Transkription bei Prokaryoten

Größe: px
Ab Seite anzeigen:

Download "Transkription bei Prokaryoten"

Transkript

1 Transkription bei Prokaryoten Hinweis: Im Atelier finden Sie die CD "The Nature of Genes". Mittels Tutorials und Aufgaben werden die wichtigsten Themen der Molekularbiologie leicht verständlich vermittelt. Elemente Gene Die zelluläre DNA legt die Nukleotidsequenz jeder RNA resp. die Aminosäurenfolge jedes Proteins fest. Einen DNA-Abschnitt, welcher für die Synthese eines funktionsfähigen biologischen Produktes (Protein via mrna oder trna resp. rrna) erforderlich ist, bezeichnet man als Gen. Die Gesamtzahl der Gene eines Organismus nennen wir Genom. Oft sind Gene in prokaryotischen Zellen, welche für verschiedene Proteine kodieren, als Gruppe hinter einem gemeinsamen Promotor-Operator angeordnet. Eine solche Anordnung bezeichnet man als Operon. Diese Anordnung gestattet eine simultane, koordinierte Regulation mehrerer Gene. Das Chromosom von Escherichia coli besteht aus einem einzigen ringförmigen DNA Molekül von ungefähr 4.6 x 10 6 Basenpaaren. Das ist genug DNA um für etwa 4300 verschiedene Proteine zu kodieren. DNA-abhängige RNA-Polymerasen Alle zellulären RNA-Polymerasen sind aus mehreren Untereinheiten aufgebaut. Die RNA- Polymerasen von Bakterien bestehen aus 6 Untereinheiten: RNA-Polymerase von E. coli Untereinheit Anzahl pro Komplex Molekulargewicht (kda) Funktion α 2 36 DNA-Bindung β Nukleotidbindung β Matrizenbindung ω σ* 1 70 Initiation 1

2 * Bakterienzellen enthalten in ihren RNA-Polymerasen verschiedene σ Untereinheiten, die für die Transkription unterschiedlicher Gengruppen verantwortlich sind. Die RNA-Polymerase kann funktionell und strukturell unterteilt werden: die 2 α, β, β' und ω- Untereinheiten werden als Core-Protein (Core=Kern) bezeichnet. Zusammen mit der σ Untereinheit bilden sie das Holoenzym: Funktionen der RNA-Polymerase-Untereinheiten Die β -Untereinheit ist hauptsächlich für die Bindung der Nukleotide (ATP, GTP, UTP, CTP) verantwortlich und spielt eine Rolle bei der Einleitung der RNA-Synthese. Dies kann dadurch gezeigt werden, dass das Antibiotikum Rifamycin durch Binden an die β - Untereinheit den Start der Transkription verhindert. Auch chemische Untersuchungen sprechen für eine Aufgabe beim Start, denn das erste Nukleotid am 5'-Ende der RNA lässt sich kovalent an die Seitengruppe einer Aminosäure in der β - Untereinheit binden. Die β - Untereinheit ist auch an der Wechselwirkung mit der RNA beteiligt. Die β' -Untereinheit hat als wichtigste Aufgabe die Bindung des Enzyms an den Matrizenstrang, die DNA. Die α-untereinheiten halten das Enzym zusammen. Wie sich aus Untersuchungen über die Zusammenlagerung der getrennten Untereinheiten ergab, bildet sich zuerst ein Dimer aus den beiden α-untereinheiten, an welches sich nacheinander die β - und die β'-untereinheiten lagern. Die α -Untereinheiten vermitteln auch Kontakte des Enzyms mit der DNA in der Region des Promotors. Die σ- Untereinheit hat die spezielle Aufgabe, Startstellen der Transkription von Bakterien- Genen (-35 und -10 Position) zu erkennen. Mechanismus Der Grund-Vorgang Alle RNA-Arten einer Zelle werden durch einen im Prinzip gleichartigen Mechanismus gebildet: es wird eine Abschrift der Nukleotidfolge in einem Genabschnitt erstellt. Man bezeichnet das Umschreiben von DNA in RNA als Transkription. 2

3 Die für die Transkription notwendigen Enzyme heissen RNA-Polymerasen, oder genauer gesagt DNA-abhängige RNA-Polymerasen. Die genauere Bezeichnung ist dann nützlich, wenn man beispielsweise DNA-abhängige von RNA-abhängigen Polymerasen unterscheiden möchte. Manche Viren, die als genetisches Material RNA tragen, benötigen nämlich für ihre Vermehrung RNA-abhängige RNA-Polymerasen. Die RNA-Polymerase kopiert die Nukleotidfolge des DNA-Matrizen-Stranges nach den Regeln der Basenpaarung. Dort, wo in der DNA ein Guanin-Baustein steht, wird in der RNA ein Cytosin- Nucleotid eingebaut, und umgekehrt. Komplementär zu einem Thymin in der DNA wird ein Adenin-Nucleotid und komplementär zu einem Adenin- ein Uracil-Nucleotid in die RNA eingebaut. Uracil nimmt also in der RNA die Stelle des Thymins ein. Die RNA-Polymerase knüpft ein Nucleotid nach dem anderen an das 3' OH-Ende einer wachsenden RNA-Kette. Aufgabe: Versuchen Sie zum folgenden DNA-Strang den entsprechenden RNA Strang aufzuschreiben: 3'-GCATCTGCATTCGA-5' Lösung: S. 12 Die Promotor-Operator-Region Die RNA-Synthese muss präzise an einer Stelle in einem Gen beginnen. Es darf auch nicht irgendein Strang transkribiert werden, sondern nur der Strang, dessen Transkript die genetische Information trägt, der codogene oder Sinnesstrang. Die RNA-Polymerase (Holoenzym) bindet bevorzugt an Stellen auf der DNA, die vor einem Genanfang liegen. Eine solche Erkennungs- und Bindungsstelle nennt man Promotor. Im Genom von E. coli sind die Nukleotidsequenzen von vielen verschiedenen Promotoren bekannt. Wenn man sie vergleicht, so fallen einige Regelmässigkeiten auf: In dem Bereich, der etwa 10 Basenpaare stromaufwärts vor dem Startpunkt der RNA- Synthese liegt (als stromaufwärts werden die Sequenzen vor dem Startpunkt, stromabwärts solche hinter dem Startpunkt, also innerhalb der transkribierten Sequenz liegende Sequenzen bezeichnet), kommt eine Sequenz von Nukleotiden vor, die eine mehr oder weniger grosse Ähnlichkeit mit der Folge 5'-TATAAT-3' hat. Diese Region wird als Pribnow-Box (nach ihrem Entdecker), als TATA-Box oder einfach als -10-Region bezeichnet (wobei als +1 das Nukleotid am Startpunkt der RNA-Synthese angegeben wird, also das erste Nukleotid der RNA). 3

4 In dem Bereich, der etwa 35 Nukleotide stromaufwärts vom Start liegt (also in der -35 Region), gibt es innerhalb eines AT-reichen Abschnitts eine zweite Folge von oft vorkommenden Nucleotiden, häufig 5'-TTGACA-3': Die Abbildung zeigt einen Muster-Promotor. Man spricht von einer Konsensus-Sequenz, weil die meisten natürlich vorkommenden Promotoren im Genom von E. coli in mehreren Positionen mit der Mustersequenz übereinstimmen. Es stimmt jedoch fast kein Promotor genau mit der Konsensus-Sequenz überein. Natürliche Abweichungen von der Konsensus-Sequenz beeinträchtigen die Effizienz der RNA-Polymerase-Bindung und der Transkriptionsinitiation. Die -35- und -10-Sequenzen werden durch DNA-Abschnitte, die stromaufwärts oder stromabwärts liegen, beeinflusst. Diese Regionen, welche entweder vor der -35 Region oder aber nach dem Startpunkt liegen, nennt man Operator. Initiation Die Initiation der Transkription ist ein wichtiger Angriffspunkt für die Kontrolle der Genexpression. Häufig ist die Entscheidung darüber, ob an einem bestimmten Promotor initiiert wird oder nicht, der wichtigste oder gar einzige Schritt bei der Festlegung, ob ein Gen ausgeprägt werden soll. Wie wird nun die Fähigkeit der RNA Polymerase, an einem bestimmten Promotor zu initiieren, kontrolliert? Wir teilen zunächst die Promotoren in zwei Klassen ein: Einige Promotoren können vom RNA-Polymerase-Holoenzym allein erkannt werden; in diesen Fällen wird ein zugänglicher Promotor immer transkribiert. Die Verfügbarkeit eines Promotors wird durch Bindung von Proteinen festgelegt. Diese wirken entweder direkt am Promotor, indem sie der RNA Polymerase den Zugang versperren, oder indirekt über die Kontrolle der Genomstruktur in dem betreffenden Bereich. Andere Promotoren können die Transkription alleine nicht angemessen unterstützen; es werden zusätzliche Proteinfaktoren benötigt, damit die Initiation stattfinden kann. Diese Proteinfaktoren wirken gewöhnlich, indem sie DNA Sequenzen erkennen, die sich in der Nähe der von der RNA-Polymerase gebundenen Sequenz befinden oder sogar mit dieser überlappen. Die RNA-Polymerase bindet schwach an irgendeine Stelle auf der Bakterien-DNA. Von dort gleitet sie der DNA entlang, d.h. sie löst und bindet sich abwechslungsweise, bis sie auf eine Promotor-Sequenz trifft. Dort bleibt sie haften. Bei dieser Bindung spielt die σ-untereinheit der RNA-Polymerase eine wichtige Rolle: sie verringert einerseits die Wechselwirkung der RNA- Polymerase mit unspezifischer DNA und erkennt andererseits (im Verbund des Holoenzyms) die 4

