Cytologie, Genetik, Zellbiologie, Mikrobiologie

• zeigt von unten nach oben:

  • Entwicklungsstufen der Grünpflanzen

• Beginn:

  • undifferenzierten Wasserpflanzen (Algen)

  • gefäßlosen Moose

  • samenlosen Gefäßpflanzen (Bärlappgewächsen, Farne)

  • Sammenpflanzen

    • Gymnospermen (Nacktsamer) und Angiospermen (Bedecktsamer)

• Angiospermen (=Bedecktsamer): im Pollenkern entstehen durch ungleiche Teilung

  • vegetative Zelle

  • und generative Zelle (=Gamet)

    -> beide sind haploid

• vegetative Zelle wächst zum Pollenschlauch aus

  • generative Zelle teilt sich mitotisch

  • es entstehen so 2 haploide Sperma- Zellen

• eine dieser generativen Zellen verschmilzt mit Eizelle

  • der andere generative Kern verschmilzt mit sekundären- Embryosakkern

    • daraus entsteht dann das Endosperm (= Nährgewebe) für den Embryo

• Aneuploidie = numerische Chromosomenaberration

  • = zahlenmäßige Veränderungen der Chromosomen (wurde hinzugefügt oder fehlt)

• Ja, Bakterien und Archeen sind ausnahmslos prokaryotisch

  • = zelluläre Lebewesen ohne Zellkern.

• Colchicin = Mitose- Hemmstoff

  • Endomitosen können ausgelöst werden

  • tierische Zellen sterben meist ab

  • pflanzliche Zellen werden vergrößert

• alpha- D- Glucose

• ist in dieser Konformation Baustein von Stärke

• Dictyosome kommen nur in Eukaryonten (z.B. Rotalgenzellen, Hefezellen, tierischen Zellen) vor

  • membranumgrenzte Zellorganellen.

• Ribosomen Typ: 70S

• Nein! Ribosomen haben keine Membranhülle

  • wäre ein unnötiger Aufwand, wenn für die Protein-/ Peptidsynthese benötigten Bausteine erst durch eine Hülle aufgenommen werden müssten.

  • daher bewegen sich die Ribosomen frei im Cytoplasma oder kommen Membrangebunden an das ER (=Endoplasmatische Retikulum)

• Kapseln bestehen aus Polysacchariden.

  ist eine Antigenstruktur (AK können spezifisch darauf binden)

• Funktion: Schutz vor lytischen Enzymen, Phagozytose

• Photolyasen = Reparaturenzyme, die lichtabhängig die Spaltung von Thymin- Dimeren kat.

• DNA- Bereiche, in denen Thymin- Dimere entstanden sind, können duch Nucleotid- Excisionsreparatur wiederhergestellt werden

Auswirkungen von Mutationen:

• transponierbare genetische Elemente können:

  • bei ihrer Transposition Mutationen hinterlassen

• Leserasterverschiebungen können:

  • durch Insertion oder Deletion bereits eines Nucleotids vorkommen

  • zur Entstehung vorzeitiger Stop- Codons führen

• Temperente (zurückhaltende) Phagen befallen Bakterien + integrieren ihre DNA in Latenzphase in das Bakteriengenom

  -> Bakterium ist ab dann = Prophage

• mit jedem Vermehrungszyklus des Bakteriums, vermehrt sich integrierte Phagen- DNA

• lysogene- Konversion:

  • = Bakterium erlangt durch Phagengenom neue Eigenschaften

• Lysosome kommen nur in tierischen Zellen vor.

• Aufgaben:

  • Enzyme der Lysosomen verdauen zellfremdes (=Heterophagie)

    -> Hepatozyten

    -> Dendritische Zellen

    -> proximale Nierentubuli

  • und zelleigenes Gewebe (Autophagie)

  • können mit Phagosomen (Organellen im inneren der Fresszelle) verschmelzen

• Enzyme werden am rauen ER synthetisiert und dann zum Golgi- Apparat transportiert

  • werden dann als Membranvesikel abgeschnürt

  • sind daher nur von einer Biomembran umhüllt.

• Mikrotubuli + Mikrofilamenten + Intermediärfilament = Cytoskelett von eukaryotischen Zellen

• können Zentriolen ausbilden, indem sie sich zu Tripletts zusammenlagern

  • bilden dann über Filamente röhrenförmige Strukturen

  • Funktion: Transport- und Stützfunktion

• durch Mitose und Meiose an der Ausbildung des Spindelapparates beteiligt.

