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Description
Flashcards by Gökhan Yesilyayla, updated more than 1 year ago
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Created by Gökhan Yesilyayla
over 8 years ago
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| Question | Answer |
| Wo ist die genetische Information gespeichert ? | In der DNA. |
| Was bedeutet "Transformation" ? | Aufnahme von nackter DNA aus der Umgebung durch eine lebende Zelle. |
| (Erreger aus Lungenentzündung) S-Stamm: Zellen mit glatter Oberfläche. Immun gegen Phagocytosezellen. R-Stamm: Zellen mit rauher Oberfläche. Unschädlich. a) Die Maus wird mit S-Stamm infiziert und stirbt. b) Die Maus wird mit R-Stamm infiziert und lebt. c) Die Maus wird mit, hitze-zerstörten S-Stamm Zellen infiziert und lebt. d) Die Maus wird mit hitze-zerstörten S-Stamm Zellen + R-Stamm Zellen infiziert und stirbt. Folgerung von Griffith: Irgendetwas in S-Stamm Zellen wandelt die R-Stamm Zellen in virulente Zellen. | |
| Avery’s Fragestellung: Welche Komponenten der S-Stamm Zellen sind für die Transformation eines R-Stammes verantwortlich? Damals bekannte Makromoleküle sind: Proteine, Polysaccharide, Lipide, RNA, DNA Avery zerstört jeweils ein Makromolekül und schaut ob die Maus noch lebt. Nur wenn die DNA zerstört wird, lebt die Maus. Folgerung: DNA ist für die Veränderung der R-Stamm Zellen verantwortlich. | |
| Was ist eine "Bakteriophage" ? | Bakteriophagen sind Viren, die bakterielle Zellen infizieren, sich innerhalb dieser vermehren und sie dadurch zerstören. Sie bestehen aus einer Proteinhülle und darin eingebetteten Nukleinsäuren. |
| Fragestellung von Hershey und Chase: Ist die genetische Information des Bakteriophagen T2 in der Proteinhülle oder in den Nukleinsäuren gespeichert ? 1) Proteinhülle wird radioaktiv markiert -> E.Coli wird infiziert -> E.Coli ist nicht radioaktiv. 2) Nukleinsäuren werden radioaktiv markiert -> E.Coli wird infiziert -> E.Coli weist Radioaktivität auf. Aussage: Genetische Information liegt in den Nukleinsäuren, da sie in E.Coli injiziert wird. | |
| Woraus bestehen Nukleinsäuren ? | Aus Nukleotiden (Purine/Pyrimidine): 4 Basen + Zucker + Phosphat |
| Was sind die Unterschiede zwischen DNA und RNA ? | DNA: Desoxyribonukleinsäure Zucker: Desoxyribose Basen: Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin Doppelsträngig RNA: Ribonukleinsäure Zucker: Ribose Basen: Adenin, Uracil, Guanin, Cytosin Einsträngig |
| Wie Unterscheiden sich "Base", "Nukleoside" und "Nukleotide" ? | Basen sind Grundbausteine. Base + Zucker = Nukleoside Base + Zucker + Phosphat = Nukleotide |
| Was ist der Hauptunterschied zwischen "Purinen" und "Pyrimidinen" welche gehören dazu ? | Purine bestehen aus zwei Kohlenstoff-Stickstoff Ringen. Pyrimidine dagegen nur aus einem. Purine: Adenin, Guanin Pyrimidine: Thymin, Uracil, Cytosin |
| Wie werden die Nukleotidketten aneinander angehängt? | Die Ketten haben eine eindeutige Polarität. 5'->3' Nukleotiden werden immer am 3' Ende hinzugefügt. |
| Wie viele Basen pro Helix-Windung sind es in der DNA ? | 10. |
| In welche Richtung dreht sich die DNA Doppelhelix ? | Sie ist rechtsdrehend. |
| Wie sind die DNA Zucker-Phosphat-Ketten geladen? | Negativ. |
| Welche Bindung haltet die Basenpaare zusammen ? | Wasserstoffbrückenbindung. |
| Wie wird die Doppelhelix stabilisiert ? | Durch hydrophobe Wechselwirkungen zwischen den aufeinanderliegenden Basen. |
| Was bedeutet "Die Doppelhelix ist antiparallel" ? | Die Stränge sind entgegengerichtet. 5'->3' Der Plus-Strang 3'->5' Der Minus-Strang |
| Was bedeutet "Die Doppelhelix ist komplementär" ? | Der eine Strang kann aus dem anderen hergeleitet werden. |
| Wie gross ist der Doppelhelix-Durchmesser ? | 20A (Angstrom). |
| Welche Erkenntnisse wurden aus der Doppelhelixstruktur der DNA gewonnen ? | - Modell für die Duplikation des Erbmaterials. Jeder Strang dient als Matrize für einen neuen Strang während der Verdoppelung. - Die genetische Information könnte durch sinnvolle Abfolge von Basen in der DNA gespeichert sein. - DNA kann sich spontan durch Falschpaarungen verändern |
| Was ist ein "Genom" ? | Die gesamte genetische Information einer Zelle. |
| Was ist ein "Chromosom" ? | Doppelsträngiges DNA Molekül, das essentielle genetische Information trägt. |
| Was bedeutet "haploid" ? Geben Sie ein Beispiel für haploide Lebewesen. | Haploid: Die genetische Information ist einfach gespeichert. Im Gegensatz zu diploid (zweifach). Bakterien sind haploid. |
| Was ist "Replikation" ? | Exaktes übertragen der genetischen Information auf Tochterzellen. |
