Molekularbiologie: Operons und RNA

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Questions and Answers

Was beschreibt das Konzept eines Operons?

Eine Gruppe von Genen, die unabhängig voneinander transkribiert werden.

Gene, die von einem einzigen Promotor transkribiert werden. (correct)

Gene, die ausschließlich für rRNA kodieren.

Die Synthese von Proteinen aus mRNA.

Was ist eine polycistronische mRNA?

Eine lange mRNA, die mehrere Gene in einer Sequenz enthält. (correct)

Eine mRNA, die ausschließlich von einem Promotor transkribiert wird.

Eine mRNA, die nicht für Proteine kodiert.

Eine mRNA, die nur ein Protein kodiert.

Welche Moleküle werden direkt durch RNA-Transkription synthetisiert?

Proteine und tRNAs.

tRNAs und rRNAs. (correct)

rRNAs und mRNAs.

DNA und mRNAs.

Welches Statement beschreibt einen Promotor am besten?

Der Bereich, der RNA-Polymerase anzieht und die Transkription einleitet. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften gehört nicht zu RNA?

RNA enthält Thymin. Signup and view all the answers

Was ist ein Okazaki Fragment?

Ein kurzer DNA-Segment, das während der Replikation entsteht Signup and view all the answers

Warum wird RNA anstelle von DNA für den Primer in der DNA-Replikation verwendet?

RNA ist weniger stabil und wird schneller abgebaut Signup and view all the answers

Welches Enzym ist für das Verknüpfen von DNA-Fragmenten verantwortlich?

Ligase Signup and view all the answers

In welche Richtung verläuft die DNA-Replikation?

Immer in 5' - 3' Richtung Signup and view all the answers

Warum enthält der Replikationsursprung im bakteriellen Genom eine AT-reiche Region?

AT-Basenpaare sind leichter zu trennen Signup and view all the answers

Welche Funktion hat der RNA Primer während der DNA-Replikation?

Er ermöglicht den Start der DNA-Synthese Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Punkte trifft nicht auf RNA zu?

RNA ist normalerweise doppelsträngig Signup and view all the answers

Was ist die Hauptfunktion der RNA-Polymerase?

Katalysieren der Bildung von Phosphodiesterbindungen in RNA Signup and view all the answers

Was ist das Startcodon in einem open reading frame?

AUG Signup and view all the answers

Welche Funktion hat die Aminoacyl-tRNA-Synthetase?

Sie verbindet tRNA mit ihrer spezifischen Aminosäure Signup and view all the answers

Was beschreibt die Kleeblattstruktur der tRNA?

Die dreidimensionale Struktur der tRNA Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aminosäuren wird mit dem Codon UAC kodiert?

Tyrosin Signup and view all the answers

Was bedeutet 'Wobble-Prinzip' in Bezug auf die Translation?

Aminosäuren können mehrere Codons besitzen. Signup and view all the answers

Was ist das Ende eines Proteins definiert durch?

Ein Stopcodon Signup and view all the answers

Welches Codon kodiert für die Aminosäure Serin?

UCU Signup and view all the answers

Welche Informationen kann man von der mRNA-Sequenz ableiten?

Die Reihenfolge der Aminosäuren im Peptid Signup and view all the answers

Welche Phase der Proteinsynthese folgt direkt nach der Initiation?

Elongation Signup and view all the answers

Was bedeutet die Shine-Dalgarno-Sequenz für die mRNA?

Sie stabilisiert den Initiationskomplex. Signup and view all the answers

Worin besteht der Hauptzweck der Translokation während der Proteinsynthese?

Die tRNA von der A-Stelle zur P-Stelle zu bewegen. Signup and view all the answers

Was passiert, wenn ein Stopcodon während der Proteintranslation erreicht wird?

Die Synthese wird aufgrund des Fehlens einer passenden tRNA beendet. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Stellen im Ribosom ist für die Bindung der beladenen tRNA verantwortlich?

A-Stelle Signup and view all the answers

Was geschieht mit der leeren tRNA nach der Translokation?