• übernehmen Stützfunktion während der Interphase, so sorgen sie für physikalische Stabilität

• diese bestehen aus einem Bündel von Mikrotubuli,

  • sind von einer Zellmembran umschlossen

  • bewirken Fortbewegung durch aktive Formveränderung.

Plastiden = Zellorganellen von Eukaryonten

• sollen früher Prokaryonten gewesen sein, die durch Endozytose in die Eukaryonten eingewandert sind.

• haben prokaryotische Merkmale:

  • 70S Ribosom,

  • ringförmig angeordnete, doppelsträngige DNA die im Stroma vorliegt und von der auch mehrere Kopien gleichzeitig vorliegen können

Unterschied der Äußeren u. Inneren Membran:

• äußere M. stammt von Wirtsorgan,

• innere von den ursprünglichen Prokaryonten

Plasmide

• = sind extrachromosomale DNA- Moleküle, die meist zirkulär (= ringförmig) und doppelsträngig vorliegen.

• können unabhängig vom Bakterienchromosom vervielfältigt und weitergegeben werden.

• hauptsächliches Vorkommen: bei Bakterien und Pilzen

• auf Plasmiden können sich Gene befinden, die einen Replikationsursprung haben, die bspw. eine ANtibioteka- Resistenz codoeren + dem Bakterium Selektionsvorteil verschaffen.

Plasmodesmen = Plasmakanäle, die durch Zellwand durch eine Verbindung zwischen 2 Zellen schaffen.

• sind von einer Plasmamembran umgebene Cytoplasmastränge

• durchqueren die Schließhäute von Tüpfeln

• werden von einem Desmotubulus durchgezogen

• kommen nur in pflanzlichen Zellen vor

• dienen symplastischem Stofftransport zwischen benachbarten Pflanzenzellen

Zilien

• = fadenförmige Faserbündel auf der Zelloberfläche.

• bestehen aus Mikrotubuli

  • sind von Cytoplasmamembran der Zelle überzogen

• sind am Rande der Zelle angeordnet und von Plasmamembran umschlossen

  • 9 ringförmig angeordnete Mikrotubuli- Paare

  • bei sek. beweglichen Cilien: 9*2+2 Struktur

• die Mikrotubuli durch Proteinbrücken verbunden

• Dyneinarme am A- Tubulus ragen in Richtung des benachbarten B- Tubulus, ermöglichen rhytmische Krümmung der Mikrotubuli, die ATP- abhängig für den Antrieb sorgt.

• Aufgabe: Parasexualität

  • = Austausch genetischer Info. zwischen 2 Bakterien durch Konjugation über Plasmabrücken

• Plasmabrücken = F- Pili = Sexpili

• Bestehen aus: hohle Proteine

  • chemotaktisch vom Donor ausgebildet, wenn dieser das F- Plasmid trägt

    • F+- Bakterium

• Genübetragung:

  • es bildet sich Plasmabrücke aus

  • einer der beiden Plasmidstränge wird in entwundener Form übertragen

    • im Donor wird verblibener repliziert

    • nach Übertragung wird der andere Strang im Empfänger repliziert

    -> DNA in beiden Bakterien in ringförmiger Plasmidform

Murein = Peptidoglykan

• besteht aus beta- 1,4- glykosidisch verbundenen Monomeren

  -> N- Acetylglucosamin

  -> N- Acetylmuraminsäure

• Gram- positive haben dickere Mureinschicht

• Unterschied zu Pilzen: haben Zellwand mit N- Acetylglucosamin + verzweigte Homopolymerase aus Glucose und Mannoproteine (=Füllmaterial)

• Unterschied zu Braunalgen: Zellwand aus Cellulose und Alginat, bestehen aus Mannuronsäure- und Glucoronsäure

• Aufbau: Mittellamelle, Primärwand und je anch Entwicklungszustand aufgelagert die sek.- und tertiär- Wand

• Mittellamelle: gelartig, besteht größenteils aus Pektinen

• Primärwand: Cellulosefibrillen, die von Pektin, Hemicellulose und löslichen Proteinen (Glykoproteinen) umgeben sind.

• Struktur 1= Cholesterol

  • Bestandteil von Biomembranen tierischer Zellen

  • geht dabei WW mit Lipidketten ein

  • verringert die Fluidität

  • Problem: bei geringen Temperaturen sorgt es dafür, dass sich die Membran nicht gelartig verfestigt.