5 Nukleotid-Sequenzen sowohl in der -10-Region als auch in der -35-Region und vermittelt so die spezifische Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor. Die Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor ist nur der erste Schritt der Initiation. Ihr folgt rasch der Übergang vom geschlossenen in den offenen Promotor-Komplex. Damit einher geht eine Entwindung der DNA Doppelhelix in einem Abschnitt von etwa 12 Basenpaaren um den Transkriptionsstart. Die Konformation der RNA-Polymerase wird verändert, und sie bedeckt nun einen Abschnitt von ungefähr 80 Basenpaaren im Promotor. Nun beginnt die eigentliche Transkription, indem die RNA-Polymerase ein kurzes Stück RNA synthetisiert, das etwa 10 Nucleotide lang ist. Abhängig von der Art der Promotor-Sequenz und den Bedingungen kann sich eine solche abgebrochene RNA-Synthese vielfach wiederholen, ohne dass die RNA-Polymerase ihre Position verändert oder verlässt: sie steht also still. Man spricht vom Initial-Transkriptionskomplex. Erst wenn die RNA-Stücke eine Länge von 12 oder mehr Nukleotiden erreichen, geht der Intial- Transkriptionskomplex in den Elongationskomplex über. Die σ-untereinheit fällt ab, das Core- Protein verlässt den Promotor und begibt sich auf den Weg entlang des Matrizenstranges. Die RNA-Polymerase nimmt dabei eine neue Konformation an, denn sie bedeckt nur noch einen DNA Abschnitt von etwa 30 Basenpaaren. Elongation Das Prinzip der Kettenverlängerung liegt in der ständigen Wiederholung der Reaktionsfolge: Auswahl des passenden Nukleotids, Anheftung an das 3'-OH-Ende der letzten Base und Bewegung des Enzyms relativ zur DNA-Matrize. Dies läuft bei optimalen Bedingungen mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich Nucleotiden pro Sekunde ab. 5

6 Alle Nukleinsäuren werden aus Nukleosidtriphosphaten synthetisiert. Die untenstehende Abbildung zeigt die Kondensationsreaktion zwischen der 5' Triphosphatgruppe des hinzukomrnenden Nukleotids und der 3'OH-Gruppe des letzten an die Kette gehängten Nukleotids. Das neue Nukleotid verliert seine zwei endständigen Phosphatgruppen (γ und β); seine α-phosphatgruppe wird für die Phosphodiesterbindung verwendet. Die Wanderung der RNA-Polymerase entlang der DNA ist keine gleichförmige Bewegung: abhängig von der Nukleotid-Sequenz kann es manchmal zu Verzögerungen oder gar zum Stillstand kommen. Um diese Probleme zu bewältigen, benötigt die RNA-Polymerase zusätzliche Elongationsfaktoren, die mit der aktiven RNA Polymerase in Wechselwirkung treten und sie, je nach Bedarf, wieder verlassen. Verhalten der RNA-Polymerase bei einem Stillstand Stillstände in ihrer Wanderung bewältigt die RNA-Polymerase durch neue Anläufe; ein endständiges Stück bis zu einer Länge von 9 Nukleotiden wird vom 3'-OH-Ende der RNA abgeschnitten. Dann werden, als neuer Anlauf zur Überwindung der Blockierung, einige neue Nukleotide synthetisiert. Dazu braucht die RNA-Polymerase die Hilfsproteine Gre A und Gre B, die sich bei einem Stillstand an die RNA-Polymerase binden. Weder die RNA-Polymerase noch die Hilfsproteine können das Abschneiden des RNA-Endes allein durchführen. Eine Funktion der Proteine Gre A und Gre B ist die Aktvierung einer Schneideaktivitat der RNA-Polymerase. Die Abtrennung von RNA-Stücken, die bis zu 9 Nukleotide lang sind, setzt eine enge Bindung des wachsenden RNA-Endes mit der RNA-Polymerase voraus. Entsprechende Experimente zeigen, dass die isolierte RNA-Polymerase auch in Abwesenheit von DNA effzient an RNA binden kann. Termination Das Ende eines transkribierten Abschnittes auf der DNA bezeichnet man als Terminator-Region. An dieser Stelle kommt die RNA-Polymerase gezielt zum Stillstand. Es folgt eine Ablösung von RNA und Enzym von der DNA. Bei E. coli unterscheidet man zwei Arten der Termination: 6

7 Rho-abhängige Termination Das Rho-Protein besteht aus sechs identischen Untereinheiten mit einem Molekulargewicht von je etwa 50 kda. Es bindet an die gerade gebildete RNA in der Nähe des Terminators und vermittelt so die Ablösung der RNA vom Enzym und von der DNA. Dazu ist die Bereitstellung chemischer Energie in Form von ATP notwendig. Eine der Funktionen des Rho-Proteins ist die Trennung der Wasserstoffbrücken zwischen komplementären DNA- und RNA-Strängen (Helikase-Aktivität). Einfache (oder Rho-unabhängige) Termination Rho-unabhängige Termination wird durch spezifische Sequenzen in der DNA (und damit in der RNA) bestimmt. Eine solche Sequenz findet sich am Ende vieler Transkriptionsabschnitte im Bakteriengenom. Sie besteht aus Folgen von GC-Nukleotiden mit einem anschliessenden Block von Adenin-Resten. Nach der Transkription dieser Terminationssequenz kann die gerade synthetisierte RNA eine Doppelstrangstruktur mit einem Stamm aus 4-10 GC-Basenpaaren und mit einer Schleife von 3-8 Nukleotiden bilden. Vermutlich interagiert der RNA-Doppelstrang mit der RNA-Polymerase und verändert dadurch die Konformation des Enzyms, so dass der Komplex aus RNA, Enzym und DNA auseinanderfällt: 7

8 Der Poly(U)-Bereich wird von der RNA-Polymerase synthetisiert. Durch die intramolekulare Paarung komplementärer Sequenzen in der RNA wird eine Haarnadel gebildet, wodurch ein Teil des RNA-DNA-Hybrids zerstört wird. Der verbleibende AU-Hybridbereich ist relativ instabil, und die RNA dissoziert vollständig von der DNA ab. Hinweis: Im Atelier können Sie sich das Video "Transkription bei Prokaryoten" ansehen. Die Produkte Alle Klassen von RNA, also mrna (dient als Matrize bei der Translation), rrna (ist am Aufbau der Ribosomen beteiligt) und trna (sie bindet und liefert bei der Translation die Aminosäuren), werden in E. coli Zellen mit etwa gleicher Rate synthetisiert. Trotzdem ist nur ein Anteil von 5-10 % der Gesamt-RNA einer Bakterienzelle vom Typ der mrna, 75-80% ist rrna, der Rest trna. Diese Werte mögen erstaunen, wenn man bedenkt, dass zu einer gegebenen Zeit 1000 oder mehr proteinkodierende E. coli-gene transkribiert werden und mrna liefern, während nur 7 rrna- Gene und etwa 50 trna-gene transkribiert werden. Die Ursache liegt darin, dass mrna bald nach ihrer Synthese wieder abgebaut wird, während rrna und trna für längere Zeit erhalten bleiben. Die Halbwertszeit durchschnittlicher bakterieller mrna liegt im Bereich von wenigen Minuten. Dies mag verschwenderisch erscheinen. Es hat aber für Bakterien den Vorteil der grösseren Flexibilität, denn die Bakterienzellen können ihre Genexpression rasch umstellen. Neue Transkripte können produziert werden und in der Zelle zu wirken beginnen, ohne dass ihr Effekt für längere Zeit von der Aktivität früher synthetisierter mrna überdeckt wird. Die stabilen RNA-Arten sind Bestandteile des Proteinsynthese-Apparates. Mehr dazu finden Sie im Kapitel "Translation". Hinweis: Im Atelier können Sie sich am Geschichtsposten über die Entdeckung der Synthese von rrna von 1962 informieren ("Yankofsky & Giacomoni, 1962"). Regulation der Transkription Im Stoffwechsel von Bakterien sind sehr oft mehrere Enzyme an einer biochemischen Reaktionsfolge beteiligt. Ihre Synthese wird erniedrigt, wenn das Substrat fehlt und erhöht, sobald das Substrat erscheint. Aus dieser Verhaltensweise erklären sich die zentralen Merkmale der Organisation bakterieller Gene. Gewöhnlich sind die Gene in Gruppen angeordnet, sog. Operons, welche für mehrere Proteine, die für einen bestimmten Stoffwechselweg benötigt werden, kodieren. Eine solche Transkriptionseinheit wird in eine einzige polycistronische mrna transkribiert, die dann durch die Ribosomen in die einzelnen Proteine translatiert wird. 8

