diese Mutation kann während der DNA-Replikation zu Fehlern führen, da Uracil mit Adenin paart, während Cytosin mit Guanin paart.

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Uracil-DNA-Glycosylase

Ein Enzym, das Uracil in der DNA erkennt und die glykosidische Bindung zwischen Uracil und Deoxyribose aufbricht, wodurch eine apurische Stelle entsteht.

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Endonucleasen

Enzyme, die die DNA-Kette an der apurischen Stelle spalten und einen Einzelstrangbruch erzeugen.

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Mismatch-Reparatur

Ein Mechanismus, der Fehler bei der DNA-Replikation korrigiert, indem er falsch gepaarte Basen in der neu synthetisierten DNA erkennt und entfernt.

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MutS

Ein Protein, das falsch gepaarte Basen in der DNA erkennt und MutL rekrutiert.

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MutL

Ein Protein, das MutS bindet und MutH aktiviert, um einen Einzelstrangschnitt in der falschen DNA-Kette zu bewirken.

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MutH

Ein Enzym, das den Einzelstrangschnitt in der falschen DNA-Kette einführt. Es erkennt die hemimethylierte DNA (nur der Elternstrang ist methyliert) und schneidet die Tochterstrangseite.

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Homologer Austausch

Ein Mechanismus der DNA-Reparatur, bei dem die falsche DNA-Sequenz durch eine Kopie des korrekten Strangs ersetzt wird.

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Holliday-Kreuzung

Eine Struktur, die während des homologen Austauschs entsteht, wenn sich zwei DNA-Stränge kreuzen und genetisches Material austauschen.

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Branch Migration

Der Prozess, bei dem sich die Holliday-Kreuzung entlang der DNA-Kette bewegt und weitere genetische Informationen austauscht.

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Resolvasen

Enzyme, die die Holliday-Kreuzung spalten und die verbundenen DNA-Stränge trennen.

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Cre-Rekombinase

Ein Enzym, das in der Gentechnik verwendet wird, um spezifische DNA-Sequenzen zu schneiden und wieder zu verbinden. Es hilft bei der Integration von DNA-Segmenten, z.B. von Viren.

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RecA

Ein bakterielles Protein, das an der homologen Rekombination beteiligt ist. Es hilft bei der Reparatur von Doppelstrangbrüchen in der DNA.

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DNA-Polymerasen

Enzyme, die DNA replizieren. Sie verwenden eine DNA-Matrize, um eine komplementäre DNA-Sequenz zu synthetisieren.

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Primer

Eine kurze RNA-Sequenz, die als Startpunkt für die DNA-Replikation dient.

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DNA-Replikationsgabel

Eine Y-förmige Struktur, die während der DNA-Replikation entsteht. An der Gabel werden die beiden DNA-Stränge getrennt und repliziert.

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Führender Strang

Der Strang der DNA, der kontinuierlich in Richtung der Replikationsgabel repliziert wird.

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Folgender Strang

Der Strang der DNA, der in kleinen Fragmenten (Okazaki-Fragmenten) in entgegengesetzter Richtung der Replikationsgabel repliziert wird.

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Okazaki-Fragmente

Kleine DNA-Fragmente, die den Folgenden Strang während der DNA-Replikation bilden.

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DNA-Ligase

Ein Enzym, das Okazaki-Fragmente zusammenfügt, um einen kontinuierlichen DNA-Strang zu bilden.

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Einzelstrang-bindende Proteine (SSBPs)

Proteine, die an Einzelstrang-DNA binden und sie vor Schäden schützen.

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Helicase

Ein Enzym, das die Doppelhelix der DNA aufbricht, um die Replikation zu ermöglichen.

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Primase

Ein Enzym, das kurze RNA-Primer synthetisiert, um die DNA-Replikation zu starten.

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RNA-Primer

Eine kurze RNA-Sequenz, die als Startpunkt für die DNA-Replikation dient.

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Exonuklease-Aktivität

Die Fähigkeit einiger DNA-Polymerasen, falsch eingebaute Nukleotide von der neu synthetisierten DNA-Sequenz zu entfernen.