• Doppelmembranorganellen

  • entstand nach Endosymbiontenhypothese: Prokaryont wurde durch Endozytose in Eukaryont aufgenommen, hat dann Funktion von Zellorganellen übernommen

• Membran ist nicht am Membranfluss beteiligt, da Membranen unterschiedlich aufgebaut sind

  • da äußere Membran vom Wirtsorganismus stammt und innere vom ursprünglichen Prokaryont

• Haben eigenes Genom! die Proteine kommen aus dem Cytoplasma

  • fertige Proteine werden über Transpeptidase ins Mitochondrium eingeschleust

• Zentralvakuole von Pflanzenzellen ist von einfacher Biomembran gegen Cytoplasma abgegrenzt

  -> Tonoplast

• enthält Zellsaft: org.- Verbindungen, Ionen, Speicherstoffe, Farbstoffe, evtl. Giftstoffe.

• unterschied zum Cytoplasma: Zellsaft enthält nur wenig Proteine

  • = nicht plasmatisch

  • ist hyperton

• durch den Druck des Zellsaftes auf die Zellwand (Turgor), hält die Zelle dem Wanddruck stand, Zelle fällt sonst in sich zusammen

  • sinkt der Druck im Inneren der Vakuole, so wird Wasser aus dem Cytoplasma osmotisch aufgenommen.

= interzelluläre Kanäle

• ermöglichen im Herzmuskel die freie Ausbreitung des Aktionspotenzials von Muskelzellen untereinander

• dienen als freie Passage von Ionen, kleinen Molekülen, Nukleotide, AS, Wasser, Glucose

• = Bänder von Membranproteinen, die ihre Zellen vollständig umgürten

  • Zwischenräume werden abgedichtet

• Funktion:

  • verhindern das Diffundieren von Membranbestandteilen von apikal -> basolateral und umgekehrt

    -> Diffusionsbarriere

    -> Blut- Hirn- Schranke

    • auch: Darm, Niere, Harnblasenepithel

• Unterteilung nach Art der Transportierung oder Öffnungsmechanismus.

Ligandengesteuert:

• Durchlässigkeit wird durch Bindung von Liganden kontrolliert

• zu finden auf präsynaptischer Seite der Nervenzelle.

• Bsp.: wenn auf präsynaptischer Seite der Neurotransmitter Acetylcholin ausgeschüttet wird, an einem Synaptischen Spalt bindet, dann kommt es auf der postsynaptischen Seite zur Öffnung des Liganden- gesteuerten- Na- Kanals.

Spannungsgesteurt:

• öffnung durch Änderung des Membranpot. Ca2+ Ausschüttung.

• Änderung des Membranpotenzials entsteht oft durch intrazelläre Nukleotide wie cAMP die Signalkaskaden auslösen.

• Na hinaus und K hinein

  • Na/ K- ATPase ist ein Transporter, der 3 Na- und 2 K- Ionen ATP- abhängig entgegen ihres Konz.- Gefälles transportiert.

Biomembran: ATPase

• = Na- K- ATPase = membranständige Protonenpumpe

• hält das negative Membranpot. aufrecht, welches durch hohe Na- Konz. gegenüber der intrazellulär- geringen- Konz. entsteht.

Cytoplasma: Aminoacyl- tRNA- Synthease

• im Cytoplasma

• katalysiert Bindung von AS an tRNA, bringt AS zu Ribosomem, AS wird zu Protein

Ribosomen: im Cytoplasma

• Protein aufgebaut

Mitochondrien: Cytochromoxidase

• kommt in der Mitochondrienmembran vor

• dient als Elektronencarrier der oxidativen Phosphorylierung

Lysosomen: Hydrolasen

• Lysosomen sind einfach umhüllte Vesikel, die vom Golgi- Apparat abschnüren + hydrolytische Enzyme zu Makromolekülen aufgebaut werden.

  (Hydrolytische Enzyme = Lipasen, saure Hydrolasen, Nukleasen, Proteasen)

Celluslose: Strukturgeber in pflanzlicher- Zellwand (dessen Hauptbestandteil)

• = Polymer aus beta- 1,4- glykosidisch verknüpften beta- D- Glucose- Molekülen.

