Transkription und Translation in der Biologie

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Questions and Answers

Was bewirken Terminationssignale in der Transkription?

Sie fördern die mRNA-Synthese.

Sie sorgen für eine Pause der RNA-Polymerase. (correct)

Sie initiieren die Transkription.

Sie verhindern das Ablesen von Genen.

Welche Struktur bildet sich durch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen in der RNA während der Transkription?

Eine Helixstruktur

Ein Basenpaar

Eine Haarnadelstruktur (correct)

Eine Ringstruktur

Was geschieht bei Eukaryonten nach der Abspaltung der mRNA?

Die RNA wird direkt in Proteine übersetzt.

Die RNA-Transkription hört auf, aber die mRNA bleibt intakt.

Die RNA-Transkription wird ununterbrochen fortgesetzt. (correct)

Die RNA-Transkription wird sofort gestoppt.

Welche Rolle spielt die Exonuclease Xrn2 in der Transkription bei Eukaryonten?

Sie baut die mRNA nach dem Polyadenylierungssignal ab. Signup and view all the answers

Welche Komponenten werden zur Translation von Proteinen benötigt?

mRNA, Ribosomen und Aminosäuren Signup and view all the answers

Was ermöglichen degradative Plasmide den Wirtsbakterien?

Das Verstoffwechseln von ungewöhnlichen Molekülen Signup and view all the answers

Wie wird die Kopienzahl eines Plasmids in einer Bakterienzelle bezeichnet?

Kopienzahl Signup and view all the answers

Welche Aussage über strenge Plasmide ist korrekt?

Sie sind in geringer Kopienzahl vorhanden. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Komponenten ist typischerweise Bestandteil eines Plasmid-Vektors?

Replikationsursprung (ori) Signup and view all the answers

Was beschreibt am besten virulenzplasmide?

Sie machen das Wirtsbakterium pathogen. Signup and view all the answers

Welche Funktion haben allgemeine Transkriptionsfaktoren in der Transkription eukaryontischer Gene?

Sie bilden den Initiationskomplex mit der RNA-Polymerase II. Signup and view all the answers

Welche Aussagen über TBP und seine Rolle in der Transkription sind korrekt?

TBP bindet an die TATA-Box der DNA. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Proteine haben keine Helicaseaktivität?

TFIIE Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel des Mediatorproteinkomplexes bei der Transkription?

Es macht DNA in einem Nucleosom zugänglich. Signup and view all the answers

Was ist eine Intron-Sequenz?

Eine nichtcodierende intervenierende Sequenz der DNA. Signup and view all the answers

Was charakterisiert die 5’-Spleißstelle eines Introns?

Sie enthält die Basenfolge AGGUA/GAGU. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Exons ist korrekt?

Exons enthalten Informationen, die zu Proteinen translatiert werden. Signup and view all the answers

Wie wird das Spleißen von Introns beeinflusst?

Durch die spezifischen Sequenzen an den Exon/Intron-Übergängen. Signup and view all the answers

Was sind Plasmide?

Kleine, ringförmige DNA-Moleküle, die unabhängig replizieren. Signup and view all the answers

Welches der folgenden Gene ist typischerweise in Fertilitäts- oder F-Plasmiden enthalten?

Tra-Gene für die Übertragung des Plasmids. Signup and view all the answers

Was charakterisiert R-Plasmide?

Sie verleihen der Bakterienzelle Resistenz gegen antimicrobielle Stoffe. Signup and view all the answers

Was sind Episomen?

Plasmide, die sich auch in das Chromosom integrieren können. Signup and view all the answers

Wozu dienen Plasmide in der Gentechnologie?

Als Vehikel für den Transfer von DNA-Fragmenten in Zellen. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Plasmide ist falsch?

Plasmide sind in Eukaryoten häufiger anzutreffen als in Bakterien. Signup and view all the answers

Was geschieht während der Transformation in E.coli mit einem amplifizierten DNA-Fragment?

Es wird in ein Plasmid kloniert und in die Zelle eingeführt. Signup and view all the answers

Welches Plasmid ist ein Beispiel für ein Resistenzplasmid?

Plasmid RP4 von Pseudomonas Stämmen. Signup and view all the answers

Was beschreibt die Funktion von β-Lactamase?