Sie wird in die E-Stelle gedrückt. Signup and view all the answers

Welches Codon wird normalerweise als Startcodon in der Proteinsynthese verwendet?

AUG Signup and view all the answers

Was beschreibt der Begriff 'Polysom' in Bezug auf die Proteintranslation?

Eine mRNA, die von mehreren Ribosomen simultan übersetzt wird. Signup and view all the answers

Welches Element spielt eine entscheidende Rolle bei der Stabilität des Initiationskomplexes?

Die Shine-Dalgarno-Sequenz Signup and view all the answers

Welche Ribosomenuntereinheit bindet an die mRNA während der Initiation?

30S Signup and view all the answers

Welche Funktion hat die DNA-Polymerase I?

Reparatur von DNA-Schäden Signup and view all the answers

Was ist der Hauptunterschied zwischen 3' - 5' und 5' - 3' Exonukleaseaktivität?

3' - 5' entfernt falsch eingefügte Nukleotide, 5' - 3' entfernt RNA-Primer Signup and view all the answers

Welche DNA-Polymerase hat die größte Masse?

DNA-Polymerase III Signup and view all the answers

Was ist die Rolle der Primase im Replikationsprozess?

Synthetisiert RNA Primer Signup and view all the answers

Was geschieht während der Bildung der Replikationsgabel?

Die DNA Stränge werden getrennt Signup and view all the answers

Welche Aussage zur bidirektionalen Replikation ist richtig?

Sie produziert ein Theta-ähnliches Zwischenprodukt Signup and view all the answers

Was passiert, wenn ein Fehler in der DNA-Replikation auftritt?

Die Mutation wird dauerhaft Signup and view all the answers

Was ist die Hauptaufgabe der Helikase?

Trennt die DNA-Stränge Signup and view all the answers

Welches dieser Enzyme hat eine Korrekturlesefunktion?

DNA-Polymerase I Signup and view all the answers

Wie viele Untereinheiten hat die DNA-Polymerase III?

10 Signup and view all the answers

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

Entfernung von RNA-Primer Signup and view all the answers

Was ist die DnaA-Box?

Ein Sequenzbereich, an dem die Replikation beginnt Signup and view all the answers

Was wird als RNA Primer bezeichnet?

Ein kurzes RNA-Stück Signup and view all the answers

Was ist ein Gen?

Ein Stück DNA, das für ein Protein kodiert. Signup and view all the answers

Was beschreibt das Genom?

Die Gesamtheit aller Gene einer Zelle. Signup and view all the answers

Welche Einheit bildet die Grundstruktur von Nukleotiden?

Zucker, Phosphat und Base. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Basen ist eine Pyrimidinbase?

Thymin Signup and view all the answers

Was ist der Hauptunterschied zwischen DNA und RNA?

RNA enthält Uracil, DNA enthält Thymin. Signup and view all the answers

Was beschreibt eine DNA-Doppelhelix?

Zwei Stränge, die umeinander gewunden sind. Signup and view all the answers

Welche Funktion hat die DNA-Gyrase?

Verdreht die DNA und fügt Doppelstrangbrüche hinzu. Signup and view all the answers

Was ist eine Purinbase?

Adenin Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Struktur des Chromosoms bei Prokaryoten ist korrekt?

Prokaryoten besitzen ein ringförmiges, kovalent geschlossenes Chromosom. Signup and view all the answers

Wie heißen die Bausteine der DNA?

Nukleotide Signup and view all the answers

Welches Nukleotid enthält die Base Thymin?

dTMP Signup and view all the answers

Was sind die Bausteine der RNA?

ATP und GTP Signup and view all the answers

Was beschreibt die Struktur der Nukleinbasen in der DNA?

Sie liegen waagrecht zwischen den Rückgratsträngen. Signup and view all the answers

Welches Molekül wird aus dATP synthetisiert?

