Die DNA Replikation. Exakte Verdopplung des genetischen Materials. Musterstrang. Neuer Strang. Neuer Strang. Eltern-DNA-Doppelstrang.

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1 Die DNA Replikation Musterstrang Neuer Strang Eltern-DNA-Doppelstrang Neuer Strang Musterstrang Exakte Verdopplung des genetischen Materials

2 Die Reaktion der DNA Polymerase 5`-Triphosphat Nächstes Desoxyribonucleosidtriphosphat Primerstrang Matrizenstrang Richtung der Kettenverlängerung 5` 3` Pyrophosphat

3 Der Richtungszwang der DNA Polymerase Parentale DNA Leitstrang Okazaki Fragmente Folgestrang

4 Koordination zwischen Leit- und Folgestrang

5 Vollendung der Replikation Replikationsursprung Ringförmiges Genom: Replikation beginnt Synthese beendet, wenn beide Gabeln aufeinander treffen Replikation vollendet 2 zirkuläre Tochtermoleküle

6 Vollendung der Replikation in Eukaryonten: Telomere und das Endproblem Leitstrang Folgestrang

7 Telomerase Verlängerung der Telomere Reverse Transkriptase mit assoziiertem RNA Primer Aktiv in: Keimzellen manchen Krebszellen Fehlt in: Fast allen somatischen Zellen: Idee der replikativen Zellalterung

8 REPLIKATION Semikonservativ Originales Elternmolekül Startpunkt Bidirektional Gerichtet Erste Generation Tochtermoleküle Matrizenabhängig Startermolekül Zweite Generation Tochtermoleküle

9 Molekularbiologischer Teil 1 - Überblick, Motivation 2 - Proteine: Struktur, Funktion 3 - DNA: Struktur, Funktion 4 - Replikation 5 - RNA: Struktur, Vgl. DNA, Transkription 6 - Transkription, genetischer Code 7 - Translation

10 Der genetische Fluss DNA Synthese REPLIKATION RNA Synthese TRANSKRIPTION Protein Synthese TRANSLATION Aminosäuren

11 Von der DNA zur RNA Matrizenstrang Transkription TRANSKRIPTION RNA Synthese

12 GEN Abschnitt der DNA, der die Information zur Herstellung eines Proteins trägt GENOM Gesamtzahl der Gene einer Zelle oder eines Organismus

13 Genomorganisation in Prokaryonten

14 Genomorganisation in Eukaryonten

15 RNA Matrizenstrang

16 Unterschiede RNA-DNA RNA DNA

17 RNA 5 3 Einzelstrang Intramolekulare Basenpaarungen Kurze doppelhelicale Abschnitte 3-dimensionale Struktur

18 RNA-Arten in der Zelle Funktion transfer-rna (trna) ribosomale RNA (rrna) messenger RNA (mrna) Übertragung von Aminosäuren zur Proteinbiosynthese Struktur- und Funktionselemente von Ribosomen Abschriften der Gene für Proteinbiosynthese

19 GEN Abschnitt der DNA, der eine Transkriptionseinheit darstellt (bei Eukaryonten)

20 RNA-Polymerase Prokaryonten: RNA Polymerase Eukaryonten: RNA Polymerase I RNA Polymerase II RNA Polymerase III mrna, rrna, trna rrna mrna trna, rrna

21 Der Matrizenstrang für RNA-Polymerase 5 -CAGCCGCCAGTTCCGTGGCGGCATTT-3 3 -GTCGGCGGTCAAGGCACCGCCGTAAA-5 5 -CAGCCGCCAGUUCCGUGGCGGCAUUU-3 codierender DNA Strang Matrizenstrang* mrna *Codogener Strang, Minusstrang

22 Die Wahl des DNA Stranges durch RNA Polymerase Polymerase wandert von links nach rechts: Der untere Strang wird abgelesen Polymerase wandert von rechts nach links: Der obere Strang wird abgelesen

23 Gene befinden sich auf beiden Strängen der DNA

24 Der Aufbau eines Gens Gen Promotor Offener Leserahmen Terminator 3 Phasen der Transkription: Initiation, Elongation, Termination

25 Prokaryonten Gen DNA Transkription Translation mrna Protein

26 Eukaryonten: Exon-Intron Struktur eines Primärtranskripts Gen Transkription hnrna Exons Introns

27 Posttranskriptionale Modifikationen RNA Reifung: Modifizierung der beiden Enden der mrna Entfernung überflüssiger Introns (Spleißen)

28 Modifikationen am 5 - und 3 -Ende der RNA Transkription 5`- -3` hnrna Capping 3`-Polyadenylierung 5`- -AAAAAAAA -3` Kappe Poly(A)-Schwanz

29 Entfernen der Introns = Spleißen 5`- -AAAAAAAA-3` Spleißen (Splicing) 5`- -AAAAAAAA-3` mrna

30 Export aus dem Kern Nucleus Cytosol 5`- -AAAAAAAA-3` Export 5`- -AAAAAAAA-3`

31 5`- -3` 5`- -AAAAAAAA -3` < 5`- -AAAAAAAA-3` 5`- -AAAAAAAA-3`

32 Transkription Ab/Umschreiben einzelner Gene in RNA Initiation, Elongation, Termination RNA-Polymerasen katalysieren die Transkription Transkriptionsprodukte sind: rrna, mrna, trna Bei Eukaryonten werden Transkriptionsprodukte weiterverarbeitet und aus dem Kern exportiert

33 Vergleich Transkription-Replikation Transkription Replikation Produkt RNA DNA Bausteine Ribonucleosid-PPP Desoxyribonucleosid-PPP Basenpaarung A-U; G-C A-T; G-C Zielbereich einzelne Gene gesamte DNA Matrize Matrizenstrang beide Stränge Startpunkte Promotoren Origin of replication Syntheseenzyme RNA-Polymerase(n) DNA-Polymerase(n) Starthilfe keine RNA-Primer Korrekturlesen nein ja

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