| Was ist "Expression" ? | Kontrolliertes abschreiben der genetischen Information und Übersetzen in Proteine. |
| Erklären Sie die "Primärstruktur", "Sekundärstruktur" und "Tertiärstruktur" der DNA. | Primärstruktur: Abfolge der Basen Sekundärstruktur: Doppelhelixstruktur Tertiärstruktur: Kondensierte Schleifenstruktur mit superhelicaler Aufwindung |
| Was ist die "positive" bzw. "negative" "Überspiralisierung" der DNA ? | Positive Überspiralisierung: Drehung in die DNA-Windungsrichtung. Es entstehen zusätzliche Windungen. Negative Überspiralisierung: Drehung gegen die DNA-Windungsrichtung. DNA wird gelockert. |
| Wie viele Basenpaare pro Windung gibt es bei: 1) Entspannter DNA 2) negativ Überspiralisierter DNA 3) positiv Überspiralisierter DNA | 1) 10 2) weniger als 10 3) mehr als 10 |
| Was macht die "Gyrase" ? | Gyrase (Topoisomerase) ist ein Enzym, das für die negative Überspiralisierung der DNA sorgt. |
| Welche Möglichkeiten gibt es für die Kondensierung der DNA ? | 1) Superhelicale Aufwindung 2) Histone 3) SMC Proteine |
| Erkläre die Funktionen der folgenden Enzyme: 1) Topoisomerase1 2) Topoisomerase2 | Topoisomerasen sind Enzyme, die Überspiralisierung einfügen oder entfernen 1) Aufbrechen eines Stranges 2) Aufbrechen beider Stränge |
| Was macht die "DNA Sequenzanalyse" ? | DNA Sequenzanalysen ermöglichen die Bestimmung der Basenabfolge aller Gene und somit auch die Aminosäurensequenzen der kodierten Proteine. |
| Ordnen Sie die folgenden Organismen nach aufsteigender Nukleotidengehalt: Menschen, Viren, Bakterien | Viren < Bakterien < Menschen |
| Was ist die "Replikation" ? | Verdoppelung der DNA. |
| Wie unterscheidet sich bakterielle DNA von der eukaryontischen DNA ? | - Bakterielle DNA ist zyklisch. Eukaryontische DNA ist in Histonen verpackt. - Bakterielle DNA ist haploid. Eukaryontische DNA ist diploid. |
| In welche Richtung läuft die Replikation bei einem bakteriellen Chromosom ? | Die Replikation fängt am Origin of Replication (oriC) an und verläuft bidirektional bis zum Replication Terminus (Ter). |
| Was glaubte man auf welche Arten die DNA Replikation statt finden kann ? | 1) Konservativ 2) Semi-Konservativ 3) Dispers |
| Auf welche Art erfolgt die Replikation tatsächlich ? | Semi-Konservativ. |
| Was ist das "Twin Gate Modell" ? | Ein Modell, das erklärt wie das Gyrase-Enzym funktioniert. |
| Die parentale DNA wird der Reihe nach mit leichten N13 und schweren N15 Stickstoffisotopen vermischt. In der ersten Replikation entspricht das Gewicht der DNA's dem Mittelwert der Isotopen. In der zweiten Replikation findet man DNA's, welche leichter sind und solche die Mittelwertsgewicht haben. Man folgert daraus, dass die Replikation semi-konservativ verlaufen muss. | |
| Was bedeutet "semidiskontinuierliche Replikation" ? | DNA Doppelhelix hat 2 Stränge, leading Strang und lagging Strang. Da die Replikation in 5' -> 3' Richtung fortgesetzt werden kann, wird der leading Strang ohne weiteres "kontinuierlich" fortgesetzt. Der lagging strang jedoch, kann nur stückweise fortgesetzt werden (es entstehen Okazaki-Fragmente). |
| Erklären Sie die einzelnen Schritte während der Replikation. | 1) DnaA bindet spezifisch an OriC. DNA wird lokal aufgeschmolzen. 2) Helicase erkennt einzelsträngige DNA und entwindet die Helix. 3) SSB stabilisieren die einzelsträngige DNA. 4) Primase synthetisiert kurzen RNA Stück (Primer) 5) Polymerase3 verlängert den Primer zu komplementär Strang. 6) Auf dem lagging Strang entstehen Okazaki Fragmente. Polymerase1 entfernt die Primer ersetzt sie mit DNA. 7) DNA Ligase verschliesst die Lücken. |
| Welche Enzyme sind in der Replikation tätig ? | Gyrase, DnaA, Helicase, SSB, Polymerase3, Primase, Polymerase1, Ligase |
| Wie hoch ist die Replikationsgeschwindigkeit ? | Die Replikationsgeschwindigkeit ist konstant bei 1000 Basenpaare pro Sekunde. |
| Bakterien teilen sich schneller als die Replikation erfolgen kann. Wie wird dieses Problem gelöst ? | Die Initiationsfrequenz der Replikation wird erhöht. Es finden mehrere Replikationen gleichzeitig statt. |
| Was ist ein Replisom ? | Als Replisom wird der Komplex aus Primase, DNA Polymerase, Helicase und SSB Proteinen bezeichet. |
| Wie hoch ist die Fehlerrate bei der DNA Replikation ? | 1 Fehler pro 10^6 Basen |
| Warum ist die Fehlerrate bei der Replikation so klein ? | 1) Semikonservative Replikation ermöglicht der Polymerase das richtige Komplement der Basen einzubauen. 2) Exonuklease Aktivität von Polymerasen ermöglicht, während der Replikation falsch eingebaute Basen zu korrigieren. 3) Korrekturlesen nach der Replikation |