Es ist ein Energieträger innerhalb von Zellen. Signup and view all the answers

Was ist der Hauptunterschied zwischen dATP und ATP?

dATP enthält eine Desoxyribose, ATP eine Ribose. Signup and view all the answers

Study Notes

DNA- Aufbau

DNA besteht aus Nukleotiden
Nukleotide bestehen aus einer Base, einem Zucker (Desoxyribose) und einem Phosphatrest.
Die Basen sind Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T).
DNA ist eine doppelsträngige Helix.
Die Stränge sind antiparallel angeordnet.
Die Basenpaare sind komplementär (A mit T und G mit C).

Genetische Information

Gen: Ein Abschnitt der DNA, der die Information für ein Protein (über mRNA, tRNA oder rRNA) enthält.
Chromosom: Ein genetisches Element, das lebenswichtige Gene für Zellfunktionen enthält.
Genom: Die Gesamtheit aller Gene einer Zelle.

DNA/RNA Bausteine/Nukleotide

Nukleotide sind die Bausteine sowohl von DNA als auch RNA.
Sie bestehen aus drei Teilen; Base, Desoxyribose (DNA), Ribose (RNA), Phosphatgruppe
Die Basen in DNA sind A, T, C, G
Die Basen in RNA sind A, U, C, G

dATP, dADP, dAMP

dATP: Adenosin-Triphosphat
dADP: Adenosin-Diphosphat
dAMP: Adenosin-Monophosphat
Alle drei sind Desoxyribonukleotide

DNA-Bausteine (Nukleotide)

Es gibt verschiedene Nukleotidtypen. Für DNA sind diese dATP, dGTP, dCTP, dTTP. Für RNA sind es ATP, UTP, CTP, GTP.

DNA/RNA-Strangaufbau

Der DNA-Strang hat eine 5' und eine 3' Ende
Nukleotide werden über Phosphodiesterbindungen miteinander verknüpft.
Die Replikationsrichtung verläuft in 5' → 3' Richtung.

DNA-Polymerase

DNA-Polymerasen fügen Nukleotide an die 3'-OH-Gruppe des vorherigen Nukleotids an.
Sie synthetisieren einen neuen DNA-Strang durch die Kombination mit bestehenden DNA-Matrizen.
Es gibt verschiedene DNA-Polymerasen mit unterschiedlichen Aufgaben in der DNA-Synthese und Reparatur.

DNA-Replikation: Der erste Schritt

Vor Beginn der Synthese muss eine 3'-OH-Gruppe vorhanden sein.
Ein Primer (kurzes RNA-Stück) wird an die DNA-Matrize gebunden, für die Polymerase, um den neuen DNA-Strang zu starten.

RNA-Primer

Ein RNA Primer ist ein kurzes RNA-Stück, das komplementär zum DNA-Matrizenstrang ist.
Primasen synthetisieren die RNA Primer.
RNA-Primer sind für die DNA-Polymerase erforderlich, um an die Matrize zu binden und die Synthese des neuen DNA-Stranges zu starten.

Replikation ringförmiger DNA

Der Replikationsstartort ist eine DnaA Bindungsstelle.
Replikationsgabeln entspringen vom Replikationsursprung, und kopieren die ringförmige DNA bidirektional.
Die Replikationszwischenprodukte sind theta-förmig.

Semikonservative Replikation

Bei der semikonservativen Replikation wird jeder neue DNA-Doppelstrang aus einem alten und einem neu synthetisierten Strang gebildet.
Das neue Molekül enthält immer einen Strang von der ursprünglichen Matrize

Die Replikationsgabel

Helikase trennt die DNA-Doppelstränge.
Einzelstrang-Bindeproteine halten die Stränge getrennt.
Primase synthetisiert RNA-Primer.
DNA-Polymerase synthetisiert den Leitstrang kontinuierlich und den Folgestrang diskontinuierlich.
Okazaki-Fragmente sind die diskontinuierlichen Abschnitte des Folgestranges.
DNA-Polymerase I entfernt RNA-Primer.
DNA-Ligase verknüpft die Okazaki-Fragmente.

Verknüpfung von DNA-Fragmenten

DNA-Polymerase III synthetisiert den Folgestrang in diskontinuierlichen Okazaki-Fragmenten.
DNA-Polymerase I entfernt die RNA-Primer der Okazaki-Fragmente.
DNA-Ligase verknüpft die Okazaki-Fragmente zu einem kontinuierlichen Strang.