Es spaltet den Vierringlactam von β-Lactam-Antibiotika. Signup and view all the answers

Was ist die Hauptfunktion des multiple cloning site (MCS)?

Für die Aufnahme von DNA-Fragmenten. Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft haben die meisten Replikationsursprünge in Vektoren?

Sie sind stark mutiert für eine hohe Kopienzahl. Signup and view all the answers

Warum ist die Zugabe von Antibiotika für plasmidtragende Zellen wichtig?

Um einen Selektionsdruck für den Erhalt der Vektoren zu erzeugen. Signup and view all the answers

Was unterscheidet Endonukleasen von Exonukleasen?

Endonukleasen spalten innere Phosphodiesterbindungen, Exonukleasen am Ende. Signup and view all the answers

Welches Antibiotikum ist typischerweise ein Resistenzmarker in Plasmidvektoren?

Tetracyclin Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen ist wahr bezüglich der plasmidträgenden Zellen ohne Antibiotika?

Sie verlieren schnell die Plasmidvektoren. Signup and view all the answers

Was geschieht bei der Verwendung von Restriktionsendonukleasen?

Sie spalten DNA an spezifischen Erkennungssequenzen. Signup and view all the answers

Was passiert mit der Fluoreszenz des Reporter-Fluorophors, wenn der Quencher und der Reporter-Farbstoff räumlich dicht nebeneinander liegen?

Die Fluoreszenz verringert sich. Signup and view all the answers

Welche Aktivität hat die Taq Polymerase zusätzlich zur Polymerase Aktivität?

5'→3' Exonukleaseaktivität Signup and view all the answers

Wie wird die Sonde während der Synthese des Gegenstranges abgebaut?

Am 5'-Ende der Sonde. Signup and view all the answers

Was geschieht mit der Sonde, wenn hohe Temperaturen herrschen?

Die Sonde verliert ihre Haarnadelform und wird linear. Signup and view all the answers

Was passiert beim Abkühlen während des Annealings bezüglich der Sonden?

Die Sonden binden sich an das PCR-Produkt. Signup and view all the answers

Was geschieht mit den nicht gebundenen Sonden, nachdem sie in die Haarnadelform zurückfallen?

Sie fluoreszieren. Signup and view all the answers

Was ist die Rolle des Quenchers in der Sonde?

Er verhindert die Fluoreszenz des Reporters. Signup and view all the answers

Wie viele Basen hat ein Ende der Sonde, die mit komplementären Basen hybridisiert?

Neun Basen. Signup and view all the answers

Study Notes

Methoden der Molekularbiologie

Die Vorlesungsreihe behandelt Methoden der Molekularbiologie.
Das Jahr ist 2022.
Der Dozent ist Maksym Myronovskyi.
Der Studiengang ist Pharmazeutische Biotechnologie.

Inhalt der Vorlesungsreihe

VL1: Nucleinsäuren, Replikation, Transkription, Translation.
VL2: Polymerasekettenreaktion (PCR), Reverse Transkription-PCR, Echtzeit-PCR, Agarosegelelektrophorese, Plasmide.
VL3: Restriktionsendonucleasen, Ligation der DNA Fragmente, Lac Operon und Blau-weiß-Selektion, Transformation, Konjugation, Transduktion.
VL4: Präparation der gesamten Zell-DNA, Isolierung der Plasmid-DNA, Restriktionskartierung, DNA Sequenzierung, DNA-DNA Hybridisierung.
VL5: Northern blot, Protein Exprimierung in E. coli, SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese, Western Blot.

Weitere Fragen und Themen

Was ist ein Gen?
Wie ist ein Gen aufgebaut?
Hat ein Gen eine Richtung?
Was sind Bestandteile eines Gens?
Wie wird ein Gen exprimiert?