| Was braucht man für die DNA Sequenzanalyse von Sanger ? | - Einsträngige DNA Vorlage - DNA Primer - DNA Polymerase - dNTP - ddNTP (modifizierte dNTP) |
| Wie Funktioniert die Sanger Sequenzierung ? | Der DNA einzelstrang Vorlage werden Primer, dNTP, ddNTP, Polymerase hinzugegeben. Primer werden am 5' ende markiert genauso auch ddNTP. ddNTP (wo ddNTP andockt würde normalerweise Adenin andocken) führen zu Kettenbrüche. Die Länge der DNA Fragmente entsprechen den Stellen wo Adenin Basen liegen. Genauso kann man mit entsprechend modifizierten Enden die restlichen Basen finden. |
| Welche weitere Sequenzierungsmethoden gibt es ? | - Topdown Sequenzierung - Shotgun Sequenzierung - Licht Sequenzierung |
| Was ist die Polymerase-Kettenreation (PCR) und wie funktioniert sie ? | Die Polymerase-Kettenreaktion ist ein Verfahren, um spezifische DNA Fragmente milliardenfach zu vermehren, welche man dann bei Sequenzanalysen verwenden kann. 1) DNA Fragment wird durch Hitze in Einzelstränge getrennt. 2) Komplementäre Primer werden hinzugegeben. 3) Polymerase synthetisiert die DNA Die Fragmente vermehren sich exponentiell 2,4,8,16... |
| Bei der PCR kann die DNA Doppelstrang erst bei 94 Grad aufgeschmolzen werden. Diese Temperatur denaturiert aber die Polymerase. Wie wird dieses Problem gelöst? | Damit die DNA Polymerase bei den hohen Temperaturen nicht durch Denaturation zerstört! wird, werden für diesen Prozess Enzyme aus thermophilen Bakterien oder Archaebakterien verwendent. |
| Was ist ein "Gen" ? | DNA enthält kodierende und nicht-kodierende Regionen. Solche die kodieren, heissen Gene. |
| Nennen Sie die 3 Stufen der genetischen Informationsfluss. | 1) Replikation (DNA wird verdoppelt) 2) Transkription (DNA -> mRNA) 3) Translation (mRNA -> Protein) |
| Welche RNA Moleküle spielen bei der Transkription eine Rolle ? | - mRNA - tRNA - rRNA |
| Was ist ein "Promoter" ? | Promoter ist die Andockstelle für die RNA Polymerase. Initiationsstelle für die Transkription. |
| Welche zwei Stellen am Promoter werden vom RNAP sigma Faktor erkannt ? | -35 Region und -10 Region (Pribnow box) |
| Welcher DNA Strang wird bei der Transkription von der RNA Polymerase als Matrizenstrang verwendet ? | 3' -> 5' Richtung. Minus Strang. |
| Wie unterscheiden sich RNA Polymerase von der DNA Polymerase ? | RNA Polymerase braucht keine Primer und Helicase. Hat keine Reparaturfunktion. |
| Was ist ein "Operon" ? | Ansammlung von Genen, welche vom selben Promotor abgelesen werden. D.h. mehrere Gene aber nur ein Promotor. |
| Aus welchen Untereinheiten besteht die RNA Polymerase ? | Aus alpha, beta, beta' und sigma. Kern = alpha + beta + beta' Sigma Faktor = sigma |
| Wie können unterschiedliche Promotorsequenzen vom RNAP erkannt werden ? | RNA Polymerase hat nur einen RNA-Kern aber viele verschiedene Sigma-Faktoren. RNA-Kern kann sich mit verschiedenen Sigma-Faktoren zusammentun. So können unterschiedliche Promotorsequenzen erkannt werden. |
| Wie wird die Transkription terminiert ? | mRNA bildet an der Terminationsstelle eine stabile Struktur und unterbricht das RNA/DNA Hybrid. Die RNA Polymerase fällt wegen der schwachen A-U Basenpaarung von der Matrizenstrang ab. |
| Erklären Sie schrittweise, wie die Transkription abläuft. | - Sigma Faktor erkennt -10 und -35 Regionen am Promotor - RNA Polymerase dockt am Promotor an - Sigma Faktor löst sich von Kern - mRNA wird gebildet - Terminationsstelle wird erreicht. Die RNA Polymerase und mRNA lösen sich von dem Matrizenstrang |
| Welche Region im Molekül verleiht Aminosäuren ihre chemische Eigenschaft ? | Seitenketten (R) |
| Zeichnen Sie die Polypeptidreaktion und benennen Sie die funktionellen Gruppen sowie die Peptidbindung. | |
| Was ist ein "Codon" ? | Basen-Triplett. 3 Basen = 1 Codon. Information für eine Aminosäure. |
| Wie viele mögliche Codon's können gebildet werden ? | Ein Codon hat 3 Basen. 4 Mögliche Basen (A,U,G,C). 4x4x4 = 64 Codons. |
| Eine Aminosäure kann von mehreren Codons kodiert werden. Die Anzahl der Codons, welche eine AS kodieren unterscheidet sich jedoch. Womit korreliert diese Anzahl in den Proteinen ? | In Proteinen sind diejenigen Aminosäuren, welche von mehreren Codons kodiert werden auch häufiger zu finden. |
| Was ist eine Wobble Base ? | Wobble Basen sind die letzen Basen in einem Codon. Sie können meist durch eine andere Base ersetzt werden und kodieren immer noch dieselbe Aminosäure. |
| Was bedeutet "der genetische Code ist degeneriert" ? | Mehrere Codons kodieren für die gleiche Aminosäure. |
