Definition: Epigenetik
Epigenetik beschäftigt sich mit den Mechanismen, durch die phänotypische Veränderungen von Zellen vererbt werden können, die nicht auf Veränderungen in der DNA Sequenz beruhen
Beispiel: DNA Methylierung
Was bedeutet Präszision und Prozessivität bei der DNA Polymerase
Präszision: Genauigkeit der Basenpaarung--> Fehlerquote gering
Prozessivität: Anzahl der Nukleotide, die ohne Absetzen synthetisiert werden
Die DNA Polymerase psielt eine wichtige Rolle bei der DNA Replikation. Welche Enzyme werden bei der Replikation von DNA sonst noch gebraucht? (5)
Helikase: trennt DNA Stränge
Primase: Synthetisiert RNA Primer
Ligase: verbindet Okazaki Fragmente
Topoisomerae: entwindet DNA
SSB Protein: stabilisieren Einzelstränge
Welche Enzyme der Replikation werden auch in der PCR genutzt und inwiefern untershceiden sich diese im Vergleich zur Replikation?
statt DNA Polymerase wird in PCR Taq Polymerase genutzt
keine Primase--> DNA Primer synthetisch zugesetzt
bei PCR nur Polymerase und keine weiteren Enzyme
Vergleich von Replikation und TranskriptionUnterpunkte: Nukleinsäure, beteiligte ENzyme, Funktion, Ablauf, Ort
a. Wo ist die tRNA-Synthetase relevant? Wie viele tRNA-Synthetasen gibt es?
b. Welche Bindung verknüpft die Aminosäure mit der tRNA?
c. Rolle der tRNA an verschiedenen Stellen im Ribosom nennen
a) Enzym, das Aminosäuren mit ihrer passenden tRNA verknüpft--> Translation im Cytoplasma--> mindesten 20 verschiedene tRNA Synthetasen (eine pro Aminosäure)
b) Esterbindung, zwischen Carboxygruppe der Aminosäure und 3'-OH Gruppe der tRNA--> am CCA Ende der tRNA
c)
8 Aufgabe: RNA und Prozessierung
a. Was ist ein Promotor? (1 Punkt)
b. RNA-Prozessierung erklären und dazugehörige Enzyme nennen (Tipp: 3 Schritte)
c. Was ist RNA-Editing und welchen Vorteil bringt es?
d. Was machen Transkriptionsfaktoren? Ein Beispiel nennen mit genauer Funktion.
a) DNA Abschnitt vor dem Gen, an dem die RNA Polymerase bindet--> steuert den Start der Transkription
b) 5' Capping durch Guanylyltransferase zum Schutz vor Abbau, Polyadenylierung am 3' Ende durch Poly(A)-Polymerase zum Export aus Zellkern, Spleißen durch Spliceosom zur Bildung reifer mRNA (nur bei eukaryoten)
c) gezielte Veränderung der RNA Sequenz nach Transkription (Basenaustrausch)--> Vorteil: erhöht Proteinvielfalt
d) Proteine, die die Transkription regulieren, binden an Promoter oder Enhance, aktivieren oder hemmen RNA Polymerase--> Beispiel: TBP (TATA-binding Protein)--> erkennt die TATA Box im Promotor und rekrutiert die RNA Polymerase II--> Start der Transkription (Teil des TF IID Komplexes)
a) lac Operon als Genregulationssystem in E. coli zur Lactoseverwertung--> Lactose wirkt als Induktor--> bindet an Repressor, dieser löst sich vom Operator--> Gene für beta-Gaalctoside, Permease und Transacetylase werden transkribiert--> Lactose vorhanden und Glucose fehlt, ERST DANN Aktivierung
b)
c) IPTG (ISopropyl-beta-D-thiogalactopyrosid)--> strukturell ähnliche zu Lactose, bindet an Repressor--> wird nicht abgebaut und bleibt dauerhaft aktiv--> kontinuierliche Genexpression
Regulation der Genexpression bei Eukaryoten, nennen Sie je ein Beispiel für:
a) während der Transkription 0,5P
b) zwischen Transkription und Translation 0,5P
c) Translation 0,5P
a) TBP (TATA binding Protein) als Teil von TF IID Komplex
b) RNA Spleißen durch Splicosom--> beeinflusst Proteinvarianten