Nucleinsäuren

Nucleinsäuren sind Polymere, aufgebaut aus Nucleotiden, die durch Phosphodiesterbindungen verknüpft sind.
Die Bausteine der DNA und RNA sind Mononucleotide.
Jede Mononucleotide besteht aus einer Base, Pentose und einem Phosphat.
Stickstoffhaltige Basen sind Derivate von Pyrimidin oder Purin.
Die häufigsten Pyrimidinbasen sind Cytosin, Uracil und Thymin.
Die häufigsten Purinbasen sind Adenin und Guanin.
Pentosen sind Ribose oder Desoxyribose.
Mononukleotide und RNA enthalten β-D-Ribose.
Monodesoxyribonukleotide und DNA enthalten 2-Desoxy-β-D-Ribose.
In Nucleosiden sind die Pentosen N-glykosidisch mit den Pyrimidin- oder Purinbasen verknüpft.
Nucleotide sind Phosphorsäureester der Nucleoside - Die Esterbindung befindet sich an C3' oder C5' der Pentose.

Die DNA-Struktur

DNA ist doppelsträngig und bildet eine Doppelhelix.
Zwei helicale, antiparallele Polynucleotidstränge winden sich rechtsgängig um eine gemeinsame Achse.
Hydrophile Phosphat- und Desoxyribosereste befinden sich außen.
Die Ringebenen der Basen stehen senkrecht zur Helixachse.
Der Helixdurchmesser beträgt 2,0 nm.
Basen sind auf der Helixachse 0,34 nm voneinander entfernt.
Nach 10 Basen wiederholt sich die Helixstruktur.
Die Basenpaarung ist spezifisch. Adenin ist mit Thymin über zwei H-Bindungen, Guanin mit Cytosin über drei H-Bindungen verbunden.
Die glykosidischen Bindungen der Purin-Pyrimidin-Basenpaare sind immer gleich weit voneinander entfernt.
Die Sprossen der Leiter sind immer gleich lang.

Replikation

Die Replikation der DNA erfolgt semikonservativ.
Replikation von eukaryontischen DNA mit Hilfe von Multipler Replikationsblasen
Replikation des ringförmigen bakteriellen Chromosoms.
Die DNA-Polymerase katalysiert den nucleophilen Angriff
Die Kettenverlängerung erfolgt immer vom 5'- zum 3'-Ende.

Transkription

Der Strang, der als Matrize für die RNA-Synthese dient, wird auch Matrizenstrang (Minusstrang oder antisense strand) genannt.
Prokaryonten besitzen nur eine RNA-Polymerase (Core-Enzym mit vier Untereinheiten (α2ββ΄) und einer σ (sigma-)Untereinheit).
σ Untereinheit erkennt bei der Initiation das Startsignal, das Promotorsegment der DNA.
Eukaryonten besitzen drei verschiedene Typen von RNA-Polymerasen.
RNA-Polymerase I transkribiert die rRNA-Gene (45S rRNA-Vorläufer).
RNA-Polymerase II synthetisiert die Vorläufer von mRNA sowie einen Teil der kleinen Kern-RNAs (snRNA, small nuclear RNA und miRNA, micro-RNA).
RNA-Polymerase III synthetisiert die kleinen RNAs wie tRNA, 5S-rRNA und einen Teil der sn-RNA.
Die Transkription wird in drei Phasen eingeteilt: Initiation, Elongation und Termination.
Bestandteile eines Gens: Promotor, CDS (coding sequence), Terminator.
Promotor (cis-wirkende Elemente (Enhancer/Silencer)).
Prokaryontische Promotoren: -10-Box, -35-Box.
Eukaryontische Promotoren: TATA-Box, CAAT-Box.
Der Sigmafaktor sorgt für die Anlagerung der RNA-Polymerase an die Promotorregion im Bereich –35 bis –70 und die Initiation der Transkription an der korrekten Stelle.
Startcodon als ein A- und T-reicher Abschnitt definiert.

### Translation

Proteinbiosynthese
Ribosomen sind Ribonucleoproteinpartikel
Sedimentationsverhalten in Abhängigkeit von Masse und Form
mRNA wird benötigt: mRNA, Ribosom, aktivierte Aminosäuren, tRNAs, Initiationsfaktoren, Elongationsfaktoren, Terminationsfaktoren
Leseraster
Start- und Stoppcodons
Die codierende Information einer mRNA in Einheiten von jeweils drei aufeinanderfolgenden Nucleotiden, den Tripletts oder Codons, gelesen
AUG dient als Startcodon
UAA, UAG und UGA dienen als Stopcodons.
Die dem + Strang der DNA entsprechende mRNA enthält das Programm zur Synthese des Proteins.
Die Basenpaarung zwischen dem Codon auf der mRNA und dem Anticodon der Aminoacyl-tRNA sorgt für den Einbau der korrekten Aminosäure durch das Ribosom.
Drei Leseraster auf dem RNA Niveau.
Termination der Translation