| Zählen Sie die Stopp-Codons auf. | UAG: Amber UAA: Ochre UGA: Opal |
| Welche beiden Start-Codons gibt es ? | AUG: Met GUG: Val (selten) |
| Was sagt der GC-Gehalt aus ? | DNA Regionen, die in ihrem GC Gehalt klar vom Rest des Chromosoms abweichen, sind ein Hinweis auf horizontalen Gentransfer. |
| Was ist ein "Anticodon" ? | Das Gegenstück von einem Codon, auf einem tRNA Molekül. |
| Zwischen welchen Basen findet die Wobble-Paarung statt ? | Zwischen der 1. Base von Anticodon und der 3. Base von Codon. |
| Welches Enzym verknüpft das tRNA-Molekül mit der zugehörigen Aminosäure ? | aminoacyl-tRNA Synthetase |
| Erklären Sie die einzelnen Schritte der Translation (Proteinsynthese). | Die Translation erfolgt in 3 wesentlichen Schritten: Initiation, Elongation, Termination. Initiation: Ein Ribosom mit 2 Untereinheiten (30S und 50S) koppelt an das Startcodon AUG auf der mRNA. Elongation: Es entsteht eine Polypeptidkette. Das Ribosom hat Andockstellen (E,P,A) für die tRNA Moleküle. Das letzte Glied der Peptidkette liegt in P. tRNA Molekül mit dem passenden Anticodon dockt an die Stelle A. Die Aminosäuren an der Stelle P und A werden verbunden und die Aminosäure an der Stelle P löst sich vom tRNA. Es findet Translokation statt. Die tRNA's werden von P,A auf E,P verschoben. Das frei gewordene tRNA Molekül an der Stelle E löst sich. Der Vorgang wiederholt sich. Termination: Das Ribosom erreicht ein Stoppcodon. Es gibt kein passendes tRNA Molekül. Terminationsfaktoren lösen die Polypeptidkette vom Ribosom. Das Ribosom wird in Untereinheiten zerlegt. |
| Wieso ist es vorteilhaft mit Bakterien (z.B E. coli) zu arbeiten ? | - Bakterien sind haploid - vermehren sich asexuell - haben eine kurze Generationszeit - haben eine hohe Zelldichte (erleichtert die Selektion) - Klone können auf Agar Platten leicht isoliert werden |
| Was ist eine "Mutation" ? | Dauerhafte Veränderung des Genoms, die vererbbar ist. |
| Was ist eine "Mutante" ? | Eine Zelle (Organismus), die eine Mutation im Genom trägt. |
| Was ist ein "Allel" ? | Verschiedene Erscheinungsformen eines Gens. |
| Was ist der "Wildtyp" ? | Unmutierte, ursprüngliche Allelform. |
| Was ist der "Genotyp" ? | Zustand des genetischen Materials. Allelzusammensetzung. |
| Was ist der "Phänotyp" ? | Äusseres Erscheinungsbild einer Zelle oder eines Individuums. Manifestation des Genotyps. |
| Was ist eine "Reversion" ? | Rückmutation. Macht die Effekte einer Mutation rückgängig. |
| Was ist eine "Komplementation" ? | Aufheben der phänotypischen Auswirkungen einer Mutation durch beimischen einer zweiten Kopie des entsprechenden Gens. |
| Was sind Punktmuationen, welche gibt es und was sind ihre Merkmale ? | Punktmutationen sind Veränderungen, welche eine einzige Base betreffen. Substitution: Eine Base wird ersetzt. Deletion: Eine Base wird gelöscht. Insertion: Eine Base wird hinzugefügt. |
| Welche Arten von Basensubstitution gibt es und wie sind sie definiert ? | Stumme Mutation: Verändertes Triplett kodiert für die gleiche Aminosäure. Neutrale Mutation: Verändertes Triplett kodiert für eine chemisch ähnliche Aminosäure. Missense Mutation: Verändertes Triplett kodiert für eine chemisch nicht verwandte Aminosäure. Nonsense Mutation: Verändertes Triplett kodiert für ein Stoppcodon. |
| Was ist eine "Transition" bzw. eine "Transversion" ? | Transition: Purine mutieren zu Purine und Pyrimidine zu Pyrimidine. Transversion: Purine mutieren zu Pyrimidine und umgekehrt. |
| Erklären Sie "Suppressormutation", "konditionale Mutation" und "Resistenzmutation". | Supressormutation: Eine zweite Mutation hebt die phänotypische Auswirkung der ersten Mutation auf. Konditionale Mutation: Eine Mutation tritt nur bei bestimmten Bedingungen auf. Zum Beispiel bei hoher Temperatur. Resistenzmutation: Verleihen Resistenz gegenüber einer toxischen Substanz. |
| Was ist eine "auxotrophe Mutation" ? | Auxotrophe Mutanten können bestimmte Stoffwechselprodukte nicht mehr synthetisieren und sind abhängig von dessen Zusatz im Wachstumsmedium. |
| Wie können "spontane Mutationen" entstehen ? | Spontane Mutationen entstehen durch tautomere Umlagerungen, welche spontan ablaufen. Desaminierung von Basen führt zu Basenpaarungen, welche nicht der Watson-Crick Regel entsprechen. |
| Führt Fehlpaarung der Basen direkt zu einer Mutation ? | Nein. Eine Fehlpaarung ist noch keine Mutation. Erst in der folgenden Replikation werden die Basen fix und können nicht mehr entfernt werden. |