9 Die Synthese von Enzymen als Antwort auf das Erscheinen eines spezifischen Substrats nennt man Induktion. Dieser Regulationstyp ist bei Bakterien weit verbreitet. Das Musterbeispiel für diese Art von Kontrollmechanismen liefert das Lactose-Operon von E. coli. Wenn man E. coli Zellen in Abwesenheit eines β-galaktosids wachsen lässt, enthalten sie sehr wenige Moleküle des Enzyms β -Galaktosidase - vermutlich weniger als 5. Die Aufgabe dieses Enzyms ist es, β -Galaktoside in seine Zuckerkomponenten zu spalten; z.b. wird Lactose in Glucose und Galactose gespalten, welche dann weiter abgebaut werden. In Abwesenheit des Substrates ist kein Bedarf für das Enzym. Wenn ein geeignetes Substrat zugegeben wird, erscheint die Enzymaktivität in Bakterien sehr schnell. Innerhalb von einigen Minuten liegt bereits eine geringe Menge an Enzym vor, und bald darauf können es bis zu 5000 Enzymmoleküle pro Bakterium sein. Enfernt man das Substrat wieder aus dem Medium, so hört die Enzymsynthese genau so schnell wieder auf, wie sie begonnen hat. Die Transkription kann also entweder negativ (Repression) oder positiv (Stimulation) beeinflusst werden. Das Lac-Operon von E. coli: Beispiel einer Enzyminduktion Das Lac-Operons enthält die drei Strukturgene lacz, lacy und laca. Es sind die Gene, die die Information zur Synthese von Enzymen des Lactose-Stoffwechsels tragen. Die Aktivität dieser Gene unterliegt einer genauen Regulation, denn im lactose-freien Nährmedium werden in einer Bakterienzelle nur wenige Moleküle der Lactose verwertenden Enzyme gebildet. In Gegenwart von Lactose als einziger Kohlenstoffquelle nimmt die Menge an Lactose-Enzymen um mehr als das 1000-fache zu. Der Grund dafür ist, dass die von der Zelle aufgenommene Lactose bzw. ein Umwandlungsprodukt (Allolactose) die Transkription des Lac-Operons anregt. 9

10 Die drei Gene des Lac-Operons: lacz kodiert für das Enzym β -Galactosidase, dessen aktive Form ein Tetramer aus 4 Untereinheiten von gesamthaft ca. 500'000 Dalton ist. Jede Untereinheit hat 1023 Aminosäuren. Damit ist die β -Galactosidase eines der grössten Proteine der Bakterienzelle. Sie spaltet das Disaccharid Lactose in Glucose und Galactose, die dann jeweils über eigene Stoffwechselwege zur Gewinnung zellulärer Energie abgebaut werden. lacy codiert für die β -Galactosid-Permease, eine membrangebundene 30'000 Dalton schwere Proteinkomponente des Transportsystems. Dieses Carrier-Protein erleichtert der Zelle die Aufnahme von Lactose. laca codiert für die β -Galactosid-Transacetylase, ein Enzym, das eine Acetylgruppe von Acetyl-CoA auf β -Galactoside überträgt. Die physiologische Bedeutung dieses Enzyms für den Bakterienstoffwechsel ist nicht bekannt. Ausser Lactose können mehrere andere Galactoside die Synthese der drei Proteine induzieren, darunter sind auch solche Galactoside, die von der β-galactosidase nicht gespalten werden können. Der stärkste Induktor, Isopropyl-β-D-thiogalactosid (IPTG), gehört zu dieser Gruppe von Galactosiden. Die Gene des Lac-Operons werden transkribiert, es sei denn, das Regulatorprotein schaltet sie ab. Eine Mutation, die den Regulator inaktiviert, lässt die Gene im exprimierten Zustand verharren. Da es die Funktion des Regulators ist, die Expression der Strukturgene zu verhindern, wird er Repressor genannt. Das Konzept, nach dem zwei verschiedene Genklassen anhand ihrer Funktion voneinander unterschieden werden, wurde im Jahre 1961 von F. Jacob und J. Monod in ihrer klassischen Formulierung des Operon-Modells vorgeschlagen. Das Operon ist eine Einheit der Genexpression mit Strukturgenen und den Elementen, die deren Expression kontrollieren. Die Aktivität des Operons wird durch ein (oder mehrere) Regulatorgen(e) kontrolliert, dessen (deren) Proteinprodukt(e) mit den Kontrollelementen interagieren. Die Regulation der Transkription des Lactose-Operons Die drei Gene lacz, Y, und A werden in eine einzige mrna transkribiert, ausgehend vom Promotor P lac. Die Möglichkeit, die Transkription bei P lac zu initiieren, wird durch das Repressorprotein kontrolliert, welches vom Regulatorgen LacI kodiert wird: 10

11 In Abwesenheit eines Induktors wird die Gengruppe nicht transkribiert. Gibt man einen Induktor hinzu, so startet die Transkription an P lac und läuft über die Gene bis zum Terminator hinter laca. Damit ergibt sich koordinierte Regulation: alle Gene werden miteinander exprimiert (oder nicht exprimiert). Die Lac-mRNA ist instabil und wird mit einer Halbwertszeit von ca. drei Minuten abgebaut. Diese Eigenschaft erlaubt eine schnelle Umkehrung der Induktion: die Transkription hört auf, sobald der Induktor entfernt wird; in sehr kurzer Zeit ist sämtliche lacmrna zerstört, und die Zelle stoppt die Produktion der Enzyme. Das Lac-Operon enthält das Strukturgen lacz für die β-galactosidase und das Gen lacy für das Transportprotein (Permease), welches das Substrat in die Zelle führt. Wie soll jedoch der Induktor in die Zelle gelangen, um den Prozess der Induktion zu starten, wenn sich das Operon in reprimiertem Zustand befindet? Zwei Prozesse dürften sicherstellen, dass immer minimale Mengen von β-galactosidase und Permease in der Zelle vorhanden sind, welche ausreichen, die Transkription in Gang zu setzen: Die Expression des Operons wird auf einem Grundniveau gehalten; sogar wenn die Transkription nicht induziert ist, wird das Operon mit einer Minimalrate exprimiert (ca. 0.1% des induzierten Niveaus). Ausserdem können einige Induktoren möglicherweise über ein anderes Aufnahmesystem in die Zelle eindringen. Das Repressorprotein besitzt eine sehr hohe Affinität zum Operator. In Abwesenheit des Induktors bindet es dort. Wenn aber der Induktor vorhanden ist, bindet dieser den Repressor und bildet einen Repressor/lnduktor-Komplex, welcher nicht mehr an den Operator bindet. Somit hat der Repressor eine Doppelfunktion: einerseits kann er die Transkription verhindern, andererseits 11

12 kann er den Induktor erkennen. Wenn der Induktor bindet, verändert er die Konformation des Repressors derart, dass die Affinität für die Bindungsstelle an der DNA stark herabgesetzt wird. Neben der oben beschriebenen Repression existiert für das Lac-Operon auch der andere Typ der Regulation, nämlich die Stimulation. Bei der Stimulation wird die Transkription des Operons dramatisch verstärkt. Dies ist der Fall, wenn im Medium Lactose vorhanden ist, aber keine Glucose. Bei Glucose-Mangel steigt die camp Konzentration (zyklisches AMP) stark an. camp bindet an ein Rezeptor-Protein (CAP=cAMP-bindendes Protein). Dieser Komplex bindet dann an den Operator, stimuliert die Bindung der RNA-Polymerase und sorgt damit für eine verstärkte Transkription. Quellennachweis Lehninger: "Prinzipien der Biochemie", 2. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, ISBN : Seiten 377, 977, 981, Knippers R.: "Molekulare Genetik", 6. neubearbeitete Auflage, Georg Thieme Verlag Stuttgart. New York; ISBN ,1996: Seiten 29, 47-55, 71, 303, 310 ff Alberts et al: "Molekularbiologie der Zelle", 3. Auflage; VCH Verlagsgesellschaft mbh, Weinheim (D), ISBN ,1995, Seiten 43, 113, 399, 476, Lewin B.:,,GeneU, 2. Auflage, VCH Verlagsgesellschaft mbh, Weinheim (D) 1991, ISBN , Seiten 262 ff, 307 ff, 537 ff, 585 ff, 600 Hinweis: In der Lese-Ecke stehen Ihnen Lehrbücher zum vertieften Studium zur Verfügung Lösungen Versuchen Sie zum folgenden DNA-Strang den entsprechenden RNA-Strang aufzuschreiben: 3'-GCATCTGCATTCGA-5' Die Lösung sieht folgendermassen aus: 5'-CGUAGACGUAAGCU-3' Uebungsaufgaben mit Lösungen finden Sie in der Internetversion des Ateliers! Hinweis: Das Repetitorium Molekularbiologie definiert den Stoff, welcher in den Prüfungen verlangt wird. Wegen seiner Kürze eignet es sich allerdings nicht als primäre Informationsquelle! 12

