Richtig oder Falsch?
RNA-Nukleotide können Guanin, Adenin, Cytidin und Thymin als Basen haben.
FALSCH
Cytidin ist ein Nukleosid (= Base + Zucker)
Cytosin ist die entsprechende Base
Uracil statt Thymin in RNA
cAMP und cGMP können als Signalbotenstoffe fungieren.
RICHTIG
Die chemische Stabilität der RNA macht sie zum idealen Informationsspeicher.
DNA ist chemisch stabiler und somit sicherer für die Vererbung
RNA-Stränge können vielfältige Formen annehmen.
Richtig oder Flasch?
Nukleotide sind Bestandteil der Cofaktoren NAD, FAD und CoA.
Das 2’-OH der Ribose führt zur Entwindung der RNA und verhindert die stabile Ausbildung einer längeren Doppelhelix.
Das Recycling der Purinbasen ist aus energetischer Sicht enorm wichtig.
Die Bindung der Base am Zuckerrest heißt N-glykosidisch.
Zwei helikale Polynucleotidstränge sind um eine gemeinsame Achse gewunden, die Stränge haben die gleiche Laufrichtung.
Stränge haben unterschiedliche Laufrichtung
Prokaryoten haben ein zirkuläres DNA-Genom.
Die DNA-Doppelhelix wird durch unübliche Basenpaarung (Nicht Watson-Crick) stabilisiert.
Stabilisierung durch Basestacking (d.h. hydrophobe Wechselwirkungen zwischen Basen) und Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen
Die Hemmung der Thymidylat-Synthase ist wichtig für die Therapie mit Cytostatika.
Die Chargaff-Regel besagt, dass das Verhältnis von A zu G eins ist.
das Verhältnis A:T ist eins
das Verhältnis G:C ist eins
DNA-Doppelhelices können reversibel denaturiert werden.
Die genomische DNA in Eukaryoten ist linear.
Die Biosynthese der Pyrimidinnukleotide startet mit der Synthese des Rings.
Der Abbau von Pyrimidinen zu Harnsäure kann zu Gicht führen.
Purinbasen werden zu Harnsäure abgebaut
Xanthin-Oxidase oxidiert Hypoxanthin zu Harnsäure —> Überproduktion oder verminderte Ausscheidung —> Ablagerung in Gelenken, Sehnenscheiden etc.
dTMP entsteht durch Methylierung von dUMP.
Der Großteil des menschlichen Genoms codiert für Proteine.
kleiner Teil des Genoms codiert für Proteine
Die genomische DNA von E.coli weist zahlreiche Introns auf
keine Introns
mit zunehmender Komplexität des Organismus nimmt die Gendicht ab (d.h. höhere Anzahl intronischer Sequenzen) - z.B. Mensch
Die DNA-Synthese verläuft immer von 3’ nach 5’.
5’ nach 3’
In der Replikation falsch eingebaute Nukleotide werden durch die Exonuclease-Funktion der Polymerase entfernt.
Die Replikation verläuft konservativ.
semikonservativ
ein DNA-Strang als Matrize für Synthese eines neuen Strangs
Die 3’-5’ Exonucleaseaktivität wird durch ein Zurückdrehen des DNA-Doppelstrangs in der Polymerase aktiviert.
Rekombination führt zu einer Änderung der Anordnung der genetischen Information
Die biologische Stabilität der DNA wird durch ihre hohe chemische Stabilität gewährleistet.
Die Doppelhelix wird durch Wasserstoffbrücken und hydrophobe Wechselwirkungen zwischen den Basen stabilisiert.
Die lineare DNA in höheren Vertebraten wird durch Histon-Proteine starkt verdichtet.
Die Mutationsrate ist über alle Gene konstant.
Mutationsrate variiert für verschiedene Gene
Die DNA-Polymerase besitzt eine Korrekturlese-Funktion um die Fehlerrate zu verringern.
Carcinogene Substanzen können die DNA interkalieren und zu Basenverlust führen.
Durch UV-Licht können Pyrimidin-Dimere gebildet werden.
Für die Transkription von Genen ist eine RNA-abhängige DNA-Polymerase notwendig.
DNA-abhängige RNA-Polymerase
In E.coli ermöglicht eine Methylierung der DNA (Dam-Methylierung GAmTC) eine Unterscheidung des parentalen und neusynthetisierten DNA-Stranges bei der Replikation und erlaubt so eine Reparatur von Schäden in der DNA.
Topoisomerasen vom Typ I arbeiten ATP-abhängig um die DNA nach der Replikation wieder in den Zellkern von Prokaryoten verpacken zu können.
Topoisomerasen II sind ATP-abhängig
Prokaryoten haben keinen Zellkern
in Prokaryoten: Einfügen von Superhelices
in Eukaryoten: nur relaxierend/ entwirrend
Die Anordnung der verschiedenen Elemente auf der DNA legt fest, welcher der für ein Gen codierende DNA-Strang und welcher der Matrizenstrang ist.