| Welche Fragestellung wird durch den "Fluktionstest" geklärt ? | Mutationen entstehen nicht zielgerichtet, sondern zufällig. |
| Wie funktionert der "Fluktuationstest" ? | Eine Bakterienkultur wird in zwei gleichgrosse Behälter links und rechts aufgeteilt. Das linke Behälter wird in weitere 50 Behälter aufgeteilt. Dann weden sie in seperate Lösungen hinzugegeben, welche ein Antibiotikum enthält, in der nur Bakterien mit einer Resistenzmutation überleben können. Man stellt fest, dass link und rechts sehr unterschiedliche Verteilungen vorliegen. Was bedeutet, dass die Mutation schon vor dem Kontakt mit der Lösung vorhanden gewesen sein muss. Wäre die Mutation erst nach dem Kontakt mit der Lösung zustande gekommne, so hätten beide Verteilungen gleich sein müssen. |
| Was ist die "Replikaplattierung" wie funktioniert sie ? | Replikaplattierung ist eine Methode, um Mutationen zu isolerieren und anzureichern. Vorgehen: 1) Nehme Zellkolonie mit Mutation und gebe sie in die Agarplatte mit selektivem Medium ein. 2) Wildtypen und Mutanten werden selektiert. 3) Man hat Zellkolonie, bestehend nur aus Mutanten. |
| Wie führt die UV-Strahlung zur Schädigugng der Basen ? | UV ist eine kurzwellige, energiereiche Strahlung, welche von den Basen absorwierd werden kann. Diese führt dazu, dass kovalente Bindungen zwischen den Basen entschehen. Diese kovalenten bindungen wiederum führen zu Replikationsunterbrüchen. |
| Was sind "interkalierende Agenzien" und was bewirken sie in der DNA ? Geben Sie 3 Beispiele. | Interkalierdende Agenzien sind planare, polyzyklische, aromatische Substanzen, die sich passgenau zwischen die DNA Basenpaare einbauen und die DNA partiell entwinden Beispiele: Aflatoxin, Proflacin, Acridine |
| Auf welche 3 Arten wirken "mutagene Agenzien" ? | - Basenaustausch - Basenveränderung - Basenschädigung Alle führen zur erhöhten Mutationsrate und Krebs |
| DNA kann vor und nach der Replikation Repariert werden. Erklären Sie die "direkte Reparatur" und die "Reparatur durch Ausschneiden / Excision Repair" | "Direkte Reparatur" und "Excision Repair" erfolgen beide vor der Replikation. Direkte Reparatur: Kovalante Bindungen zwischen Thymin-Basen werden durch "Photolyasen" gelöst. "Alkyltransferasen" erkennen veränderte Basen durch alkylierende Substanzen und korigieren diese. Excision Repair: (UltraVioletRepairComplex) 1) uvrAB Komplex fährt entlang der DNA und Stoppt bei Basenfehler. 2) uvrA lösen sich vom Komplex 3) uvrC bindet an uvrA 4)uvrC schneidet links und rechts der mutierten Base. 5) uvrD bindet an die DNA und schneidet das beschädigte DNA-Stück heraus. uvrA und uvrC lösen sich von der DNA. 6) DNA Polymerase füllt das fehlende Stück. 7) DNA ligase schliessen die Lücken. |
| Was ist "endonuklease" bzw. "exonuklease" ? | |
| Welche Anforderungen muss das Reparatursystem erfüllen, so dass eine Reparatur nach der Replikation stattfinden kann ? | Das Reparatursystem muss - fehlgepaarte Basen erkennen - falsche Basen ausschneiden und neu synthetisieren - erkennen welche der beiden Stränge die Mutation aufweist |
| Wie erkennt das MutSHL Reparatursystem, nach der Replikation, welcher Strang die mutierten Base beinhaltet ? | Das MutSHL Reparatursystem erkennt den fehlerhaften Strang an der Methylierung der Adeninresten der Sequenz GATC. Die Methylierung ist natürlich und stört die Basenpaarung nicht. Der neu gebildete Strang braucht eine Zeit bis er methyliert wurde. So kann der neue und der alte DNA Strang klar voneinander unterschieden werden. |
| Was macht die "Methyltransferase" ? | Methyliert die DNA. |
| Erklären Sie anhand einer Skizze, wie die Methylierung der DNA mit der Replikation zusammenhängt. | |
| Was ist der "Ames Test" und wie funktioniert er ? | Der Ames Test hilft, Mutagene aufzuspüren und deren Stärke zu bestimmen. Funktionsweise: - Man nimmt ein Bakterium mit einer auxotrophen Mutation. Zum Beispiel für eine bestimmte Aminosäure Arginin. - Wenn das Bakterium in ein Nährmedium ohne Arginin gegeben wird, stirbt es. - Das Bakterium wird nun mit der Substanz X vermischt und dann ins Nährmedium gegeben. - Falls im Nährmedium nun lebende Bakterien gefunden werden, bedeutet das, dass die Substanz X bei den Bakterien eine Reversion ausgelöst hat. Das heisst, X ist ein Mutagen. Je mehr Bakterien überleben, desto stärker ist das Mutagen X. |
| Was bedeutet "prototroph" ? | Gegenteil von auxotroph. Das Organismus kann das Stoffwechselprodukt selbst herstellen und ist nicht auf äusserlichen Zusatz angewiesen. |
| Was ist ein "Antibiotikum" ? | Substanzen, welche von Mikroorganismen (Bakterien, Pilze etc.) produziert werden, um andere Mikroorganismen zu töten oder im Wachstum zu hemmen. |
