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Questions and Answers
Was beschreibt das zentrale Dogma der Molekularbiologie?
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Welche Art der Replikation geschieht bei RNA-Viren?
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Was bezeichnet die Reverse Transkription?
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Welche der folgenden Aussagen ist zu Mutationen korrekt?
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Was ist eine typische Folge der DNA-Replikation?
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Was ist eine zentrale Funktion der DNA-Reparaturmechanismen?
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Wie erfolgt die Translation in der Zelle?
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In welchen Bereichen wird eine horizontale Vernetzung zur Molekularbiologie beobachtet?
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Was ist die Hauptfunktion der Primase bei Prokaryonten?
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Wie wird die DNA-Polymerase bei der DNA-Neusynthese aktiviert?
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Was beschreibt das Posaunenmodell in der DNA-Replikation?
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Welches Molekül wird benötigt, um an die freie 3'-OH-Gruppe des RNA-Primers anzudocken?
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Was passiert mit dem RNA-Primer nach der Verlängerung?
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Welche Funktion hat die β-Untereinheit der DNA-Polymerase?
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Welche Eigenschaft der DNA bestimmt die Syntheserichtung während der Replikation?
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Was beeinflusst die Größe der Schleife beim Lagging Strand während der Replikation?
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Was ist der Hauptzweck der Terminationssequenzen in der DNA-Replikation?
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Was wird zur Lösung des Telomer-Problems in bestimmten eukaryotischen Zellen genutzt?
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Welche Art von Enzymen wird für die Termination ringförmiger Chromosomen benötigt?
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Wie werden Mutationen definiert?
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Was geschieht in Zellen, die Telomerase exprimieren?
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Was passiert, wenn die Terminationsproteine nicht funktionieren?
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Welche Rolle spielen Stammzellen hinsichtlich der Telomerase?
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Wie wird der Begriff 'Mutation' im medizinischen Kontext definiert?
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Welche Art von Mutation betrifft nur die Körperzellen und nicht die Keimbahnzellen?
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Was ist eine häufige Ursache für induzierte DNA-Schäden?
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Welche Veränderung tritt bei der spontanen Desaminierung von Cytosin auf?
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Welche Art von Schäden entsteht ständig in Zellen?
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Was ist eine Folge von Hydroxylierung von Guanin durch Sauerstoffradikale?
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Wie unterscheidet sich eine Genmutation von einer somatischen Mutation?
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Welches der folgenden Symptome ist ein Ergebnis von spontaner Depurinierung?
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Was geschieht während der Replikation infolge von 8-Hydroxyguanin?
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Was beschreibt die homologe Rekombination?
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Welche Aussage über die Antikörpervielfalt ist korrekt?
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Welche Funktion hat der T-Zell-Rezeptor?
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Welches Element ist entscheidend für die Durchführung der nicht-homologen DNA-Rekombination?
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Was ist eine häufige Folge der fehlgeschlagenen DNA-Reparatur?
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Welche Aussage über die nicht-homologe Rekombination ist falsch?
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Was ist eine der Hauptfunktionen von Antikörpern?
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Welche Prozesse tragen zur Entstehung der TCR-Vielfalt bei?
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Welche Aussage beschreibt die Wirkung von ultravioletter Strahlung auf die DNA?
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Was passiert bei der Alkylierung in der DNA?
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Welche Substanz ist ein Beispiel für interkalierende Substanzen?
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Welche Art von Mutation beschreibt Änderungen innerhalb eines Gens?
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Was sind häufige Ursachen für Mutationen im genetischen Material?
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Was geschieht bei der Bildung von Thymin-Dimeren?
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Welche der folgenden Aussagen zu Genommutationen ist korrekt?
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Welche Wirkung haben radioaktive Strahlen auf die DNA?
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Study Notes
Molekularbiologie I - TM 12.6
- Das Thema der Vorlesung ist Molekularbiologie I, mit der Titelbezeichnung TM 12.6.
- Der Dozent ist Professor Dr. Heidi Olzscha.
- Die E-Mail-Adresse des Dozenten ist [email protected].
- Die Vorlesung findet an der Medical School Hamburg statt, an der Universität der angewandten Wissenschaften und der Medizinischen Universität.
Lernziele
- DNA-Replikation
- Mutationen
- DNA-Reparatur
- Immungenetik
Quervernetzung
- Die Vorlesung ist vernetzt mit anderen Lehrveranstaltungen der Biochemie und Zellbiologie (horizontale Vernetzung).
- Sie ist auch vernetzt mit Lehrveranstaltungen der klinischen Chemie, Pharmakologie, Mikrobiologie und Onkologie (vertikale Vernetzung).