13 Transkription bei Eukaryoten Hinweis: Im Atelier finden Sie die CD "The Nature of Genes". Mittels Tutorials und Aufgaben werden die wichtigsten Themen der Molekularbiologie leicht verständlich vermittelt. Die Transkription bei Eukaryoten verläuft nach den gleichen Prinzipien wie die Transkription bei den Prokaryoten; es gibt jedoch einige wichtige Unterschiede: Chromatin-Remodellierung Die DNA eukaryotischer Zellen ist als Chromatin organisiert. Die Transkription einzelner Gene bedingt vorgängige Veränderungen in der lokalen Chromatinstruktur, welche Gene für den Transkriptionsapparat zugänglich machen: Jede Zelle transkribiert zu einem gewissen Zeitpunkt nur einen Teil ihres Genoms. Nicht-transkribierte Gene und benachbarte DNA-Regionen sind sehr dicht gepackte DNA- Protein-Komplexe (Heterochromatin). Transkribierte Gene und benachbarte DNA-Regionen sind weniger dicht gepackt (Euchromatin) und teilweise sogar frei von Histonen. Die Aufhebung der Heterochromatin-Struktur wird durch DNA-bindende Proteine und Acetylierung von Histonen erreicht. Diese Vorgänge werden als Chromatin-Remodellierung bezeichnet und sind Voraussetzung für die Transkription. RNA Polymerasen Im Gegensatz zu prokaryotischen Zellen besitzen eukaryotische Zellen nicht nur eine, sondern gleich drei verschiedene RNA-Polymerasen: RNA-Polymerase I, II und III. Die RNA-Polymerase I befindet sich im Nucleolus und transkribiert diejenigen Gene, die für ribosomale RNA (18S, 28S) kodieren. Die RNA-Polymerase II transkribiert vorwiegend Gene, welche für Proteine kodieren. Die RNA-Polymerase III synthetisiert die kleineren RNAs wie trna, ribosomale 5S-RNA und einen Teil der kleinen Kern-RNA-Arten (snrna=small nuclear RNA). Wie die prokaryotische RNA-Polymerase sind sie alle sehr gross und aus mehreren Untereinheiten aufgebaut. Und wie jede andere Polymerase synthetisieren sie neue Ketten in 5' -> 1

14 3' Richtung. Diese RNA-Polymerasen erkennen Promotoren, welche sich strukturell stark voneinander unterscheiden. Wir wollen nur die RNA-Polymerase II-Gene näher betrachten: Eukaryotisches protein-kodierendes Gen Das Genom des Menschen enthält schätzungsweise 30'000-50'000 Gene, welche für Eiweisse kodieren. In ihrem grundsätzlichen Aufbau gleichen sie den prokaryotischen Genen: Die Promoter-Region: Wie die prokaryotischen Promotoren enthalten auch die RNA-Polymerase- II-Promotoren Bindungsstellen für die RNA-Polymerase und für Proteine, die diese Bindung modulieren können (UAS, upstream activating sequence). Die TATA-Box, analog der Pribnow- Box in Prokaryoten, bestimmt den Transkriptions-Start bei Position +1. Viele RNA-Polymerase II-Promotoren haben noch eine Enhancer (Verstärker)-Region. Sie kann, wie in der Abbildung dargestellt, vor dem eigentlichen Promoter liegen, kommt aber nicht selten hinter dem Gen oder gar mitten im Gen (z.b. in einem Intron) vor. Die Enhancer-Region stimuliert die Transkription des Gens mittels Proteinen, welche an diese DNA-Sequenz binden. Transkribierte Region: Der Anfang der transkribierten Region, Position +1, heisst cap site, weil nach dem Beginn der Transkription die entstehende mrna am ersten Nukleotid durch Anhängen der Cap-Struktur modifziert wird. Die Cap-Struktur wird durch Uebertragung von GTP auf die 5' terminale Base und Methylierung von Guanin in Position 7 synthetisiert. Die Cap-Struktur schützt die mrna gegen Abbau durch Nukleasen und ist wichtig für die Translation. Termination: Nach dem Passieren der Poly(A)-Addierungs-Sequenz AAUAAA auf der neusynthetisierten RNA pausiert die RNA-Polymerase II, assoziierte Proteine erkennen die Sequenz AAUAAA und die Transkription stoppt. Ein Enzymkomplex bindet an die Poly(A)- Addierungs-Sequenz AAUAAA der RNA, schneidet sie Nukleotide weiter hinten (3' - Richtung) und hängt Adenosine (Poly(A)-Sequenz) an. Anordnung von Genen: In höheren Eukaryoten finden wir sehr oft Gene, die für das gleiche oder sehr ähnliche Proteine kodieren, sog. Gen-Familien. In der Regel werden nur wenige Gene, oft 2

15 gar nur ein Gen aus einer Gen-Familie exprimiert. Die nicht-funktionellen Mitglieder der Gen- Familie werden als Pseudogene bezeichnet. Eukaryoten haben, im Gegensatz zu Prokaryoten, Gene nicht in Operons organisiert. Genom-Grössen: Vergleicht man die Genom-Grössen von Zellen, so stellt man fest, dass sie mit zunehmendem Entwicklungsstand während der Evolution zunehmen. Eigenartigerweise stimmt diese Beziehung innerhalb der Eukaryoten nicht generell. So variiert die Genom-Grösse innerhalb der Amphibien von 10 9 bis Basenpaaren. Zudem sind die Genome grösser, als man aus der Anzahl Gene (10' '000) in eukaryotischen Zellen erwarten würde. Aus dieser Beobachtung ergibt sich, dass nur ein kleiner Teil des Genoms von höheren Eukaryoten für Protein kodiert. Was ist die restliche DNA und welche Funktion hat sie? Die Genome von höheren Eukaryoten enthalten neben den einzelnen Genen noch hoch- und mittel-repetierte DNA- Sequenzen. Zu den hochrepetierten Sequenzen gehören DNA-Abschnitte von Basenpaaren Länge, die bis zu 100'000-fach wiederholt vorkommen. Ihre Funktion ist nicht bekannt. Zu den mittel-repetierten Sequenzen gehören die Gene für ribosomale RNA und trnas. Diese Gene sind repetiert, weil grosse Mengen der entsprechenden Gen-Produkte von der Zelle benötigt werden. Regulation der Transkription Die Regulation der Transkription ist aus mehreren Gründen von grosser Bedeutung: 1. Der gesamte Prozess der Transkription und Translation ist sehr energieaufwendig und sollte daher auf das notwendige Mass beschränkt sein. 2. Durch verstärkte oder verminderte Synthese eines Enzyms kann dessen Konzentration in der Zelle erhöht resp. erniedrigt und dadurch der Stoffwechsel reguliert werden. 3. Bei höheren Organismen sind viele Merkmale, die im Verlaufe der Entwicklung ausgebildet werden, genetisch determiniert. Die hierfür verantwortlichen Gene müssen also in bestimmten Entwicklungsphasen "angeschaltet" werden, um ihre Funktion zu erfüllen. Die Genregulation bei Eukaryoten wurde erst durch die Methoden der Analyse, Sequenzierung und Veränderung (Deletion, Mutation) definierter Genabschnitte einer gezielten Untersuchung zugänglich. Ein Ansatz bestand zunächst darin, DNA Strukturen in der Umgebung gleichartig regulierter Gene miteinander zu vergleichen und strukturell ähnliche Abschnitte zu benennen und ihre Funktion zu analysieren. Durch Verwendung der geschilderten Methoden ist es gelungen, DNA-Abschnitte zu beschreiben, die die Expression eines Gens beeinflussen. Die TATA-Box und UAS als Teil der Promotorstrukturen wurde bereits genannt. Eine Sequenzklasse, die zunächst bei Eukaryonten- Viren beschrieben, dann aber auch für zelluläre Gene gefunden wurde, sind die Enhancer- Elemente, welche die Aktivität der Promotoren drastisch steigern. Wichtige Tatbestände zur Genregulation: Transkriptionsfaktoren regulieren die Bindung der RNA-Polymerase an Promotoren. Die allgemeinen Transkriptionsfaktoren sind für die Ablesung aller Gene notwendig: Der Faktor IID bindet an die TATA-Box von Polymerase II-Genen und ermöglicht damit die Bindung weiterer Faktoren (TFI, IIA, 2B, etc.) in einem grossen Protein-Komplex. Dieser Transkriptionsfaktor-Komplex ist nötig, aber nicht ausreichend, für effiziente Erkennung des 3

16 Promoters durch die RNA-Polymerase. Es braucht noch spezifische Transkriptionsfaktoren, welche eine DNA-Bindungsstelle haben, mit welcher sie die UAS (upstream activating sequences)erkennen, und eine Sequenz, mit welcher sie die allgemeinen Faktoren binden. Es ist dann dieser Superkomplex aus allgemeinen und spezifischen Faktoren, welcher die RNA- Polymerase bindet und damit die Transkription des Gens ermöglicht: Fig.: TF, Transkriptionsfaktor; UAS, upstream activating sequence; TBF, TATA-binding factor; TAF, TATA-associated factor; Pol II, RNA-Polymerase II. Unter den spezifischen Faktoren gibt es neben den stimulierenden auch inhibierende Faktoren. Es ist dann für jedes Gen die Kombination der stimulierenden und inhibierenden Faktoren, welche den Grad der Ablesung bestimmen Da die Anwesenheit und die Aktivität der spezifischen Transkriptionsfaktoren durch die Zelle verändert werden kann, ergibt sich für jedes Gen die Möglichkeit der vielfältigen Regulation. Diese Regulation kann zudem durch andere Zellen im Organismus beeinflusst werden. So können z.b. Wachstumsfaktoren oder Hormone an Rezeptoren der Zelle binden und über eine Kaskade von Proteinen die Aktivität von Transkriptionsfaktoren beeinflussen. Sehr oft liegen spezifische Transkriptionsfaktoren in inaktiver Form im Zytoplasma der Zelle und die Aktivierung führt zum Transport des Faktors in den Zellkern: 4