| Antibiotika wirken "bakteriostatisch" oder "bakteriozid" was bedeutet das ? | Bakteriostatisch: Mikroorganismus Wachstum wird gehemmt Bakteriozid: Mikroorganismus wird abgetötet |
| Wieso wirken Antibiotika spezifisch ? | Antibiotika hemmen essentielle Prozesse oder Enzyme in Bakterien, die es in der gleichen Art in eukaryotischen Zellen (Mensch, Tier) nicht gibt. |
| Welche sind die Zielstrukturen von Antibiotika ? | - Transkription - Translation -Zellwandbiosynthese |
| Nennen Sie 3 wichtige Antibiotika und deren Zielstrukturen. | - Penicilin: Zellwand der Bakterien - Streptomycin: Ribosomen in Bakterien (Translation) - Rifampicin: RNA Polymerase (Transkription) |
| Welche Resistenzmechanismen kennen Bakterien gegen Antibiotika ? | - Aktiver Export des Antibiotikums - Modifikation des Antibiotikums - Zerstörung des Antibiotikums - Undurchlässig fürs Antibiotikum |
| Was bedeutet "Rekombination" ? | Physischer Austausch von DNA zwischen genetischen Elementen. |
| Welche 3 Arten der "Rekombination" gibt es ? | 1) Homologe Rekombination 2) Ortsspezifische Rekombination 3) Transposition |
| Was passiert mit der aufgenommenen fremden DNA ? | Es gibt 3 Möglichkeiten: - DNA wird durch Nukleasen abgebaut. - DNA wird eigenständig repliziert. - DNA wird durch Rekombination ins eigene Chromosom integriert. |
| Wann sind zwei Chromosomen homolog ? | Zwei Chromosomen sind homolog wenn sie in Gestalt und Abfolge der Gene übereinstimmt. |
| Welche 3 Möglichkeiten gibt es für einen "horizontalen Gentransfer" ? | 1) Transformation: Aufnahme von nackter DNA aus der Umgebung. 2) Transduktion: Aufnahme von DNA via Bakteriophagen. 3) Konjugation: Aufnahme von DNA durch Plasmid Übertragung. |
| Für die Initiation der "homologen Rekombination" existieren 2 Modelle. Erklären Sie beide anhand einer Skizze. | |
| Erklären Sie den Vorgang der "homologen Rekombination" nach der Initiation. | 1) Initiation. Heteroduplex DNA liegt vor. 2) Die Lücken werden durch Ligasen geschlossen. Es entsteht die Holliday-Struktur 3) Die Verzweigungsstelle "Chiasma" wandert und tauscht somit DNA Sequenzen aus. 4) Die Holliday-Struktur durchlauft eine Isomerisierung ohne, dass dabei die Bindungen aufgebrochen werden. Es entsteht die Kreuzstruktur "Chi Form". 5) Die Chi Form DNA wird horizontal oder vertikal (splice) aufgeschnitten und wieder verbunden. 6) Bei der Splice-Reaktion kommt es zum Austausch benachbarter Genregionen. |
| Welche Proteine sind an der "homologen Rekombination" beteiligt und was sind deren Aufgaben ? | - RecA: Strangaustausch - RecBCD: Einzelstrang mit freiem 3' Ende - RuvABC: Schenkelwanderung und Auflösen der Holidaystruktur |
| Erklären Sie den Mechanismus der "homologen Rekombination" mit den dazugehörigen Proteinen. | 1) recBCD: Dockt an einem Ende der DNA und gleitet solange bis eine "Chi-Stelle" gefunden wird. recB und recD sind Helikasen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Beim Gleiten entstehen dadurch Schleifen (wie Blasen). Beim Erreichen der Chi-Stelle wird Endo- und Exonuklease aktiviert. Die Schleife wird durchtrennt und es entsteht ein DNA Stück mit freiem 3' Ende. 2) recA: Bindet an das freie 3' Ende, welches von recBCD erzeugt wurde. recA sucht bei der homologen Doppelhelix nach ähnlichen Sequenzen und bildet eine Tripplehelixstruktur. Eine D Schleife wird gebildet und die single stranded DNA schleicht sich dazwischen. 3) ruvABC: ruvB bindet an ruvA. ruvAB erkennt und bindet an die Holiday-Struktur und katalysiert die Schenkelwanderung. ruvC ist eine Endonuklease und löst die Holiday-Struktur auf. |
| Nennen Sie 3 Beispiele, wo die "homologe Rekombination" wichtig ist. | - Kombination von Allelen (sexuelle Fortpflanzung, Meiose) - horizontaler Gentransfer (Bakterien) -Reparatur von DNA Läsionen (TT- Dimere, Doppelstrangbrüche) |
| Was unterscheidet die "nicht homologe Rekombination" von der "homologen Rekombination" ? | Die "nicht homologe Rekombination" ist nicht von den Proteinen "recABCD" abhängig und benötigt keine DNA homologien. |
| Welche 2 Mechanismen gibt es für die "nicht homologe Rekombination" ? | - Ortsspezifische Rekombination - Transposition |
| Was ist ein "Transposon" ? Erklären Sie die Transposition von springenden Genen. | Ein Transposon ist eine DNA Sequenz, die auf eine andere Stelle, innerhalb der selben DNA oder auf einer anderen DNA, springen kann. Transposons werden von Instertionssequenzen flankiert und enthalten im Kern Resistenzgene gegen Antibiotika. Es gibt zwei Arten wie ein Transposon auf eine andere Stelle springt: "replikativ" oder "konservativ". Beim konservatien Vorgang wird das Transposon an der urspünglichen Stelle gelöscht und existiert nur an der Zielstelle. Beim replikativen Vorgang wird das Transposon an die Zielposition kopiert. |