Plasmide

Plasmid - Extrachromosomales, ringförmiges DNA-Molekül.
Sind kleiner als die Chromosomen.
Meist in Bakterien zu finden, in Eukarionten sehr selten.
Führen eigenständiges Dasein in der Bakterienzelle.
Enthalten ein oder mehrere Gene
Resistenz- oder R-Plasmide
Col-Plasmide
Degradative Plasmide
Virulenzplasmide
Größe und Kopienzahl
MCS - Bereich für die Aufnahme der zu klonierenden DNA-Fragmente
Resistenzgene/Resistenzmarker

PCR (Polymerasekettenreaktion)

Methode zur Amplifizierung von Nucleinsäurefragmenten in vitro.
Veröffentlicht 1984 von Kary Mullis.
Eine der häufigsten Standardmethoden der Molekularbiologie.
Beruht auf der Verwendung der thermostabilen DNA-Polymerasen.
Zusammensetzung der PCR Reaktion: Puffer, Desoxyribonukleosidtriphosphate (ATP, TTP, CTP, GTP), Forward Primer, Reverse Primer, DNA Probe, Polymerase.
PCR Programm: 95°C - 3 min, 95°C - 1 min, 60°C - 30 sek, 72°C - 1 min, 72°C - 10 min.
Oligodesoxyribonukleotide – einzelsträngig – 18 – 20 bp lang – werden chemisch hergestellt.
Verschiedene Typen von PCR Polymerasen (Taq Polymerase, Pfu Polymerase)
Amplifiziertes DNA-Fragment muss in ein Plasmid/Vektor kloniert werden.
Anwendungsmöglichkeiten von PCR: Amplifikation spezifischer DNA-Segmente, Diagnostik von Infektionskrankheiten, Krebsmutationen detektieren.

RT-PCR (Reverse Transkription-PCR)

Modifizierung der PCR.
Ermöglicht Quantifizierung der Matrizen-DNA oder -RNA in Proben.
RNA als Ausgangsmaterial zu verwenden.
Reversetranskriptasen werden verwendet
Anwendungsmöglichkeiten: herstellen der cDNA Bibliotheken, Nachweis der Genexpression, Diagnose von RNA-Viren.

Echtzeit-PCR (RTQ-PCR)

Modifizierung der RT-PCR.
Quantifizierung von Matrizen-DNA oder -RNA in Proben.
Fluoreszenz nimmt proportional mit der Menge der PCR-Produkte zu.

Agarosegelelektrophorese

Methode zum Nachweis von PCR-Produkten.
Methode um die Größe von DNA-Fragmenten zu bestimmen.
Methode zur Trennung der DNA-Fragmente.
Verschiedene Utensilien werden benötigt (Agarose, TAE Puffer, Ladepuffer, DNA Leiter).
Agarose ist ein Polysaccharid aus D-Galactose und 3,6-Anhydro-L-Galactose, das glycosidisch miteinander verbunden ist und aus Rotalgen gewonnen wird.
Agarose bildet ein Gel, dessen kettenförmige Moleküle über Wasserstoffbrücken quervernetzt sind.
Vorbereitung des AgaroseGels: Agarose + TAE Puffer aufkochen, abkühlen bis zu 50 °C, Gel gießen.
Verfahren zur Herstellung und Durchführung einer Agarose Gelelektrophorese.
Färbung (Ethidiumbromid).
Ethidiumbromid interkaliert in Nukleinsäuren, durch die Interkalation nimmt die Fluoreszenz um den Faktor 50 - 100 zu.

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Description

Dieser Quiz behandelt die Prozesse der Transkription und Translation in Eukaryoten sowie die Rolle von Plasmiden in Bakterien. Teste dein Wissen über intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen, Exonukleasen und die Komponenten, die für die Translation benötigt werden. Ideal für Studierende der Biologie und Molekularbiologie.