17 Figur: Die Bindung des Hormons an den Rezeptor führt zur Aktivierung einer Signaltransduktionskette. Transkription findet wahrscheinlich an bestimmten Stellen im Zellkern statt: transkribierte und nicht-transkribierte DNA-Abschnitte sind räumlich getrennt. Der Transkriptionsort im Kern für DNA, welche für rrna kodiert, ist der Nukleolus Introns, Exons und Splicing Die Vorstufen der meisten eukaryotischen mrna-moleküle enthalten die kodierende Sequenz nicht in ununterbrochener Reihenfolge. Es sind vielmehr ein oder mehrere Stücke nicht in Protein zu übersetzende Basensequenzen eingeschoben. Dies bedeutet, dass die Gene, an denen diese Prä-mRNA synthetisiert wurde, durch entsprechende DNA-Abschnitte unterbrochen sind. Man bezeichnet die nicht-kodierenden Sequenzen als Introns und die kodierenden Sequenzen als Exons. Das primäre Transkript der Polymerase II ist eine hochmolekulare RNA, die auch Prä-mRNA genannt wird. Die Umwandlung (Prozessierung) der Prä-mRNA zur reifen mrna beginnt damit, dass am 5'-Ende die sog. Cap-Struktur angehängt wird (siehe oben). 5

18 Die zunächst transkribierten Intronabschnitte werden im Verlaufe der Reifung der Prä-mRNA herausgeschnitten, und die kodierenden Abschnitte der mrna werden zusammengefügt. Diesen Vorgang, den man in Analogie zum Spleissen von Tauwerk als das Splicing der RNA bezeichnet. Wir unterscheiden 3 Typen (I,II und III) von Introns in eukaryotischen Genen. Sie unterscheiden sich vor allem in der Art und Weise, wie sie aus der Vorläufer-RNA entfernt werden. Nur Typ III kommt in protein-kodierenden Genen vor: Typ I schneidet sich selber heraus ("self-splicing", katalytische RNA). Typ II benötigt Proteine für effizientes Herausschneiden Typ III benötigt komplexe Protein-RNA-Partikel (snrnp's, small nuclear ribonucleoprotein particles) zum Splicing. Typ III Introns finden wir in den für Eiweiss kodierenden Genen in höheren Eukaryoten. Die RNA-Sequenzen über die Exon-Intron Grenze am Anfang und am Ende der Introns sind immer ähnlich oder identisch (konserviert). Sie werden durch RNP's erkannt, indem der RNA-Anteil dieser Partikel mit der hnrna hybridisiert. Die Reaktionen, welche zum Ausschneiden des Introns und Ligieren der Exons führen, sind nicht im Detail bekannt, doch nimmt man heute an, dass diese Reaktionen von den RNA-Anteilen der snrnp's katalysiert werden. Eine interessante ungeklärte Frage ist diejenige nach der Entstehungsweise von Introns während der Evolution. Es gibt Prä-mRNAs, welche nicht immer gleich gespleisst werden, d.h. es können von einer hnrna mehrere unterschiedliche mrnas angefertigt werden. Dieses Phänomen bezeichnen wir als "Alternatives Spleissen" (alternative splicing). Alternatives Spleissen wird reguliert und kann die kodierende Kapazität eukaryotischer Genome beträchtlich erhöhen. Fertig modifizierte RNA wird als mrna (messenger RNA) bezeichnet. Sie wird vom Kern ins Zytoplasma der Zelle transportiert, wo sie von Ribosomen gebunden und transliert wird. Hinweis: Sie können sich im Atelier das Video "Transkription bei Eukaryonten" ansehen. Hinweis: Das Repetitorium Molekularbiologie definiert den Stoff, welcher in den Prüfungen verlangt wird. Wegen seiner Kürze eignet es sich allerdings nicht als primäre Informationsquelle! 6

19 Translation bei Prokaryoten und Eukaryoten Einleitung Hinweis: Im Atelier finden Sie die CD "The Nature of Genes". Mittels Tutorials und Aufgaben werden die wichtigsten Themen der Molekularbiologie leicht verständlich vermittelt. Die Translation, die Übersetzung der mrna in eine Aminosäuresequenz, bildet nach der Transkription und Modifikation des Transkripts die letzte Stufe auf dem Weg der Expression eines Gens in ein Protein. Wegen des Fehlens einer Kernmembran laufen bei Prokaryoten die Prozesse Transkription und Translation fast gleichzeitig ab: während ein Gen noch transkribiert wird, setzt an der dabei entstehenden mrna schon die Translation ein. Bei Eukaryoten laufen die Prozesse Transkription und Translation von einander getrennt ab: die Transkription findet im Kern, die Translation im Cytoplasma statt. Während der Translation wird die Basensequenz einer mrna nach den Regeln des genetischen Codes in eine Aminosäuresequenz übersetzt: jeweils drei aufeinanderfolgende Basen bestimmen, welche Aminosäure in die wachsende Polypeptidkette eingebaut wird. Dies geschieht unter Vermittlung von Transfer-RNAs, welche die nötigen Aminosäuren transportieren, und Ribosomen, den biochemischen Maschinen für die Translation. Hinweis: Im Atelier können Sie sich ein Video zum Thema Translation ansehen. Betrachten wir vorerst die für die Translation nötigen Komponenten: Prokaryotische messenger RNA (mrna) Über die mrna wurde bereits im Kapitel "Transkription" berichtet. Hier nochmals das Wichtigste in Kürze: Prokaryotische Gene sind oft als Operons organisiert, was bedeutet, dass mehrere Gene auf einmal transkribiert werden können. Eine solche mrna enthält deshalb auch mehr als eine kodierte Aminosäuresequenz, sie ist polycistronisch: 1

20 Jeder Abschnitt besteht aus einer Ribosomenbindungsstelle (Shine-Dalgarno-Sequenz, S/D) und einem Start- und einem Stop-Codon (UAA, UAG oder UGA), welche den zu translatierenden Bereich begrenzen (ein Codon ist ein Basentriplett. Näheres dazu: siehe Kapitel "Der genetische Code"). Eukaryotische messenger RNA (mrna) Das primäre Transkript erhält durch Übertragung von GTP und Methylierung von Guanin in Position 7 eine Cap-Struktur am 5'-Ende und einen Poly-A-Schwanz am 3'-Ende. Die so modifizierte RNA nennt man hnrna (heterogene nukleäre RNA) oder auch "pre-messenger- RNA". Diese Vorläufer-RNA reift im Kern durch Splicing zur eigentlichen mrna, bei welcher die nicht-kodierenden Abschnitte (Introns) entfernt sind: Die mrna passiert die Kernporen und gelangt so ins Cytoplasma. Dort erfüllt sie ihren eigentlichen Zweck, sie wird übersetzt ("transliert"). Die mrna ist nämlich Uebermittler (Bote) der genetischen Information zwischen Kern und Cytoplasma: sie dient als Matrize für die Übersetzung von Nukleotidsequenzen in Aminosäurensequenzen. Transliert wird aber nur derjenige Abschnitt der mrna, welcher vom Startcodon AUG bis zu einem Stopcodon (UAA, UAG oder UGA) reicht. Aminosäuren Aminosäuren (AS) sind die Bausteine von Proteinen. Da 20 verschiedene AS in Proteine eingebaut werden, ist die Formenvielfalt und der Reichtum an funktionell unterschiedlichen Proteinen kaum zu ermessen. AS enthalten eine saure Carboxy- (COOH) und eine basische Aminogruppe (NH2) am α - Kohlenstoff-Atom, welches ausserdem mit einem Wasserstoffatom (H) und einem von AS zu AS verschiedenen Rest (R) verknüpft ist. Das α -C-Atom ist also asymmetrisch substituiert. Von den beiden enantiomeren Formen weisen alle in Proteinen vorkommenden AS die gleiche Stereochemie auf. Sie weisen die S-Konfiguration auf und gehören somit zur sogenannten L- Reihe: 2

21 Die 20 AS unterscheiden sich einzig im Rest R, dessen Struktur, Grösse, elektrische Ladung und damit auch Wasserlöslichkeit variiert. AS unterteilt man häufig nach den chemischen Eigenschaften der Seitenkette in fünf Hauptklassen: es gibt unpolare und aliphatische, aromatische, polar-ungeladene, polar-negativ geladene und polar-positiv geladene AS: Die meisten Bakterien können ihren Bedarf an AS durch Biosynthese decken. Für den Menschen sind fast die Hälfte der AS essentiell - er muss sie also mit der Nahrung aufnehmen. Es sind dies Valin, Leucin, Isoleucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan, Histidin und Arginin (Arg nur bei Kindern). 3