Bidirektionale Replikation

Die Replikation startet an einem Ursprungsort (z.B. oric).
Gleichzeitig in zwei Richtungen kopiert.
Entstehendes Replikationszwischenprodukt ist theta-förmig, bevor die Tochterdoppelstränge trennen.

Mutationen

Fehler in der DNA-Replikation können zu Mutationen führen.
DNA-Polymerasen haben eine Korrekturlesefunktion. Sie entfernen falsch eingebaute Nukleotide und ersetzen sie durch richtige.

Korrekturlesen

DNA-Polymerasen haben eine Korrekturlesefunktion (3'→ 5' Exonuklease-Aktivität).
Dies ermöglicht die Erkennung und Entfernung von Fehlern in der Basenabfolge, was die Genauigkeit der Replikation erhöht.

Transkription

Die Transkription ist der Prozess, bei dem eine DNA-Sequenz in eine komplementäre RNA-Sequenz umgewandelt wird.
Der Matrizenstrang der DNA wird in ein mRNA-Transkript transkribiert.
Die Transkription verwendet RNA-Polymerase, die RNA-Moleküle synthetisiert.

RNA-Synthese

RNA-Polymerasen verwenden die DNA als Matrize, um RNA-Moleküle zu synthetisieren. - Die RNA-Synthese verläuft in die 5'→3' Richtung.
mRNA, rRNA und tRNA sind verschiedene RNA-Typen mit individuellen Funktionen.
RNA unterscheidet sich in wichtigen Funktionen von der DNA

RNA Haupttypen

Messenger-RNA (mRNA): Trägt die genetische Information vom Gen zum Ribosom.
Transfer-RNA (tRNA): Bringt die Aminosäuren zum Ribosom.
Ribosomale RNA (rRNA): Bestandteil des Ribosoms, der die Proteinsynthese katalysiert.

Funktion der RNA Polymerase

RNA-Polymerase ist das Enzym, das die Transkription katalysiert.
Sie bindet am Promotor und beginnt die RNA-Synthese.
Sie setzt die RNA-Synthese fort, bis sie einen Terminator erreicht.

Genpromotoren

Genpromotoren sind DNA-Sequenzen, die die Transkription regulieren.
Sie befinden sich vor den Genen und helfen der RNA-Polymerase, an den Start der Transkription zu binden.

Schritte der RNA-Synthese

Die RNA-Polymerase bindet an den Promotor.
Die RNA-Polymerase beginnt die Transkription der DNA.
Die RNA-Polymerase setzt die Transkription fort, bis sie einen Terminator erreicht.

Transkription (Genetik)

RNA Polymerase transkribiert nur einen DNA-Strang.
Der nicht benutzte Strang ist der umgekehrte komplementäre Strang der transkribierten Variante.
Die Transkription verläuft in die 5'-> 3' Richtung

Rho-unabhängige Termination

Rho-unabhängige Termination ist ein Prozess, der die DNA-Transkription beendet.
Er wird durch eine spezielle Sequenz auf dem DNA-Strang ausgelöst, der zu einer Haarnadelstruktur in der RNA führt und die RNA-Polymerase freilegt

Rho-abhängige Termination

Rho-abhängige Termination ist ein Prozess, der die DNA-Transkription beendet.
Er wird durch das Rho-Protein ausgelöst, das die RNA-Polymerase von der DNA ablöst.

rRNAs und tRNAs

rRNAs und tRNAs sind RNAs, die bei der Proteinsynthese eine wichtige Rolle spielen.
rRNA ist ein integrativer Bestandteil der Ribosomen, während tRNA die Aminosäuren transportiert

Start- und Stopcodons

Startcodons (z.B. AUG) markieren den Beginn der Proteinbiosynthese.
Stopcodons (z.B. UAA, UAG, UGA) markieren das Ende.
Sie sind wichtig dafür, dass die Translation bei der Aminosäuresequenz zum Ende gelangt.