• Unverzweigt

• reißfeste Fasern

• Cellulosemoleküle assoziieren zu kristallinen Strukturen

• kann mit Cellulase enzymatisch abgebaut werden

Galactane: Zellwand von Rotalgen

• = wasserlösliche, schleimartige Polysaccharide

• wird in die filzartig- verknäulten Cellulosefasern eingelagert

Muraminsäure: Bestandteil der Mureinschicht von bakteriellen Zellwänden.

• = beta- 1,4- glykosidisch verbundene Monomere von N- Acetylglucosamin + N- Acetylmuraminsäure

Chitin: in Pilzen, Gliedertierarten, Weichtieren (=Eukaryonten)

• = Colobymer aus N- Acetyl-D- Glucosamin + D- Glucosamin

• verknüpfung: 1,4- beta- glykosidisch

• auch als Cellulosederivat, Chitin ist aber härter! wegen stärkeren H- Brückenbindungen

D- Aminosäuren: in Bakterienzellwände zum Peptidase- Schutz (nur L- AS können spalten!)

• = proteinogenen AS

N- Acetylglucosamin: Bestandteil der bakteriellen Zellwand (Mureinschicht) und Bestandteil des Chitins.

• “Muscarinische Acetylcholin- Rezeptoren” übermitteln Reize des Parasymphaticus

  • membranständige R.

• Rezeptoren, die Tyrosinkinase- gekoppelt sind, weisen eine direkte Signalaktivität aus

  • Tyrokinase im Cytoplasma gelöst, sorgt dabei für Phosphorylierungen vieler anderer Proteine

• sind Proteine, dir durch die Bindung eines Liganden (meist Hormone) als Transkriptionsfaktor dienen.

  • binden dabei an DNA und unterdrücken/ aktivieren dabei Proteine

• zu den G- Protein- gekoppelten Rezeptoren gehören:

  • alpha- adrenerge (glatte Muskulatur + Gefäße)

  • beta- adrenerge (Herz)

  • muscarinischen Acetylcholin (glatte Muskulatur + andere Gewebe)

• Progesteron = Hormon, ist in der Lage, an cytosolische Hormonrezeptoren zu binden

  -> bewirkt Abspaltung des Hitzeschok- Protein

  • Hormon- Rezeptor- Komplex wird in Zellkern eingeschleust

  • als Homo- / Heterodimer an Kontrollelemente im Promotor bestimmte Gene binden

  -> fungiert so als Transkriptionsfaktor

  • neue RNA wird gebildet, wird in Proteine translatiert

• wirkt wachstumsfördernt auf hormonsensitiven Brustkrebs

• Zellfragmente/ Bestandteile in der Zelle werden transportiert, in Form von Vesikeln

  • raues Endoplasmatisches Retikulum (ER) werden z.B. Proteine gebildet, gehen direkt IN die Membran rein

    • werden in Membranvesikel eingelagert um zum Bestimmungsort transportiert zu werden

  • oft zur weiteren Verarbeitung zum Golgi- Apparat

  • nach Fertigstellung dann von Dictyosomen abgespalten + weitertransportiert

    • oder in Proteinspeichervakuolen gelagert

rER:

• = ribosomenassoziierter Anteil des ER

• Funktion: Proteinbiosynthese, Proteinfaltung, Membranproduktion

• besonders ausgeprägt bei: Pankreas, AK- bildende Plasmazellen, Hepatozyten

Interphase:

• = Zwischenphase

  • Zelle übt ihr Funktion aus

    -> alle anderen Phasen = einzelne Phasen der Mitose, daher Mitophase (=M- Phase)

• Zellzyklus gesteuert durch: Cyclin- abhängige- Kinasen (CDK) und Cycline

• Interphase- Unterteilungen:

  • G1- Phase (Postmitotische)

    • Zelle wächst, Zellbestandteile werden produziert

  • S- Phase (Synthese)

    • DNA- Replikation

    • jedes Chromosom zu 2 Chromatiden

  • G2- Phase (Postsynthese)

    • Mitose wird vorbereitet

    • Zelle rundet sich ab durch Flüssigkeitsaufnahme

    • werden vermehrt RNA + zellteilungsspezifische Proteine synthetisiert (bsp. MPF)

Prophase:

• = Phase 1 der Mitose

• Chromosomen werden verdichtet

• Spindelapparat wird gebildet

• Nukleolus löst sich auf

Metaphase:

• max. verkürzte Chromosomen richtet sich in der Äquatorialebene aus

• Kinetochorfasern binden an Centromere

• Zellzyklus wird so lange unterbrochen, bis alle Centromere mit Fasern des Spindelapparates verbunden sind