22 Transfer RNA (trna) Die Aminosäuren, die bei der Translation gemäss dem genetischen Code an die wachsende Polypeptidkette angehängt werden, erkennen die Codons auf der mrna nicht wie Enzyme ihre Substrate nach dem "Schlüssel-Schloss-Prinzip". Für die Vermittlung zwischen der mrna mit ihren Codons und den dazu passenden Aminosäuren ist ein besonderer Adapter notwendig - die Transfer RNA oder trna. Eine trna besteht aus einem linearen Strang aus Nukleotiden und zeichnet sich durch ihre besondere Faltung aus, welche für ihre Aufgabe als Adapter von entscheidender Bedeutung ist: Vier kleinere Abschnitte bilden durch intramolekulare Basenpaarung eine Doppelhelixstruktur aus, so dass die trna eine Sekundärstruktur erhält, die einem "Kleeblatt" gleicht. Eine geringe Anzahl Basenwechselwirkungen formen die trna in ihre Tertiärstruktur. Sie erinnert an einen Haken oder ein "L": Sofort nach der Transkription wird die trna modifiziert: Sie erhält an ihrem 3'-Ende durch ein spezielles Enzym die Basenfolge CCA angehängt, und ungefähr 10% der Nukleotide werden chemisch verändert, zum Teil methyliert oder sulfatiert: 4

23 Das eine Ende des "L" bildet das Anticodon, ein Basentriplett, das mit dem komplementären Triplett (dem Codon) einer mrna basenpaart. Das andere Ende trägt die Bindungsstelle für eine Aminosäure. Enzyme, die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, koppeln am 3'-Ende der CAA- Sequenz die Carboxygruppe derjenigen Aminosäure, welche zum entsprechenden Anticodon gehört. Dieser Vorgang, bei welchem trnas mit entsprechenden Aminosäuren beladen werden, nennt man Aminoacylierung. Die Reaktion verbraucht ATP und verläuft in zwei getrennten Schritten. Der erste führt zu einer aktivierten Aminosäurezwischenstufe, bei der die Carboxylgruppe mit AMP verknüpft ist. Dieses Zwischenprodukt ist sehr reaktionsfreudig und bleibt am Enzym gebunden, bis das AMP durch den zweiten Reaktionsschritt durch das trna- Molekül ersetzt wird, so dass eine Aminoacyl-tRNA und freies AMP entstehen: Eine Zelle enthält 20 verschiedene Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, für jede Aminosäure eine. Das bedeutet, dass diese Enzyme sowohl die korrekte Aminosäure als auch die dazu passende(n) trna(s) erkennen müssen. Aminosäuren werden aufgrund ihrer charakteristischen Seitengruppe identifiziert, bestimmte Nukleotid-Sequenzen des Kleeblattes erlauben die Unterscheidung einzelner trnas. Wieviele verschiedene trnas gibt es? 61 der 64 Codons codieren für Aminosäuren. Es wäre deshalb naheliegend, dass auch 61 Anticodons und damit 61 verschiedene trnas bei Translationen bereitstehen müssten. Dem ist aber nicht so. Interessanterweise genügen ungefähr die Hälfte trnas, um die 61 Codons zu entziffern! Der Grund ist darin zu suchen, dass nur die ersten beiden Basen des Anticodons eine genaue Basenpaarung verlangen, die dritte Base hingegen wegen ihrer besonderen sterischen Anordnung auch alternative Paarungen zulässt, also z.b. G mit U statt mit C, etc. Diese als Wobble-Basenpaarung bezeichnete Codon-Anticodon-Wechselwirkung erlaubt es, dass verschiedene Codons, die für dieselbe Aminosäure codieren und sich nur in ihrem dritten Nukleotid unterscheiden, oft durch dieselbe trna entziffert werden: 5

24 Die Wobble-Basenpaarung Die kurze Doppelhelix, die sich durch Basenpaarung zwischen dem Codon und Anticodon ausbildet, besitzt nicht die exakte Konfiguration einer üblichen RNA-Helix, sondern ihre Dimensionen sind leicht verändert. Infolgedessen können sich an der Wobble-Position (zwischen dem ersten Nucleotid des Anticodons und dem dritten Nucleotid des Codons) unübliche Basenpaare ausbilden. Auf diese Weise kann sich ein einziges Anticodon mit mehr als einem Codon paaren, und eine trna kann mehr als ein Mitglied einer Codonfamilie entziffern. Allerdings sind die Regeln für die Basenpaarung an der Wobble-Position nicht vollkommen flexibel, sondern es sind nur wenige unübliche Basenpaare möglich. Am häufigsten sind folgende Kombinationen: Inosin kann mit C, A und U Basenpaarungen eingehen In einigen trnas handelt es sich beim Wobble- Nucleotid des Anticodons um Inosin (I), eine desaminierte Form von Guanin. Inosin kann nicht nur mit C eine Basenpaarung eingehen, sondern auch mit A und U. Durch das "Wobbeln" vermindert sich die Zahl der zur Entzifferung des genetischen Codes erforderlichen trnas. Allerdings bleiben die Regeln des genetischen Codes unangetastet, und die Polymerisation eines durch Translation synthetisierten Polypeptids erfolgt streng gemäss der Nucleotidsequenz der entsprechenden mrna. Wenn z.b. 31 trnas 20 Aminosäuren binden, muss es zwangsläufig Aminosäuren geben, welche an mehr als ein trna-molekül binden können. Zwei trnas, die dieselbe Aminosäure transportieren, nennt man Isoakzeptoren. Kurzschreibweise: eine für Glycin spezifische trna bezeichnet man als trnagly. Hat sie nach der Aminoacylierung Glycin gebunden, stellt man sie mit Gly-tRNAGly dar. Hinweis: Robert Holley gelang 1965 die Sequenzierung einer trna. Dafür erhielt er 1968 den Nobelpreis. Das entsprechende Dokument ("R. Holley, 1965") finden Sie am Geschichtsposten im Atelier. Aufgabe: In den Mitochondrien des Menschen sind für die Proteinsynthese lediglich 22 verschiedene trnas erforderlich. Wie ist das möglich? Lösung: S. 23 6

25 Ribosomale RNA (rrna) Wie der Name vermuten lässt, sind ribosomale RNA-Moleküle Bestandteil der Ribosomen. Ribosomen sind Multienzymkomplexe aus RNA und vielen verschiedenen Proteinen. Jedes Ribosom besteht aus einer grossen und einer kleinen Untereinheit. Das Ribosom ermöglicht den engen Kontakt zwischen den Codons der mrna und den Anticodons der trnas (für welche zwei Bindungsstellen am Ribosom existieren, eine P- und eine A-Bindungsstelle) und sorgt für die korrekte Position des Leserasters. Auf der grossen ribosomalen Untereinheit liegt das Peptidyltransferase-Zentrum, eine Stelle, welche die Bildung einer Peptidbindung zwischen der Carboxygruppe am Ende einer wachsenden Polypeptidkette und der freien Aminogruppe einer Aminosäure katalysiert. Früher glaubte man, dass nur Proteine die für katalytische Reaktionen notwendige komplexe räumliche Struktur ausbilden könnten. Seit der Entdeckung der selbst-spleissenden RNA weiss man aber, dass auch Nukleinsäuren katalytische Aktivitäten haben können. RNA-Moleküle, die katalytische Aktivität besitzen, nennt man Ribozyme. Heute wissen wir, dass das Peptidyltransferase-Zentrum aus katalytisch aktiver RNA besteht, d.h. die Bildung der Peptidbindung wird durch eine Base der 28S rrna katalysiert. Prokaryotische Ribosomen Prokaryotische Ribosomen haben eine Molmasse von ungefähr Dalton und eine Grösse von etwa 29 nm x 21 nm. Der Sedimentationskoeffizient beträgt 70S für das ganze Ribosom, 30S für die kleine und 50S für die grosse Untereinheit. Eukaryotische Ribosomen Eukaryotische Ribosomen haben eine Molmasse von ungefähr Dalton und sind grösser (32 nm x 22 nm) als prokaryotische Ribosomen. Ihre grosse Untereinheit weist einen Sedimentationskoeffizienten von 60S auf, die kleine Untereinheit einen von 40S und das vollständige Ribosom einen von 80S. 7

26 Sedimentationsanalyse Ribosomen sind wie viele Makromoleküle und hochmolekulare Strukturen so gross, dass die Abschätzung ihrer Molmasse früher Schwierigkeiten bereitete. Deshalb bestimmte man die Grösse solcher Strukturen durch Analyse der Sedimentationsgeschwindigkeit. Mit dieser Methode ermittelt man die Geschwindigkeit, mit der ein Molekül oder ein Partikel durch eine dichte Lösung (oft Saccharose) sedimentiert, wenn es einer hohen Zentrifugalkraft ( g oder mehr) ausgesetzt wird. Der Sedimentationskoeffizient wird mit einem S-Wert angegeben (S = Svedberg-Einheit, nach dem Schweden Svedberg, der Anfang der zwanziger Jahre des letzten Jahrhunderts die erste Ultrazentrifuge baute). Der S-Wert hängt von mehreren Faktoren ab, insbesondere von der Molmasse und von der Form des Makromoleküls. Die Zusammensetzung prokaryotischer und eukaryotischer Ribosomen (N* = Nucleotide): Ribosom Sedimentationskoeffizient Molmasse (Dalton) Anzahl der Untereinheit grosse Untereinheit Sedimentationskoeffizient Molmasse (Dalton) RNA-Moleküle Anzahl Grössen Anzahl der Polypeptide kleine Untereinheit Sedimentationskoeffizient Molmasse (Dalton) RNA-Moleküle Anzahl Grössen Anzahl der Polypeptide Prokaryoten 70S S S = N* 5S = 120 N 34 30S S = N 21 Eukaryoten 80S S S = N 5,8S = 160 N 5S = 120 N 49 40S S = N 33 8