Weiterführendes Material und Lehrbücher
- Löffler/Petrides, 10. Auflage, Kapitel 10, 44, 45, teilweise 70 (Immungenetik).
- Lehrbücher der Anatomie
- Lehrbücher der Biologie
DNA-Replikation
- Die DNA-Replikation ist die Vervielfältigung der Nukleinsäuremoleküle.
- Sie dient der Verdopplung der DNA in der Synthesephase.
- Die Replikation geht einer Mitose voraus und betrifft gewöhnlich den gesamten Chromosomensatz.
- Die DNA-Replikation ist die identische Verdoppelung der DNA durch DNA-Polymerasen.
- Die Reduplikation des Genoms: Aus 46 Chromatiden werden 92.
Das zentrale Dogma der Molekularbiologie
- Es kann keine sequenzielle Information von Protein zu einem Protein oder Nukleinsäure übertragen werden. (Francis Crick, 1970)
- Es gibt allgemeine und spezielle Übertragungsarten der Genexpression, wie z. B. RNA-Replikation bei RNA-Viren.
- Es gibt auch noch unbekannte Übertragungsarten.
Wie wird DNA repliziert?
- Drei mögliche Szenarien: semikonservativ, konservativ und dispersiv.
- Bei der semikonservativen Replikation entstehen zwei DNA-Moleküle, bestehend aus einem alten und einem neu synthetisierten Strang.
Das Meselson-Stahl-Experiment
- DNA wird semi-konservativ repliziert.
- Nachweis methodisch durch Experimente.
Die Verlängerung der DNA von 5' nach 3'
- Das Enzym DNA-Polymerase III hängt das nächste Desoxyribonucleotid an das 3'-Ende des wachsenden Strangs an.
- Freisetzung von Pyrophosphat (PPi) treibt Reaktion an.
Das Replikonmodell
- Prokaryotische Chromosomen: Eine einzige ori-Region.
- Eukaryotische Chromosomen: Viele ori-Regionen.
- Replikation initiiert an verschiedenen Punkten (ori)
Phasen der Replikation
- Initiation
- Elongation
- Termination
Initiation bei Prokaryoten
- Enzym DnaA, ATP, DnaB, DnaC, ATP
- Lokale Strangtrennung der DNA
- Bindung der Helicase
- Bindung der SSB's (Single-Strand-Binding-Proteins)
Topoisomerase I
- Löst Torsionsspannungen in der DNA
Verschiedene Klassen humaner Topoisomerasen
- Die verschiedenen Klassen, ihre DNA-Bindung, Mechanismus, Proteine und klinischer Einsatz werden beschrieben.
Initiation bei Eukaryoten
- ORC (origin recognition complex)
- Pränitiationskomplex
- Phosphorylierung von ORC
- Beginn der Replikation.
Initiationsfaktoren: Prokaryoten vs. Eukaryoten
- Die verschiedenen Faktoren für Prokaryoten (DnaA, DnaB, DnaC, Topoisomerasen, SSBs) werden mit den Eukaryonten-Faktoren (ORC, MCM-Komplex, Cdc6, Cdt1, Topoisomerasen, RPA) verglichen.
Elongationsphase
-
DNA-Polymerasen katalysieren eine Reaktion, nach folgendem Schema: dNTP+(dNMP)n → (dNMP)n+1 + P~P→ (dNMP)n+1 + 2P
-
RNA-Primer starten die Replikation
-
Die DNA-Polymerase verlängert den RNA-Primer an dem 3'-Ende mit DNA-Nukleotiden.
Die Replikation der Doppelhelix: Führungsstrang vs. Folgestrang
- Führungsstrang kontinuierliche Synthese
- Folgestrang diskontinuierliche Synthese: Okazaki-Fragmente
Verankerung der DNA-Polymerase auf der DNA (Clamp-Prinzip)
- Verankerung der Polymerase durch Clamp und Clamp Loader.
- Start der DNA-Synthese nach Anheftung.
Posaunenmodell: Simultane Replikation von Führungs- und Folgestrang
- Die beiden DNA-Polymerasen arbeiten simultan.
- Die Schleife bildet sich durch ständige Veränderung der Größe der Replikationsblase.
Ersetzen der RNA-Fragmente am Beispiel von E. coli.
- Entfernen der Primer durch RNase H
- Auffüllen der Lücken durch DNA-Polymerase I
- Schließen der Lücken durch DNA-Ligase.
Verknüpfung der Fragmente (Ligation).
- Ligase bringt Fragmente zusammen.
Die wichtigsten humanen DNA-Polymerasen im Überblick.
- Informationen zu verschiedenen DNA-Polymerasen (α, δ, ε, β, γ) - Lokalisation und Funktion inklusive Molekülmasse in Da werden dargestellt.