Anaphase:

• Kinetochorfasern verkürzen sich

• einzelne Chromatiden werden zu Zellorganellen gezogen

• Polfasern verlängern sich, Pole stoßen sich geg. ab

Telophase:

• Tochterchromosomen erreichen Zellpole

• Spindelapparat löst sich auf

• neue Kernhüllen werden aus den Überresten alter Kernmembranen aufgebaut

G0- Phase:

= Ruhephase

• tritt ein, wenn Zelle zu einer Dauerzelle spezialisiert worden ist

• keine Zellteilung mehr

• in der Anaphase werden die Chromosomenpaare am Centromer in 2 einzelne Chromatiden getrennt.

• durch Mitosespindel zu Polen gezogen

  • dabei dient Kinetochor (liegt seitlich am Centromer an) als Andockstelle für Fasern des Spindelapparates

  • gleichzeitog stabilisieren Telomere (bei Wirbeltieren TTAGGG) die Enden der Chromatiden, damit keine wichtige Erbinformation verloren geht

Aminoacyl- tRNA

• transport- RNA, die durch Aminoacyl- tRNA- Synthase (=Enzym) mit einer AS beladen wurde.

Transaminierung

• Aminogruppe einer alpha- AS wird übertragen auf eine alpha- Ketosäure

• durch Transaminierungsreaktion kann Körper nicht- essenzielle- AS herstellen.

Ribozyme

• katalytisch wirksame RNA- Moleküle, katalysieren viele biochemische Reaktionen.

• Bsp.: katalysieren bei der Translation die Peptidbindung.

• Histone sind Proteine. die der “Verpackung” der DNA im Zellkern dienen.

  • DNA wird spulenartig drauf gewickelt.

• nur bei Eukaryonten

• DNA negativ geladen, Histone sind positiv geladen (wegen vieler basischer AS wie Lysin od. Arginin), daher die elektrostatische Anziehungskraft.

• kleinste Packung der Chromosomeneinheit: Nukleosom

  • DNA ist 1,65 mal um das Nukleosom gewickelt.

• Histone verbinden kettenartig die “Linker- DNA”

• Chromosome enthalten neben Histone noch die “Nicht- Histon- Proteine”

• Synthese der Histone nur, wenn gerade neue DNA gebildet wird (S- Phase- abhängig), da sie dann in großer Menge benötigt wird.

Ein Chromatin = DNA von Eukaryoten, wenn sie mit verschiedenen Bindeproteinen (wie Histonen) assoziiert ist.

• Mit Lichtmikroskop kann man mit verschieden Färbetechniken die Arten des Chromatins unterscheiden.

  • Heterochromatin ist stärker gefärbt.

Ein Nukleosom = DNA- Hsiton Komplex

• dient der platzsparenden Anordnung der DNA im Zellkern.

= DNA bzw. RNA! sind Makromoleküle, die aus Nucleotiden bestehen.

• Einfachzucker und Phosphorsäureester bilden Kette

  • an jedem Zucker hängt eine Nucleinbase

• Unterschied: Purinbase (Guanin od. Adenin) und Pyrimidinbase (Cytosin od. Thymin)

  • RNA: kein Thymin sondern Uracil!

• Paarungen:

  • Cytosin + Guanin (3H Bindungen),

  • Thymin + Adenin (2H Bindungen)

• DNA (=Desoxyribonucleinsäure) bildet Doppelhelix (kann aber auch als einzelstrang vorliegen)

  • Seitenstränge wechseln sich kettenförmig ab die Pentose “Desoxyribose” und Phosphatreste

  • Mitte des Stranges sind Purin-/ Pyrimidinbasen mit H- Brückenbindungen verbunden

    -> Base immer an Position 1`der Desoxyribose

    -> Phosphatrest immer am 5´

    -> über die OH- Gruppe in Position 3´bindet der Phosphatrestr über eine Phosphodiestergruppe mit dem 5´Ende der folgenden Desoxyribose

• bei der RNA ist an Position 2´eine zusätzliche OH- Gruppe

= bestehen aus Nukleobase + Pentose oder Desoxyribose

• Nukleobasen sind Purinbasen oder Pyrimidinbasen!

  • Purinbasen: Adenin, Guanin

  • Pyrimidinbasen: Cytosin, Thymin, Uracil (Uracil nur bei RNA)

• Nukleotid: wenn am C-5´der Pentose mit Phosphorsäure- Rest verestert ist.