c) miRNA (microRNA)--> hemmt Translation oder führt zum Abbau der mRNA
3 ATP-abhängige Enzyme der Replikation nennen und deren Reaktionen beschreiben (ohne Strukturformeln)
Helikase: trennt DNA Doppelstränge durch Spaltung der Wasserstoffbrücken (nutzt ATP zur Bewegung entlang der DNA)
DNA Ligase: verknüpft DNA Fragmente (Okazaki Fragmente) durch Ausbildung Phosphodiesterbindung (nutzt ATP zum Aktivieren der Enden der DNA)
Topoisomerase II: entwindet überdrehten DNA Strang (verhindert Supercoiling)
a) Welche Voraussetzungen müssen für die Anheftung der DNA-Polymerase an die DNA erfüllt sein und welche Enzyme sind hierfür verantwortlich? (3 Punkte)
b) Beschreiben Sie die Funktion eukaryotischer Topoisomerasen. (3 Punkte)
c) Formulieren Sie die Reaktion der DNA-Polymerase! Wodurch wird die Reaktion der DNA-Polymerase thermodynamisch begünstigt? (3 Punkte)
a) einzelträngige DNA durch Helikase, Primer durch Primase, Stabilisierung der Einzelstränge durch SSB Proteine (Single Strand Binding Proteins)
b) Topoisomerase I: schneidet einen Strang (ATP unabhängig), Topoisomerase II schneidet beide Stränge (ATP abhöngig)--> Verhindern Supercoiling und Verhndern verdrillung der DNA
wie wird die DNA polymerase thermodynamisch beschleunigt, welche faktoren sind notwendig für die DNA Polymerase
7 Enzyme für DNA Replikation + Funktion
3 Arten von mRNA mit Funktion
alle 5 Basenpaare als Strukturformel
Unterschied Nucleosid und Nucleotid
welche Basenpaarung bei DNA gibt es? mit Strukturformel
welche Typen von RNA gibt es heute?
Was ist die Funktion der TATA Box und wofür wird sie benötigt?
Promotorsequenz in DNA als Startsignal für Transkription
erkannt von TATA binding Protein (TBP) aus TF IID KOmplex
rekrutiert RNA Polymerase II
Bildung Präinitiationskomplex
a) funktionelle Einheit aus mehreren Genen, die gemeinsam unter der Kontrolle eines gemeinsamen Promotors und Operators stehen.--> gemiensame Transkription (lac Operon enthält Gene für Lactoseabbau)
Komplexe für erfolgreiche Expression des lac Operons
Unterschied PCR vs Replikation(Ort, Start, Strangtrennung, Enzym, Ziel)
Aufgabe 7: Zellaufschluss
a) Schritte der alkalischen Lyse beschreiben & Funktion der Reagenzien
b) Definition: Euchromatin/Heterochromatin
1. Zellaufschluss: EDTA und Tris destabilisieren Zellwand, DNasen gehemmt
2. Lyse: SDS und NaOH zerstören Membran, denaturieren DNA und Proteine
3. Neutralisation: Kaliumacetat renaturiert Plasmid DNA, genomische DNA fällt aus
a) T7 RNA Polymerase (erzeugt RNA aus DNA Vorlage)
b) Okazakig Fragmente am Lagging Strand--> RNase H/Exonuklease (entfernt RNA Primer)--> DNA Polymerase I (ersetzt Primer durch DNA)--> DNA Ligase (verbindert Fragmente durch Phosphodiesterbindung)
c) PCR nutzt nur einen Strang als Vorlage pro Zyklus und synthetische Primer definieren Startpunkt--> kein Okazaki Fragmente--> DNA wird linear und vollständig synthetisier--> kein diskontinuierlicher Strang
Protein DNA Wechelwirkung: TBP an TAT Box
Protein RNA Wechselwirkung: Ribosom während Translation
Protein Protein Wechselwirkung: RNA Polymerase II + Transkriptionsfaktoren (TF IIB)
RNA DNA Wechselwirkung: Primerbindung bi Replikation--> RNA Primer auf DNA Strang
Protei Ligand Wechselwirkung: Repressor bindet an Lactose/IPTG im lac Operon
b) Co Immunoprecipitation (Co IP)--> alternativ Far Western Blot
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