Genetik (Aufbau DNA, Replikation, Proteinbiosynthese)

Aufbau der DNA

• DNA = Desoxyribonukleinacid/-säure -> DNS
• Aufbau:
• schraubig gewundener Doppelstrang
• Bausteine:
• Desoxyribose (Zucker)
• Phosphat(gruppe)
• 4 Stickstoffbasen:
• -> Adenin & Guanin = Purinbasen (lange Basen)
• -> Cytosin & Thymin = Pyrimidbasen (kurze Basen)

Aufbau der DNA

• Phosphat ist mit Desoxyribosemolekül verbunden (Zucker-Phosphat Rückgrat)
• Phosphatende am 5' Ende , Glucoseende am 3' Ende
• je eine Purin- und Pyrimidbase miteinander verbunden (komplementär zueinander)
• Adenin + Thymin -> zwei Wasserstoffbrücken
• Guanin + Cytosin -> drei Wasserstoffbrücken

Vom Gen zum Merkmal

• Mutation = Veränderung der Erbinformation
• Mutante = Organismus mit einem durch Mutation veränderten Merkmal
• Mangelmutante = Organismus, der aufgrund von Mutation einen benötigten Stoff nicht selbstständig aufbauen kann

Vom Gen zum Merkmal

• Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese:
• Ein Gen erhält die Information für den Aufbau eines Enzyms, d.h. ein Gen codiert ein Enzym

Vom Gen zum Merkmal

• Genwirkkette:
• für Bildung von Endprodukt müssen alle Enzyme in Stoffwechselkette intakt sein. Ist ein Gen mutiert, sodass kein Enzym bzw. ein defektes Enzym gebildet wird -> Genwirkkette unterbrochen
• Substrat von defektem Enzym sammelt sich an
• Wird fehlendes Produkt dem defekten Enzym zugeführt, so kann die Mangelmutante gedeihen und das Endprodukt aufbauen

Replikation der DNA

• Allgemeinbei Zellteilung wird die ganze Erbinformation weitergegeben -> Verdopplung, damit nichts verloren geht
• auch identische Verdopplung genannt
• beruht auf Prinzip der komplementären Basenpaarung
• DNA-Einzelstrang als Matrize -> Gussform
• Stränge trennen sich wie Reißverschluss
• an freiliegende Basen lagern sich Nucleotide an (mit komplementären Basen) => werden zu Ketten verknüpft -> zwei Doppelstränge, deren Basen identisch sind

Replikationsmodelle

• semikonservativ: ein alter und ein neuer Einzelstrang
• konservativ (hypothetisch): ursprüngliches DNA-Molekül bleibt erhalten. Tochtermolekül würde an zwei neu gebildeten Strängen bestehen
• dispers (hypothetisch): jeder Strang der neuen Doppelhelices würde aus Mischung alter und neuer synthetisierter DNA bestehen

Enzyme der Replikation

• DNA-Replikation wird mit Hilfe von Enzymen gesteuert
• Helicase entwindet Stränge und schiebt sie auseinander -> Y-förmige Struktur (Replikationsgabel) entsteht
• Nucleosidtriphosphate (ATP,CTP,GTP,TTP) lagern sich an Einzelstränge an
• DNA-Polymerase verkettet diese => Abspaltung von zwei Phosphatresten (liefern Energie für Prozess)
• DNA wird immer von 5' in 3' Richtung synthetisiert => DNA-Polymerase benötigt Startermolekül mit freier OH-Gruppe um Nucleotid zu binden => Primer aus RNA, die von Primase an beiden Einzelsträngen angebracht werden

Enzyme der Replikation

• Kopiervorgang kann nur an einem Strang kontinuierlich ablaufen
• DNA-Polymerase heftet Nucleotide an 3' Ende des wachsenden Strangs => kontinuierlicher Strang
• DNA-Stücke von 100-200 Nucleotiden Länge => Okazaki-Fragmente -> entstehen von 5' in 3' Richtung
• DNA-Ligase verknüpft Fragmente in 3' zu 5' Richtung

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