• Eukaryonten haben diese,

  • = Exons und Introns wechseln sich ab.

  • genetische Information liegt in der Gesamtheit der Exons eines Gens

    -> Exons = codierende Sequenzen eines eukaryotischen Gens

  • die Introns = doppelsträngige DNA- Abschnitte, enthalten keine Erbinformation! werden bei der Prozessierung der unreifen RNA herausgeschnitten

    -> abzulesende Gene bestehen daher nur aus Exons.

    • gibt Gene ohne Introns

• Alle Codons bestehen aus 2 Nucleotiden

Bakterielles:

• Startcodon = AUG

  • an das erste Triplett bindet die Initiator- t-RNA welche Formylmethionen (fMET) überträgt.

• Stopcodon: Nonsense- Codon, es gibt zu diesem keine passende tRNA, Translation kommt zum Abbruch

  • bestehen bei bakterieller und pflanzlicher mRNA immer aus 3 Nucleotiden (= einem Triplett)!

Pflanzliches:

• Startcodon- Eukaryonten: 7- Methylguanosin (Molekül) fügt sich nach dem Capping an das 5´Ende an.

  • im Rahmen der mRNA- Reifung/ Prozessierung

  • schützt die mRNA vor vorzeitigen Abbau auf dem Weg zum Ribosom. Am Ribosom sorgt es für das Einfädeln der mRNA zwischen Ribosomen- Untereinheiten.

Stopcodons mit seltenen Nucleobasen gibt es nicht bei pfl./ bak./ mRNA.

Transkription

• DNA- und RNA- Synthese an einer DNA- Matrize = Transkription

• DNA- Polymerase verknüpft einzelne Nucleosid- tri- phosphate, anhand des elterlichen DNA- Stranges zu neugebildeten Tochtersträngen.

Translation

• = die Übersetzung des genetischen Codes in AS- Abfolge von Prokaryonten u. Eukaryonten an Ribosomen

  • wenn neue Proteine benötigt werden

• findet in Plastiden und Mitochondrien statt

Transformation

• eine Art des Gentransfers bei Prokaryonten (weitere Arten: Konjugation, Transduktion)

• = nicht virale Aufnahme freier DNA durch die Zellwand in kompetente Bakterienzellen, Pilze, Algen, Hefen, Pflanzen

• Vorgang wird im Labor genutzt, um Plasmide auf Pflanzen zu übertragen um transgene Pflanzen zu erzeugen.

Transkription = Abschreiben der genetischen Information in Form von RNA durch DNA- Strang- Vorlage.

In Bakterien:

• RNA- Polymerase- Kernenzym:

  • kein echter Kern! Da Bakterium

  • besteht aus 4 Kern- Untereinheiten (2 Alpha und 2 Beta) mit unterschiedlich- aktiven Zentren

  • die 2 Alpha: für den Zusammenhalt der einzelnen Untereinheiten + Bindung der regulatorischen Proteine

  • die Beta: katalysiert die Phosphodiesterbindung; Beta`bindet die DNA

• Sigma- Faktor und Promotor:

  • Sigma- Untereinheit (=Faktor) erkennt die Promotorsequenz + dirigiert Enzym an die richtigen Transkriptions- start- stellen

    -> Promotor

    • ist dabei der Bereich am 5´Ende der DNA

    • liegt vorm RNA- codierenden Bereich

    • ermöglicht durch spezifische- WW zwischen Transkriptionsfaktoren + DNA die kontrollierte Transkription der Gene durch die DNA- abhämgige- RNA- Polymerase.

  • nach Finden der Transkriptionsstartstelle, wird Sigma- Faktor durch Elongationsfaktoren ersetzt.

  -> Initiation beginnt!

  • dabei werden die ersten beiden Ribonucleotide der DNA- Matrize über eine Phosphodiesterbindung miteinander verknüpft

• ATP

  • … bei dem ersten Nucleotid handelt es sich meist um ATP

Bei Eukaryoten:

• doppelsträngige- DNA wird entwunden (=in Einzelstränge aufgeteilt)

  • damit Matrize der jeweiligen abzulesenden Stellen als Einzelstrang vorliegt

• DNA wird von DNA- abhängiger RNA- Polymerase abgelesen

  • bindet an bestimmte Nucleotidsequenzen des Promotors

  -> es wird immer nur schrittweise nur ein kleiner Abschnitt entwunden, getrennt und nach Transkription wieder zusammengefügt und verdrillt.