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Study Notes

Central Dogma of Molecular Biology

  • The Central Dogma describes how genetic information flows from DNA to RNA to protein.
  • DNA replication, preserving genetic information across generations, has an exceptionally low error rate (1 in 10 billion).

DNA Discovery and Early Experiments

  • Friedrich Miescher, a Swiss scientist in the 1860s, discovered DNA and its chemical properties.
  • He analyzed cellular components from bandages, isolating nuclein (a precursor to DNA), a molecule different from proteins.
  • Nuclein contained phosphorus and nitrogen but not sulfur.

Hershey-Chase Experiment

  • In 1952, Hershey and Chase experimentally proved DNA carries genetic information.
  • Using bacteriophages (bacterial viruses), labeled either with radioactive sulfur (protein) or phosphorous (DNA), they demonstrated that only DNA entered bacterial cells and directed phage production.

Chargaff's Rules

  • Erwin Chargaff discovered that the ratio of adenine to thymine, and guanine to cytosine, is always equal in different species' DNA (Chargaff's first rule).
  • The amount of each nucleotide varies between species (Chargaff's second rule).

Watson and Crick's DNA Model

  • Watson and Crick, using models, determined DNA's double helical structure.
  • Complementary base pairings (A-T, G-C) maintain constant helix width.
  • The strands run antiparallel (5' to 3' and 3' to 5').
  • The distance between base pairs is 3.4 Å, and there's a 36° turn per base pair.
  • B-form DNA is the most common, with major and minor grooves.

DNA Replication - Meselson-Stahl Experiment

  • Meselson and Stahl demonstrated semiconservative DNA replication.
  • Using nitrogen isotopes, they showed that new DNA molecules consist of one parent strand and one newly synthesized strand.

Topological Problems in DNA Replication

  • The unwinding of DNA during replication creates supercoiling.
  • Topoisomerases, enzymes like type I and II, solve this by temporarily breaking and rejoining DNA strands to relax torsional strain.

DNA Polymerases

  • DNA polymerases are enzymes responsible for DNA copying.
  • DNA polymerase III is significant in bacterial cells, copying 5' to 3'.
  • DNA polymerase III is part of a complex (holoenzyme).
  • Primase synthesizes a short RNA primer to initiate DNA replication

Trombone Model of DNA Replication

  • The trombone model describes how both the leading and lagging strands are synthesized simultaneously.

Okazaki Fragments

  • The lagging strand is synthesized in short, discontinuous segments called Okazaki fragments (approximately 1000 nucleotides).
  • Enzymes like DNA polymerase I and DNA ligase are needed to connect these fragments.

DNA Repair

  • Cells contain mechanisms for repairing DNA damage and errors.
  • Nucleotide excision repair (NER) and base excision repair (BER) target different types of lesions.
  • Mismatch repair (MMR) corrects mismatched bases.

Spontaneous DNA Mutations

  • Transversions and transitions are types of point mutations that occur along DNA sequence.
  • Mutagens, such as alkylating agents, deaminating agents, UV light, ionizing radiation, and reactive oxygen species, can also cause mutations in DNA.

DNA Recombination

  • DNA recombination generates genetic diversity and serves as a repair mechanism.
  • Homologous recombination involves homologous DNA exchanging segments.
  • Site-specific recombination involves specific DNA sequences.

Bacterial Genomes, Viruses, and Plasmids

  • Bacteria have a single circular chromosome.
  • Viruses have genomes made of either DNA or RNA.
  • Plasmids are small, circular DNA molecules that exist independently of the chromosome.
  • Plasmids can carry genes for antibiotic resistance, toxins, and play a role in horizontal gene transfer.

Chromosomes, Genomes, and Plasmids

  • Bacterial chromosomes are circular.
  • Viral genomes are varied in structure, size, and composition (DNA or RNA)
  • Plasmids are small, circular DNA molecules separate from the chromosome; they often carry advantageous genes.

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Testen Sie Ihr Wissen über die grundlegenden Prozesse der Genetik und die Entdeckungen bedeutender Wissenschaftler wie Miescher und Hershey-Chase. Beantworten Sie Fragen zur Übertragung genetischer Informationen und zu den Fehlerquoten bei der DNA-Replikation. Dieses Quiz bietet einen spannenden Einblick in die Welt der Molekularbiologie.

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