Für die Transkripion von Genen wird ein DNA-Primer benötigt, der von DNA-Polymerase synthetisiert wird.
RNA-Polymerase benötigen keinen Primer!
für Transkription wird Promotor benötigt!!
Transposons sind mobile genetische Elemente.
RNA und DNA unterscheiden sich durch die beteiligten Zucker und Basen.
RNA-Polymerasen haben eine identische Fehlerkorrekturfunktion wie DNA-Polymerasen.
andere Fehlerkorrekturfunktion —> höhere Fehlerrate bei RNA-Polymerase
Bei der Transkription von Genen werden beide DNA-Stränge in RNA übersetzt
nur ein Strang wird abgelesen
Transposons und Retroelemente machen weniger als 10 % des menschlichen Genoms aus.
ca. 40 % des meschlichen Genoms
Die transkribierte mRNA in Prokaryoten ist identisch mit der Sequenz der zugrundeliegenden genomischen DNA.
Der Sigma-Faktor prokaryotischer RNA-Polymerasen ist für die Promotorerkennung wichtig.
RNA-Polymerasen haben geringere Fehlerraten als DNA-Polymerasen.
höhere Fehlerrate
In Eukaryoten kann die hnRNA durch Spleißen weiter prozessiert werden.
Es gibt eine direkte Wechselwirkung zwischen Anticodon und der an die tRNA angehängten Aminosäuren
in der dreidimensionalen Struktur sind Akzeptorstamm und Anticodonschleife so weit wie möglich voneinander entfernt
—> d.h. keine direkte Wechselwirkung zwischen Anticodon und an tRNA angehöngte Aminosäure
Eine Korrekturfähigkeit für die angefügte Aminosäure existiert auch nach der Beladung durch die tRNA-Synthetase
Alternatives Spleißen von RNAs verringert die Vielfalt des Genoms.
Genomvielfalt wird erhöht
aus einem Gen können unterschiedliche Proteine mit verschiedenen Funktionen hergestellt werden
Die Aminosäure wird am 5’ Ende der tRNA angefügt.
Aminosäure wird am 3’-Ende der tRNA angefügt
An 3’-OH der Ribose wird Carboxygruppe einer korrespondierenden Aminosäure verestert
Pro mRNA kann nur ein Ribosom gebunden werden.
Polyribosome:
mehrere Ribosomen können an der mRNA ansetzen und sie quasi gleichzeitig ablesen
—> von einem mRNA-Molekül entstehen viele Proteine dessleben Typs
Die enzymatische Eigenschaft (Peptidyltransferase) des Ribosoms wird durch die Proteinbestandteile bewerkstelligt.
Die Wechselwirkung aller drei Basen eines Codons mit den Basen des Anticodons der tRNA finden mit der gleichen Energie statt.
Im Cytoplasma liegen die Ribosomen bereits vor Beginn der Proteinbiosynthese vollständig assembliert vor.
Der Transkriptionsstart liegt etwa 10 Basen stromabwärts der Pribnow-Box.
RNA-Polymerasen benötigen einen DNA-Primer für den Transkriptionsstart.
benötigen keinen Primer
Transkription beginnt am Promotor!
Thermodynamisch ungünstige Reaktionen werden häufig mit thermodynamisch begünstigten Reaktionen gekoppelt.
Die Phosphorylierung der Glukose verhindert deren freie Diffusion über die Membran.
Glucose kann nicht mittels freier Diffusion die Membran passieren!
in Membran Glucosekanäle für Transport der Glucose —> erleichterte Diffusion
Beginn und Ende eukaryotischer mRNA-Vorläufer werden posttranskriptionell modifiziert.
Dihydroxyacetonphosphat und Glycerinaldehyd-3-phosphat stehen nicht in einem dynamischen Gleichgewicht.
DHAP und GAP stehen im dynamischen Gleichgewicht
Dynamisches Fließgleichgewicht kann ebenfalls Reaktionen in ungünstige Richtungen ablaufen lassen.
Für den Start der Proteinbiosynthese existiert in Eukaryoten eine spezielle Starter-tRNA mit Formylmethionin.
für Start der Translation wird Startcodon benötigt und die dazu komplementäre tRNA
Startcodon 5’ … AUG … 3’ codiert für Aminosäure Methionin
Triaglyceride werden in der Lipolyse zu freien Fettsäuren und Glycerin gespalten.
Die erste ATP-Gewinnung entsteht durch Spaltung von Dihydroxyacetonphosphat.
DHAP kann nicht direkt abgebaut werden
muss erst in GAP umgewandelt werden
erste ATP-Gewinnung:
Umwandlung 1,3-Bisphosphoglycerat zu 3-Phosphoglycerat
dabei erzeugt Phosphoglyceratkinase je ein Molekül ATP
Die Glykolyse kann in drei Stufen eingeteilt werden: Vorbereitung der Glucose, Spaltung in 2x C3-Einheiten, ATP-Gewinnung.