27 Die grosse Untereinheit prokaryotischer Ribosomen enthält 34 Proteine und 2 verschiedene rrna-moleküle: eine 5S rrna mit 120 Nukleotiden und eine 23S rrna (2904 Nukleotide lang). Die kleine Untereinheit birgt 21 Proteine und nur ein RNA-Molekül, die 16S rrna mit 1541 Nukleotiden (zum Vergleich: trna: 4S). Die grosse Untereinheit eukaryotischer Ribosomen trägt gar 49 Proteine und 3 verschiedene rrna-moleküle: eine 5S rrna mit 120 Nukleotiden, eine 5.8S rrna (160 Nukleotide) und eine 28S rrna (4718 Nukleotide). Die kleine Untereinheit besteht aus 33 Proteinen und einer 18S rrna mit 1874 Nukleotiden. Synthese und Zusammenbau der Ribosomen Die verschieden grossen rrna-moleküle müssen in etwa gleicher Anzahl synthetisiert werden. Die Synthese gleicher Mengen aller rrna-moleküle lässt sich dadurch gewährleisten, dass ein vollständiger Satz rrna-moleküle zusammen in einer Einheit transkribiert wird. Das Primärtranskript ist deshalb eine lange RNA-Vorstufe, die Prä-rRNA, die, durch kurze Spacer getrennt, rrnas enthält. Die Spacer der Prä-rRNA werden in einem nächsten Schritt entfernt, so dass die reifen rrnas freigesetzt werden: Ein schnell wachsender Prokaryot wie eine E. coli-zelle, die Ribosomen enthält, teilt sich etwa alle 20 Minuten. Deshalb muss sie alle 20 Minuten neue Ribosomen herstellen, nämlich den gesamten Bestand für eine der beiden Tochterzellen. Das erfordert ein beträchtliches Ausmass an rrna-transkription, und zwar in einem solchen Umfang, dass eine einzige Transkriptionseinheit nicht in der Lage wäre, dem Bedarf gerecht zu werden. Tatächlich verfügt das E. coli-chromosom über sieben Kopien der rrna-transkriptionseinheit. 9

28 Die Transkription der hintereinanderliegenden rrna-gene lässt sich auch im Elektronenmikroskop darstellen: Eine Transkriptionseinheit gleicht dabei einem Baum, dessen "Äste" (die Vorläufer-RNAs) rechtwinklig vom "Stamm" (der DNA) wegschauen: Aufgabe: Können Sie entscheiden, in welche Richtung (von rechts nach links oder umgekehrt) sich die Polymerase auf der DNA bewegt? Lösung: S. 23 Bei Eukaryoten werden nur die 28S-, 18Sund die 5.8S-Gene zusammen transkribiert. Sie liegen beim Menschen in den Nucleolusorganisierenden Regionen der Chromosomen 13, 14, 15, 21 und 22. Gene, die für die 5S rrna codieren, befinden sich auf anderen Chromosomen. Sofort nach der Transkription binden ribosomale Proteine (welche im Cytoplasma synthetisiert und dann via Kernporen importiert wurden) an die rrnas. Die beiden Untereinheiten eines Ribosoms werden so noch im Nucleolus Stück für Stück zusammengesetzt. Der letzte Schritt der Ribosomenreifung findet aber erst statt, wenn die Untereinheiten ihren Arbeitsplatz, das Cytoplasma, erreicht haben. Eine höhere Eukaryotenzelle enthält bis zu 10 Millionen Ribosomen. Die Menge an rrna, die für deren Synthese notwendig ist, stellen Eukaryoten durch zwei Strategien sicher: Erstens sind die rrna-transkriptionseinheiten in facher Ausführung als Gen-Kopien vorhanden. 10

Musterlösung - Übung 5 Vorlesung Bio-Engineering Sommersemester 2008

Musterlösung - Übung 5 Vorlesung Bio-Engineering Sommersemester 2008 Aufgabe 1: Prinzipieller Ablauf der Proteinbiosynthese a) Erklären Sie folgende Begriffe möglichst in Ihren eigenen Worten (1 kurzer Satz): Gen Nukleotid RNA-Polymerase Promotor Codon Anti-Codon Stop-Codon

Mehr

Expression der genetischen Information Skript: Kapitel 5

Expression der genetischen Information Skript: Kapitel 5 Prof. A. Sartori Medizin 1. Studienjahr Bachelor Molekulare Zellbiologie FS 2013 12. März 2013 Expression der genetischen Information Skript: Kapitel 5 5.1 Struktur der RNA 5.2 RNA-Synthese (Transkription)

Mehr

DNA Replikation ist semikonservativ. Abb. aus Stryer (5th Ed.)

DNA Replikation ist semikonservativ. Abb. aus Stryer (5th Ed.) DNA Replikation ist semikonservativ Entwindung der DNA-Doppelhelix durch eine Helikase Replikationsgabel Eltern-DNA Beide DNA-Stränge werden in 5 3 Richtung synthetisiert DNA-Polymerasen katalysieren die

Mehr

Eukaryotische messenger-rna

Eukaryotische messenger-rna Eukaryotische messenger-rna Cap-Nukleotid am 5 -Ende Polyadenylierung am 3 -Ende u.u. nicht-codierende Bereiche (Introns) Spleißen von prä-mrna Viele Protein-codierende Gene in Eukaryoten sind durch nicht-codierende

Mehr

Überblick von DNA zu Protein. Biochemie-Seminar WS 04/05

Überblick von DNA zu Protein. Biochemie-Seminar WS 04/05 Überblick von DNA zu Protein Biochemie-Seminar WS 04/05 Replikationsapparat der Zelle Der gesamte Replikationsapparat umfasst über 20 Proteine z.b. DNA Polymerase: katalysiert Zusammenfügen einzelner Bausteine

Mehr

Posttranskriptionale RNA-Prozessierung

Posttranskriptionale RNA-Prozessierung Posttranskriptionale RNA-Prozessierung Spaltung + Modifikation G Q Spleissen + Editing U UUU Prozessierung einer prä-trna Eukaryotische messenger-rna Cap-Nukleotid am 5 -Ende Polyadenylierung am 3 -Ende

Mehr

Bei der Translation wird die Aminosäuresequenz eines Polypeptids durch die Sequenz der Nukleotide in einem mrna- Molekül festgelegt

Bei der Translation wird die Aminosäuresequenz eines Polypeptids durch die Sequenz der Nukleotide in einem mrna- Molekül festgelegt Bei der Translation wird die Aminosäuresequenz eines Polypeptids durch die Sequenz der Nukleotide in einem mrna- Molekül festgelegt 5 mrna Nukleotid 3 N-Terminus Protein C-Terminus Aminosäure Es besteht

Mehr

RNA und Expression RNA

RNA und Expression RNA RNA und Expression Biochemie RNA 1) Die Transkription. 2) RNA-Typen 3) RNA Funktionen 4) RNA Prozessierung 5) RNA und Proteinexpression/Regelung 1 RNA-Typen in E. coli Vergleich RNA-DNA Sequenz 2 Die Transkriptions-Blase

Mehr

Biochemie Tutorium 9. RNA, Transkription

Biochemie Tutorium 9. RNA, Transkription Biochemie Tutorium 9 RNA, Transkription IMPP-Gegenstandskatalog 3 Genetik 3.1 Nukleinsäuren 3.1.1 Molekulare Struktur, Konformationen und Funktionen der Desoxyribonukleinsäure (DNA); Exon, Intron 3.1.2

Mehr

1. Beschriften Sie in der Abbildung die verschiedenen Bereiche auf der DNA und beschreiben Sie ihre Funktion! nicht-codogener Strang.