| Wieso ist es wichtig, dass "Transposons" inverse Repetitionen haben ? | Transposase (Protein, welches die Verschiebung katalysiert) erkennt und verschiebt nur DNA Sequenzen, zwischen den inversen Repetitionen. |
| Was ist ein "Plasmid" ? | Plasmide sind zirkuläre extrachromosomale DNA Elemente, deren Replikation unabhängig von der Replikation des bakteriellen Chromosoms erfolgt. |
| Plasmide und Transposons werden als molekulare Parasiten bezeichnet. Erklären Sie was damit gemeint ist. | Sowohl Plasmide als auch Transposons können sich unabhängig von der chromosomalen DNA replizieren. Die unkontrollierte Vermehrung wirkt in der Regel negativ für die Zelle (z.B. mutagen). |
| Wie erfolgt der "horizontale" bzw. "vertikale" Genftransfer von "Plasmiden" bzw. "Transposons" ? | |
| Was ist das "Wirtsspektrum" eines Plasmids was bedeutet "enges Wirtsspektrum" bzw. "breites Wirtsspektrum" ? | Das Wirtsspektrum eines Plasmids gibt an, in wie vielen unterschiedlichen Bakterienarten ein Plasmid sich vermehren (überleben) kann. Enges Wirtsspektrum: Plasmid kann sich nur innerhalb einer Bakterienart vermehren. Breites Wirtsspektrum: Plasmid kann sich innerhalb vieler Bakterienarten vermehren. |
| Wie unterscheiden sich die "Plasmiden" ? | Plasmide unterscheiden sich in Größe, Kopienzahl, Wirtsspektrum und ihrer Fähigkeit sich horizontal zuvermehren. |
| Was passiert, wenn eine Zelle das Gen für ein Antitoxin verliert ? | Toxine sind stabil und können nicht in der Zelle abgebaut werden. Überschüssiges Antitoxin dagegen wird abgebaut. Wenn das Gen für das Antitoxin verloren geht, kann die Zelle nicht mehr Antitoxine herstellen. Wenn nun die Toxinkonzentration steigt wird Zelle getötet. |
| Erklären Sie schrittweise den Mechanismus der Konjugation anhand von Plasmiden. | 1) Donor bildet Sex-Pilus. 2) Sex-Pilus bindet an Rezipient. 3) Bakterien werden herangezogen. 4) An der Stelle des Zell-Zell-Kontakts bildet sich eine Pore. 5) Am oriT löst sich der DNA Einzelstrang am 5' Ende (In der Donor Zelle). 6) DNA Einzelstrang wandert durch die Pore hindurch. 7) DNA Replikation findet in beiden Zellen statt. Im Rezipient ist die Replikation semidiskontinuirlich. 8) Wenn der DNA Einzelstrang vollständig übertragen wurde, schlisst sich die Pore und die Bakterien lösen sich voneinander. |
| Was bedeutet "F+ Zelle" und "Hfr Zelle" ? | F+ Zelle: Bakterium hat ein F-Plasmid frei in der Zelle (F für fertility). Hfr Zelle: F-Plasmid ist in die chromosomale DNA integriert. |
| Was ist ein "R-Plasmid" ? | R(esistenz) Plasmid R-Plasmid = F-Plasmid + Antibiotikaresistenzgene F-Plasmid kodiert Proteine für die Konjugation und den Transfer. |
| Was sind die Gemeinsamkeiten von "Plasmiden" und "Bakteriophagen" ? | Beide sind exrtachromosomale Elemente in der Zelle. Eigenständige Replikation, Vermehrung und Existenz sind abhängig von der Zelle selbst. |
| Was sagt die Grösse des Genoms in einem Bakteriophagen aus ? | Je größer das Genom eines Bakteriophagen, desto komplexer ist sein Entwicklungszyklus und desto unabhängiger ist er von seinem Wirt. |
| Erklären Sie die Schritte im Infektionszyklus eines Bakteriums durch den T4 Virus. | - T4 Virus injiziert durch Transduktion eigene DNA in die Wirtszelle - Sigma Faktor 70 der RNA Polymerase der Wirtszelle wird durch Phage spezifisches sigma Faktor ersetzt. - RNA Polymerase erkennt nur noch T4 Promotoren und kann an diese andocken. - T4 Phage DNA wird exprimiert. - Neue T4 Phagen bilden sich. Die Wirtszelle platzt und T4 Phagen werden freigesetzt. |
| Erklären Sie die "allgemeine Transduktion" und die "spezialisierte Transduktion". | Allgemeine Transduktion: Die DNA der Wirtszelle wird in der Regel nach der Infektion abgebaut. Bei der Verpackung der Phagen-DNA werden fälschlicherweise auch Wirts-DNA (Fragmente) abgepackt. Diese werden in andere Bakterien injiziert und in die chromosomale DNA eingebaut. Spezialisierte Transduktion: Injizierte Phagen-DNA wird in die Wirts-DNA integriert. Beim Lösen wird ein Stück Wirts-DNA mitgenommen und ein Stück Phagen-DNA zurückgelassen. Es werden also nur einzelne Gene fälschlich miteingepackt. Diese Phagen sind oft defekt, da ein Stück der ursprünglichen DNA fehlt. Können aber dennoch andere Bakterien infizieren. |