  • sonst Gefahr von Ablesefehlern zu Groß.

• wegen Synthese von RNA, kommen als Bausteine nur Ribonukleotide in Frage.

• Translation beginnt, wenn sich beide Untereinheiten der Ribosomen zusammengelagert haben.

• erste t- RNA (=Methionin-t- RNA)

  • bindet an P- Stelle (P= Peptidyl) des Ribosoms

  • und an A- Stelle (A= Aminoacyl) lagert sich die nächste t- RNA an.

• durch Peptidyltransferasen, werden beide AS in der A- Stelle miteinander verknüpft

• Ribosom wandert ein Basentriplett weiter

• verlängerte Kette verdrängt Startcodon aus der P- Stelle

-> folgende Verlängerungen laufen so immer weiter ab.

Jeder Elongationsschritt besteht

• im Transfer des Aminoacylrests der Start- AS

• oder des bereits synthetisierten- Peptidylrests, auf den Aminoacylrest der jeweils nei hinzukommenden tRNA

der schon verlängerte Rest:

• wird daher jedes mal auf die neu ankommende t- RNA- übertragen

• nach Verknüpfung wird er wieder an die P- STelle gebunden

• das wachsende Peptid an P- Stelle und die neue t- RNA kann so immer an die A- Stelle andocken

letzter Elongationsschritt:

• Kette bricht ab, da es zum Stopcodon keine passende tRNA gibt.

Bild: = Eingangsreaktion der Translation

• AS- Aktivierung

  • ATP- abhängig

  • kat. durch Aminoacyl- tRNA- Synthease

  -> AS -> Aminoacyl- Adenylsäure + Aminoacyl- tRNA

• vor Replikation muss die als Doppelstrang vorliegende DNA durch Topoisomerase entspiralisiert werden

  -> Torsionsspannung wird vermindert

  • dann werden beide Stränge durch Helikase getrennt

  • dann kann die DNA- Polymerase mit dem ablesen der Tochterzelle beginnen.

• Helicase spaltet Doppelstrang in 2 Einzelstränge

• Primase (=DNA- abhängige- RNA- Polymerase) merkiert Stardpunkt der Replikation durch Primer anfügung

• DNA- Polymerase setzt dort an und baut einzelne Nucleosidtriphosphate der Matrize ein

Promotor:

• ist der Bereich am 5´Ende der DNA, liegt vor dem RNA- kodierenden Bereich

• ermöglicht durch spez.- WW zwischen den Transkriptionsfaktoren und der DNA, die kontrollierte Transkription der Gene durch RNA- Polymerase.

Exon:

• sind codierende Bereiche auf der mRNA, die nach Prozessierung übrigbleiben

• mRNA wurde dabei durch das Spleißen von den nicht codierenden Abschnitten befreit.

Induktor:

• steigern Transkription regulierter Gene, indem sie an Repressor binden und ihn so von der DNA lösen.

• zuvor blockierten DNA- Abschnitte werden zur Transkription freigelegt.

Repressor:

• sind Proteine, die an den Operator binden + Bindung der RNA- Polymerase an den Promotor verhindern!

  • Transkription des Gens wird so verhindert!

Introns:

• sind Abschnitte innerhalb eines Gens, die nicht für ein Protein kodieren

• Werden vor Translation durch Spleißen aus der hnRNA (=Unreife mRNA) herausgeschnitten.

Polymerase wird benötigt:

• wenn DNA- Tochterstrang anhand eines vorhandenen DNA- Mutterstrang synthetisiert werden soll.

• DNA wird vom 3´- Ende zum 5`- Ende gelesen

• und vom 5´Ende zum 3´Ende aufgebaut.

• Transposons = bestimmte Abschnitte in der DNA, mit der Fähigkeit, ihren AUfenthaltsort im Genom zu verändern.

• Klasse- 1 = mobile Phase der Transposons wird von RNA gebildet

  • Klasse - 2 = mobile Phasebesteht aus DNA

• kommen in Prokaryoten vor

• Können Antibiotikaresistenzen auslösen.

• Replikative T.= von einem auf ein anderes Chromosom, durch mobile genetische Elemente über ein RNA- Intermediat.

• konservativen Transposition = Genabschnitte werden herausgeschnitten und an anderer Stelle wieder eingefügt.

  • Einfügen = Insertion

  • dabei können Gene inaktiviert werden! Da wichtige Abschnitte fehlen oder Nonsens- Abschnitte entstehen.