Termination der Replikation
- In Pro- und Eukaryonten gibt es spezifische Terminationssequenzen.
- Terminationsproteine stoppen Replikation.
- Typ II Topoisomerasen sind für die Termination von ringförmigen Chromosomen benötigt.
- Bei bestimmten Eukaryoten werden Telomere durch die Telomerase verlängert.
Das Telomer-Problem
- Das Problem bei der Replikation an den Enden (Telomeren) der DNA.
- Primers sind nötig.
Die Lösung des Telomer-Problems: Die Telomerase
- Telomerase verlängert Telomere durch Hinzufügen von repetitivem DNA-Sequenzen (TTAGGG).
- DNA Polymerase füllt diese Stücke auf.
Zusammenfassung Replikation (in Echtzeit).
- Visualisierung der Replikationsprozesse.
Mutationen
- Eine dauerhafte Veränderung des Erbgutes.
Arten von Mutationen:
- Unterscheidung nach Erblichkeit, Ursache, Mechanismus, Größe, Veränderungort, Folgen für Proteine, Folgen für Organismus.
Mutationenen: Somatisches vs. Keimbahnmutationen
- Unterschiede zwischen somatischen und Keimbahnmutationen.
- Vererbung an Nachkommen.
Mutationsarten
- Chromosomenmutationen, Genommutationen und Genmutationen.
- Beschreibung der Mutationen.
DNA-Schäden: Wie Fehler entstehen können
- Spontane DNA-Schäden (z. B. Depurinierung, Desaminierung)
- Induzierte DNA-Schäden (z. B. durch Strahlung, Chemikalien)
- DNA-Schäden durch Fehler bei der Replikation.
Spontane DNA-Schäden
- Depurinierung
- Desaminierung von Cytosin
- Sauerstoffradikale und deren Folgen.
Induzierte DNA-Schäden
- Elektromagnetische Strahlung (z. B. UV-Strahlung)
- Alkylierung
- Interkalierende Substanzen
Bildung von Thymin-Dimeren
- Wirkung von UV-Strahlung und cis/trans-Thymindimere.
Angriffspunkte chemischer Agenzien an DNA
- Angriffspunkte von chemischen Agenzien auf DNA.
Interkalierende Substanzen
- Interkalierende Substanzen und ihre Wirkung auf DNA.
Zusammenfassung Mutationen
- Dynamisches genetisches Material
- Genommutationen, Chromosomenmutationen, Genmutationen
- Exogene Noxen (UV-Strahlung, radioaktive Strahlung, Chemikalien)
- Spontane Veränderung von DNA (z. B. Purinverlust oder Cytosin-Desaminierung)
- Basenfehlpaarungen durch diese Faktoren.
DNA-Reparatur und Immungenetik
- Überblick über die wichtigsten Prozesse.
Prinzip der DNA-Reparatur
- Schritte der DNA-Reparatur.
Übersicht über DNA-Reparatursysteme
- Verschiedene Reparatursysteme.
- Schäden, die repariert werden.
Basenexcisionsreparatur
- Ablauf des Prozesses.
Nucleotidexcisionsreparatur
- Ablauf des Prozesses (mit UvrABC-Komplex).
Mismatch-Reparatur
- Schrittweise Beschreibung des Verfahrens.
Die homologe Rekombination
- Schritte, Ausbildung von Bindungen, Spaltung, Holliday-Struktur.
Reparatur durch homologe und nicht-homologe DNA-Rekombination
- Unterschiedliche Wege der DNA-Rekombination
- Ablauf der Reparatur.
Beispiel für Variabilität: Die Antikörper
- Struktur und Funktion von Antikörpern.
Beispiel für Rekombination: Die Entstehung der Antikörpervielfalt
- Genetische Rekombination bei Antikörpern.
Beispiel für Rekombination: Die Entstehung der TCR-Vielfalt
- Beispiele zeigen die Rekombination bei T-Zellrezeptoren.
Zusammenfassung DNA-Reparatur und Immungenetik
- Zusammenfassung aller Prozesse (Schäden, Reparatursysteme inklusive direkt Reparatur, Basenexcision, Nucleotidexcision, mismatch, Rekombinationen)
Danksagung
- Dank für die Aufmerksamkeit.
- Kontaktinformationen für weitere Fragen.
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Description
Testen Sie Ihr Wissen über das zentrale Dogma der Molekularbiologie und verwandte Konzepte wie RNA-Replikation, Mutationen und DNA-Reparaturmechanismen. Beantworten Sie Fragen zu Translation und horizontalen Verbindungen in der Molekularbiologie. Dieses Quiz ist ideal für Studierende der Biowissenschaften.