| Wie schützen "Restriktion" und "Modifikation" Bakterienzellen, z.B. E. Coli, vor Phagen ? | Restriktionen und Modifikationen sind zellinterne Abwehrsysteme. Restriktion: Die von Phagen injizierte fremde DNA wird sofort durch "Restriktions-Endonukleasen" abgebaut und unschädlich gemacht. Modifikation: Fremde DNA wird durch aktive Methylierung (Methyltransferase) unleserlich gemacht. |
| Wie funktionert das Abwehrsystem via CRISPR Elemente ? | Die DNA der Bakterien hat spezielle Segmente, sogenannte CRISPR Sequenz. Diese besteht aus Cas-Genen, Leader Sequenz und CRISPR Elemente. Die Cas-Gene kodieren für RNA/DNA Nukleasen, welche die eingedrungene, fremde RNA/DNA zerstückeln und somit unschädlich machen. CRISPR Elemente sind austauschbar. Sie bestehen aus Repeater und Spacer Sequenzen. Zerstückelte DNA Sequenzen werden in Spacer Sequenzen eingebettet. CRIPSR Sequnz wird angefangen bei der Leader Sequenz transkribiert und anschliessend zerstücklet (crRNA) diese kleinen RNA Fragmente werden vom Cas-Komplex aufgenommen und verhelfen diesem an die fremde DNA/RNA zu binden. |
| Auf welche Ebenen kann die Regulation der Genexpression stattfinden ? | - Transkription - Translation - Proteine (Stabilität, Aktivität) |
| Erklären Sie die Funktionsweise der beiden Regulationsproteine "Aktivator" und "Repressor" in der Genexpression. | Wie stark eine RNA Polymerase an das Promotor bindet, hängt davon ab, wie stark die -10 und -35 Erkennungsboxen vom Idealzustand abweichen. Ist die Promoteraktivität in der Regel schwach, so werden Aktivatoren benutzt um diese Bindung zu stärken. Ist sie hingegen stark, so können Repressoren benutzt werden, um die Gene im Grundzustand auszuschalten. |
| Was ist ein "Operator" und wo auf der DNA liegt dieser ? | Die Bindungsstelle für ein Regulatorprotein auf der DNA heisst Operator. Er liegt innerhalb oder unmittelbar vor der Promotorsequenz. |
| Welche beiden Effektormoleküle gibt es und wie wirken sie ? | Die beiden Effektoren sind Induktoren und Inhibitoren. Induktor: Schaltet Gene bei Aktivator an und bei Repressor aus. Inhibitor: Schaltet Gene bei Aktivator aus und bei Repressor an. |
| Erklären Sie das Operon-Modell anhand einer Skizze. Nehmen Sie das LAC-Operon als Beispiel. | |
| Wie unterscheiden sich "positive Kontrolle" und "negative Kontrolle" in der Genexpression ? | Positive Kontrolle: Das Gen ist im Grundzustand durch ein Aktivator eingeschaltet. Negative Kontrolle: Das Gen ist im Grundzustand durch ein Repressor ausgeschaltet. |
| Was ist die "Attenuation" wie funktioniert sie ? | Attenuation ist ein Regulationsmechanismus, welche die Transkription der Strukturgene über die Termination reguliert. Die Lage der Ribosomen auf der RNA, in Abhängigkeit von Effektorproteinen, kann zur Änderung der RNA Struktur führen, so dass je nachdem, ob genügend Effektorproteine vorhanden sind oder nicht, sich ein Terminator (Transkription endet hier die folgenden Gene werden nicht transkribiert) oder Antiterminator (Transkription wird fortgesetzt) bildet. |
| Wie wird die Lysogenie bzw. Lyse im Lambda-Phage reguliert (Operon Modell) Welche Enzyme sind daran Beteiligt und wie wirken Sie ? | Die an der Genregulation beteiligten Enzyme sind: cl, cro, c2, c3, N. cl und cro sind Repressoren, c2 und c3 Aktivatoren, N ist ein transkriptioneller Antiterminator. cl und cro konkurrieren um die gleiche Sequenz "Switch". Sie beide hemmen sich gegenseitig, wenn sich an den Operator am Switch andocken. cl führt zu Lysogenie. cro führt zu Lyse. |
| Erklären Sie die 3 Regulationsphasen (Initiation, Entschluss, Lyse/Lysogenie) des Lambda-Phagen. | Initiation: P_R und P_L Promotoren werden von Wirts RNAP gelesen. Die Termination endet bei Terminatoren T. cro und N werden exprimiert. Entschluss: N wirkt als Antiterminator. c2 und c3 werden exprimiert. Lyse und Lysogenie (Struktur)Gene können nun gelesen werden. Lyse/Lysogenie: Je nach Stabilität der c2 und c3 (wie schnell die Wirtszelle wächst) wird für eine der beiden Vorgägnge entschieden. |
| Was unterscheidet die 2-Komponenten Regulationssysteme von den übrigen Genregulationssystemen ? | Beim 2-Komponenten Regulationssystem wird die Aktivität des Regulatorproteins durch Konformationsänderung gesteuert und nicht etwa durch Effektoren. |
| Was versteht man unter "allestorische Endprodukthemmung" ? | Ein Operon kodiert für mehrere Gene. Das Endprodukt kann dabei als Inhibitor wirken und somit die Transkription hemmen. Dies ist vorallem bei schnellen Stoffwechselvorgägngen vorteilhaft. |
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