Ablauf:

• mRNA des Transposoms wird von DNA abgeschrieben

• mit RT (=Reverse Transkriptase) übersetzt in eine cDNA (copy- DNA)

  -> es liegt ein DNA- RNA- Hybridmolekül vor.

• der RNA- Anteil wird durch RNAse- H- Aktivität der RT abgebaut

• durch DNA- abhängige DNA- Polymerase- Aktivität der RT wird wieder ein Doppelstrang erstellt

  -> dieser wird in das Wirtsgenom integriert.

Art der Transposons erinnert an Retroviren

• daher = Retroelemente = Retrotransposone

• es werden neue Enzyme durch mRNA- Bauplan synthetisiert

  • Bauplan wurde zuvor in Transkription erstellt.

• findet an Ribosomen (=kleinen Zellorganellen) statt

  • bei Eukaryoten am rauen- ER gebunden, teilweiße auch frei im Cytosol

• direkt am Ribosomen des rauen- ER:

  • integrale Membranproteine

  • sekretorische Proteine

  • luminale Proteine des Endomembransystems

  • … über cotranslationalen- Proteintransport synthetisiert.

  ->und im inneren des ER:

  • CHaperone helfen dabei, dass sich die langen Proteinketten falten und richtige Struktur annehmen.

• verantwortlich für große Variabilität der AK

• ist ein irreversibler Vorgang der DNA- Unordnung

• findet statt: reifenden Lymphozyten

• ist der einzig bekannte Prozess,

  • bei dem DNA in somatische, sich teilende Zellen geplant verändert wird

• DNA Abschnitte werden dabei vor Transkription der Gene zufällig kombiniert

  • geschieht nur 1 x pro Zelle

  • ist irreversibel

• wird enzymatisch mittels Polymerasekettenreaktion (PCR) hergestellt

  • für PCR wichtig: Ausgangs- DNA, dient als Template (=Vorlage)

  • daran docken (Nach Trennung der Stränge durch erhitzen) Primer an (müssen komplementär sein!)

• Synthese:

  • beginnt am Primer

    • Verlauf: 3´Ende des Templates strangabwärts

  • DNA- Polymerase (thermostabil) verbindet Nukleotide (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) entsprechend der Vorlage

    • 20-30 mal wiederholt

    • ab dritten Zyklus- Doppelstrang (Länge = Abstand vom Primer)

  • DNA- Ligase erfolgt, wenn DNA- Fragmente verknüpft werden

    • nach Entwinden (wichtig um Torsionsspannung zu Überbrücken), fügt DNA- Ligase aufgebrochene Phosphorsäureestergruppen des Zucker- Phosphat- Gerüstes wieder zusammen

    • rekombinante Plasmide werden aus rekombinanter DNA hergestellt

      • Insert (DNA- Fragment) und Vektor (Plasmid) werden mit Restriktionsenzym geschnitten

    • DNA- Ligase verknüpft dan Bruchstücke durch Esterbindung (Desoxyribose mit Phosphatrest)

      -> Okazaki- Fragment

• bestehen aus DNA- Sequenz an einem RNA- Primer

Ablauf:

• bei Replikation wird DNA bis zur Replikationsgabel gespalten

• parallel liest Polymerase 1 Elternstrang von 3´-> 5´ab, bis zur Replikationsgabel

  • aufbau von Leitstrang 5´-> 3´

• anderer Elternstrang: ablesen nicht möglich, da Leserichtung falsch herum!

  • Also wird dieser Folgestrang stückweise von Replikationsgabel aus bis zum Ende des vorigen Abschnitts gelesen

    -> Okazaki- Fragmente

    • bei Eukaryonten: 100-200 Nucleotide

    • Prokaryonten: 1000-2000 Nucleotide

tRNA:

• = transfer RNA

• enthält Nukleotide:

  • Adeninmonophosphat

  • Cytidinmonophosphat

  • Uridinmonophosphat

  • Guanindinmonophosphat

  • selten: Nucleotid Ribothymidinmonophosphat

• Basenbausteine:

  • Uracil (+ Derivate)

  • Thymin

• Bindung einer AS an passende tRNA wird kat. durch spezifische Aminoacyl- tRNA- Synthease

• am 3´Ende jeder tRNA befindet sich die gleiche Nukleitidsequenz:

  • CCA

• zwischen AS und OH- Gruppe des Endständigen Adenosinrestes der tRNA:

  • Esterbindung