Glukose kann durch direkte Umkehr der Glykolyse aus Pyruvat aufgebaut werden.
Gluconeogenese ist keine direkte Umkehr der Glykolyse
bei Gluconeogenese werden andere Enzyme als in Glykolyse verwendet
da 3 Schritte der Glykolyse irreversibel sind
Im ersten Schritt der β-Oxidation wird eine Doppelbindung in der Nähe der Carboxylatgruppe eingeführt.
Der anaerobe Abbau von Glukose zu Lactat ist für die Rückgewinnung von NAD+ notwendig.
Der in Aminosäuren enthaltene Stickstoff wird als Harnsäure entfernt.
Stickstoff wird in Harnstoffzyklus eingeschleust und als Harnstoff entfernt
Die mit dem Acetyl CoA in den Citratzyklus eintretenden beiden Kohlenstoffatome verlassen im Laufe eines Zyklus als CO2 den Citratzyklus (die in den Citratzyklus ein- und austretenden Kohlenstoffatome sind identisch).
die ein- und austretenden Kohlenstoffatome sind nicht identisch!
Die β-Oxidation findet im Cytoplasma statt.
β-Oxidation findet in Mitochondrien statt
die Fettsäurebiosynthese findet im Cytoplasma statt
Der Citratzyklus ist ein energieliefernder Abbauprozess und dient nicht zur Biosynthese anderer Moleküle.
dient Energiegewinnung
stellt Zwischenprodukte für Biosynthese bereit
Fruktose ist ein Ersatzsüßstoff bei Diabetes, weil Fruktose nicht in der Glykolyse verstoffwechselt wird.
Fructose kann in Glykolyse abgebaut werden
Die Termination der Proteinbiosynthese wird durch Einbringen von Wasser an die Peptidyltransferase bewirkt.
Der erste Schritt der Gluconeogenese (Pyruvat —> Phosphoenopyruvat) findet im Cytoplasma statt, alle weiteren Schritte bis zur Bildung der Glukose verlaufen dann in der mitochondrialen Matrix.
erster Schritt der Gluconeogenese: Umwandlung Pyruvat in Oxalacetat
findet im Mitochondrium statt
insgesamt ist die Gluconeogenese auf 3 Kompartimente aufgeteilt:
Mitochondrium
Cytoplasma
glattes ER (sER)
Der Glyoxalatzyklus in Bakterien und Pflanzen dient der Neusynthese von Glukose unter Verwendung von Acetyl CoA Einheiten aus der β-Oxidation.
Der Q-Zyklus in der Atmungskette (Coenzym Q) ermöglicht die schrittweise Übertragung der beiden aus NADH/ H+ stammenden Elektronen auf den Einelektronenakzeptor Cytochrom C.
Die Chiralität der Aminosäuren ist durch die räumliche Anordnung bei der Transaminierungsreaktion festgelegt.
Der in Aminosäuren enthaltene Harnstoff wird durch den Harnstoffzyklus entfernt.
Fettsäuren können ohne weitere Aktivierung in der β-Oxidation abgebaut werden.
Fettsäuren müssen zunächst aktiviert werden
Ziel der Aktivierung ist Bildung von Acetyl-CoA durch Übertragung der Fettsäure auf CoA
In Säugern gibt es ausschließlich die sogenannte Mismatch-Reparatur (MMR), andere DNA-Schäden als Basenfehlpaarung können dort nicht korrigiert werden.
Base excision Reparatur (BER)
Nucleotide excision Reparatur (NER)
In manchen Organismen können die Elektronen von NADH/ H+ zur ATP-Gewinnung direkt auf Sauerstoff übertragen werden.
In der genomischen DNA einer Zelle finden weniger als 10 Desaminierungsreaktionen pro Jahr statt.
Für die ATP-Synthese wird die ATPase durch Protonen in eine Rotationsbewegung versetzt.
Operons werden in Prokaryoten verwendet, um die Expression/ Transkription einer ganzen Gruppe von Genen zu regulieren.
Die in den Reduktionäquivalenten gespeicherte Energie dient der Herstellung eines Elektronengradienten über die Plasmamembran.
Protonengradient
Alle fünf Membranproteinkomplexe der Atmungskette pumpen Protonen über die Plasmamembran.
nur 4 Membranproteinkomplexe
3 davon sind Protonenpumpen
Stoffwechselwege werden fast immer durch ähnliche Reaktionsabfolgen betrieben.
Die Umwandlung von Pyruvat zu Acetyl CoA durch die Pyruvatdecarboxylase ist reversibel.
irreversibel
In Prokaryoten verläuft die Replikation des bakteriellen Chromosoms bidirektional.
Acetyl CoA aus dem Fettsäureabbau kann in allen Säugetieren für die Glukose-Neusynthese (Gluconeogenese) verwendet werden.
Sauerstoff als Elektronenempfänger kann bei unvollständiger Reduktion zelltoxische Stoffe bilden.
Organismuseigene Proteine werden nicht abgebaut, sondern wiederverwendet.
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