Offene Leserahmen

Ein offener Leserahmen (ORF) ist eine Folge von Codons in mRNA, die für ein Protein kodiert.
Es beginnt mit einem Startcodon (AUG) und endet mit einem Stopcodon (UAA, UAG oder UGA).

tRNA

tRNA transportiert Aminosäuren an die mRNA während der Translation.
tRNA hat eine kleeblattartige Sekundärstruktur.
Das Anticodon der tRNA bindet an das komplementäre Codon der mRNA.
Modifizierte Basen in der tRNA spielen eine wichtige Rolle bei der Erkennung durch die passenden Aminosäuren.

Aminoacyl-tRNA-Synthetasen

Aminoacyl-tRNA-Synthetasen sind Enzyme, die Aminosäuren mit ihrer entsprechenden tRNA verknüpfen.
Sie bilden eine beladen tRNA.
Diese Reaktion benötigt AMP, GTP und weitere Energie. Für das Anbringen der richtigen Aminosäure.

Mögliche Leserahmen

Eine mRNA-Sequenz kann auf verschiedene Weise in Aminosäuresequenzen translatiert werden, was zu unterschiedlichen Proteinen führt, abhängig vom Startpunkt des Leserahmens.

Offene Leserahmen (ORF)

ORF beginnt mit AUG und endet mit Stopcodon.
Dieser Bereich der mRNA dient zur Protein-Translation.

Initiation (Proteintranslation)

Die Translation beginnt, wenn die kleine Ribosomen-Untereinheit an die mRNA bindet.
Die Initiator-tRNA (tRNA mit Methionin in eukaryotischen Zellen oder Formylmethionin in prokaryotischen Zellen) bindet an das Startcodon AUG.
Die große Ribosomen-Untereinheit verbindet sich mit der kleinen Untereinheit.

Elongation (Proteintranslation)

Beladene tRNA bindet an die A-Stelle auf dem Ribosom.
Eine Peptidbindung wird zwischen der Aminosäure auf der tRNA und der Aminosäure auf der tRNA in der P-Stelle ausgebildet.
Der Komplex wird um ein Codon verschoben, wodurch die tRNA aus der P-Stelle in die E-Stelle gelangt.

Translokation (Proteintranslation)

Der Ribosomenkomplex wird um ein Codon weiter auf der mRNA transportiert.
Die tRNA die zuvor in der P-Stelle war befindet sich nun in der E-Stelle und kann das Ribosom verlassen.
Die tRNA in der A-Stelle wandert in die P-Stelle.

Termination (Proteintranslation)

Die Translation endet, wenn ein Stopcodon (UAA, UAG oder UGA) im A-Stelle erreicht wird.
Eine Release-Faktor-tRNA bindet an das Stopcodon.
Die Peptidyltransferase katalysiert die Freisetzung des Polypeptids von der tRNA in der P-Stelle.
Die beiden Ribosomen-Untereinheiten trennen sich von der mRNA.

Shine-Dalgarno-Sequenz

Die Shine-Dalgarno-Sequenz hilft dem Ribosom, die Startposition auf der mRNA für die Translation zu finden.
Sie befindet sich vor dem Startcodon und bindet an die 16s rRNA.

Proteinbiosynthese

Dies ist der Prozess der Herstellung von Proteinen nach der DNA-Abfolge.
Der Prozess kann in die Phasen Transkription, d.h. die RNA-Herstellung, und Translation, d.h. die Umsetzung der mRNA in Proteine, unterteilt werden.

Aminosäuren

Proteine bestehen aus Aminosäuren.
Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, die über Peptidbindungen zu Polypeptiden verbunden sind.
Aminosäuren können nach Ihren Eigenschaften (hydrophob, hydrophil, basisch, sauer oder neutral) gruppiert werden.

Peptidbindung

Eine Peptidbindung ist eine kovalente Bindung zwischen zwei Aminosäuren.
Sie entsteht durch die Reaktion einer Aminogruppe der einen Aminosäure mit der Carboxylgruppe der anderen.

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