1. Beschriften Sie in der Abbildung die verschiedenen Bereiche auf der DNA und beschreiben Sie ihre Funktion! nicht-codogener Strang. ARBEITSBLATT 1 Transkription 1. Beschriften Sie in der Abbildung die verschiedenen Bereiche auf der DNA und beschreiben Sie ihre Funktion! Bindungsstelle für RNA-Polymerase RNA-Polymerase nicht-codogener

Mehr

Von der DNA zum Eiweißmolekül Die Proteinbiosynthese. Ribosom

Von der DNA zum Eiweißmolekül Die Proteinbiosynthese. Ribosom Von der DNA zum Eiweißmolekül Die Proteinbiosynthese Ribosom Wiederholung: DNA-Replikation und Chromosomenkondensation / Mitose Jede Zelle macht von Teilung zu Teilung einen Zellzyklus durch, der aus einer

Mehr

Elektronenmikroskopie zeigte die Existenz der A-, P- und E- trna-bindungsstellen. Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Elektronenmikroskopie zeigte die Existenz der A-, P- und E- trna-bindungsstellen. Abb. aus Stryer (5th Ed.) Elektronenmikroskopie zeigte die Existenz der A-, P- und E- trna-bindungsstellen Die verschiedenen Ribosomen-Komplexe können im Elektronenmikroskop beobachtet werden Durch Röntgenkristallographie wurden

Mehr

Proteinbiosynthese. Prof. Dr. Albert Duschl

Proteinbiosynthese. Prof. Dr. Albert Duschl Proteinbiosynthese Prof. Dr. Albert Duschl DNA/RNA/Protein Im Bereich von Genen sind die beiden Stränge der DNA nicht funktionell äquivalent, weil nur einer der beiden Stränge transkribiert, d.h. in RNA

Mehr

8. Translation. Konzepte: Translation benötigt trnas und Ribosomen. Genetischer Code. Initiation - Elongation - Termination

8. Translation. Konzepte: Translation benötigt trnas und Ribosomen. Genetischer Code. Initiation - Elongation - Termination 8. Translation Konzepte: Translation benötigt trnas und Ribosomen Genetischer Code Initiation - Elongation - Termination 1. Welche Typen von RNAs gibt es und welches sind ihre Funktionen? mouse human bacteria

Mehr

Übung 11 Genregulation bei Prokaryoten

Übung 11 Genregulation bei Prokaryoten Übung 11 Genregulation bei Prokaryoten Konzepte: Differentielle Genexpression Positive Genregulation Negative Genregulation cis-/trans-regulation 1. Auf welchen Ebenen kann Genregulation stattfinden? Definition

Mehr

Vom Gen zum Protein. Zusammenfassung Kapitel 17. Die Verbindung zwischen Gen und Protein. Gene spezifizieren Proteine

Vom Gen zum Protein. Zusammenfassung Kapitel 17. Die Verbindung zwischen Gen und Protein. Gene spezifizieren Proteine Zusammenfassung Kapitel 17 Vom Gen zum Protein Die Verbindung zwischen Gen und Protein Gene spezifizieren Proteine Zellen bauen organische Moleküle über Stoffwechselprozesse auf und ab. Diese Prozesse

Mehr

Das zentrale Dogma der Molekularbiologie:

Das zentrale Dogma der Molekularbiologie: Das zentrale Dogma der Molekularbiologie: DNA Transkription RNA Translation Protein 1 Begriffserklärungen GENOM: Ist die allgemeine Bezeichnung für die Gesamtheit aller Gene eines Organismus GEN: Ist ein

Mehr

Dr. Jens Kurreck. Otto-Hahn-Bau, Thielallee 63, Raum 029 Tel.: 83 85 69 69 Email: jkurreck@chemie.fu-berlin.de

Dr. Jens Kurreck. Otto-Hahn-Bau, Thielallee 63, Raum 029 Tel.: 83 85 69 69 Email: jkurreck@chemie.fu-berlin.de Dr. Jens Kurreck Otto-Hahn-Bau, Thielallee 63, Raum 029 Tel.: 83 85 69 69 Email: jkurreck@chemie.fu-berlin.de Prinzipien genetischer Informationsübertragung Berg, Tymoczko, Stryer: Biochemie 5. Auflage,

Mehr

KV: Translation Michael Altmann

KV: Translation Michael Altmann Institut für Biochemie und Molekulare Medizin KV: Translation Michael Altmann Herbstsemester 2008/2009 Übersicht VL Translation 1.) Genexpression 2.) Der genetische Code ist universell 3.) Punktmutationen

Mehr

Expressionskontrolle in Eukaryonten

Expressionskontrolle in Eukaryonten Expressionskontrolle in Eukaryonten Warum muss Genexpression kontrolliert werden? 1. Gewebsspezifische Kontrolle - nicht jedes Genprodukt ist in allen Zellen erforderlich - manche Genprodukte werden ausschliesslich

Mehr

Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen SS 2016

Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen SS 2016 Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen SS 2016 Fragen für die Übungsstunde 4 (20.06. 24.06.) Regulation der Transkription II, Translation

Mehr

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

Die DNA Replikation. Exakte Verdopplung des genetischen Materials. Musterstrang. Neuer Strang. Neuer Strang. Eltern-DNA-Doppelstrang. Die DNA Replikation Musterstrang Neuer Strang Eltern-DNA-Doppelstrang Neuer Strang Musterstrang Exakte Verdopplung des genetischen Materials Die Reaktion der DNA Polymerase 5`-Triphosphat Nächstes Desoxyribonucleosidtriphosphat

Mehr

Datenspeicherung und Datenfluß in der Zelle - Grundlagen der Biochemie

Datenspeicherung und Datenfluß in der Zelle - Grundlagen der Biochemie Datenspeicherung und Datenfluß in der Zelle - Grundlagen der Biochemie Datenspeicherung und Datenfluß der Zelle Transkription DNA RNA Translation Protein Aufbau I. Grundlagen der organischen Chemie und

Mehr

1. Nachschreibeklausur zur Vorlesung "Genetik" im WS 09/10 A. Matrikel-Nr.: Versuch: 1 2 3

1. Nachschreibeklausur zur Vorlesung Genetik im WS 09/10 A. Matrikel-Nr.: Versuch: 1 2 3 1. Nachschreibeklausur zur Vorlesung "Genetik" im WS 09/10 A Modul: Studiengang: Matrikel-Nr.: Versuch: 1 2 3 Vollständiger Name in Druckbuchstaben (Vorname Nachname): Jena, 01.04.2010, 10 12 Uhr; Unterschrift:

Mehr

Gen Protein Aufgaben: Edel LK-Bio BI-3

Gen Protein Aufgaben: Edel LK-Bio BI-3 Proteinbiosynthese Von der DNA zum Protein Dieses Lernprogramm zeigt Ihnen in einem vereinfachten Modell den im Zellinneren ablaufenden Prozess vom Gen auf der DNA zum Protein. Aufgaben: 1 Betrachten Sie

Mehr

Transkription bei Pro- und Eukaryoten

Transkription bei Pro- und Eukaryoten Transkription bei Pro- und Eukaryoten Im Rahmen der Transkription liefert ein Strang der DNA die Information für die Synthese eines RNA-Stranges. Die Enzyme, die in Pro- und Eukaryotenzellen für die Transkription

Mehr

Translation benötigt trnas und Ribosomen. Genetischer Code. Initiation Elongation Termination

Translation benötigt trnas und Ribosomen. Genetischer Code. Initiation Elongation Termination 8. Translation Konzepte: Translation benötigt trnas und Ribosomen Genetischer Code Initiation Elongation Termination 1. Welche Typen von RNAs gibt es und welches sind ihre Funktionen? mouse huma n bacter

Mehr

Entwicklungs /gewebespezifische Genexpression. Coexpression funktional überlappender Gene

Entwicklungs /gewebespezifische Genexpression. Coexpression funktional überlappender Gene Übung 11 Genregulation bei Prokaryoten Konzepte: Entwicklungs /gewebespezifische Genexpression Coexpression funktional überlappender Gene Positive Genregulation Negative Genregulation cis /trans Regulation

Mehr

DNA mrna Protein. Initiation Elongation Termination. RNA Prozessierung. Unterschiede Pro /Eukaryoten

DNA mrna Protein. Initiation Elongation Termination. RNA Prozessierung. Unterschiede Pro /Eukaryoten 7. Transkription Konzepte: DNA mrna Protein Initiation Elongation Termination RNA Prozessierung Unterschiede Pro /Eukaryoten 3. Aus welchen vier Nukleotiden ist RNA aufgebaut? 4. DNA RNA 5. Ein Wissenschaftler

Mehr

6. Induktion der Galactosidase von Escherichia coli

6. Induktion der Galactosidase von Escherichia coli Johannes Gutenberg-Universität Mainz Institut für Mikrobiologie und Weinforschung FI-Übung: Identifizierung, Wachstum und Regulation (WS 2004/05) Sebastian Lux Datum: 19.1.2005 6. Induktion der Galactosidase

Mehr

Klausur zur Vorlesung Biochemie III im WS 2000/01

Klausur zur Vorlesung Biochemie III im WS 2000/01 Klausur zur Vorlesung Biochemie III im WS 2000/01 am 15.02.2001 von 15.30 17.00 Uhr (insgesamt 100 Punkte, mindestens 40 erforderlich) Bitte Name, Matrikelnummer und Studienfach unbedingt angeben (3 1.

Mehr

7. Regulation der Genexpression

7. Regulation der Genexpression 7. Regulation der Genexpression 7.1 Regulation der Enzymaktivität Stoffwechselreaktionen können durch Kontrolle der Aktivität der Enzyme, die diese Reaktionen katalysieren, reguliert werden Feedback-Hemmung

Mehr

Wiederholunng. Klassische Genetik

Wiederholunng. Klassische Genetik Wiederholunng Klassische Genetik Mendelsche Regeln Uniformitätsregel Spaltungsregel Freie Kombinierbarkeit Koppelung von Genen Polygene: mehre Gene für ein Merkmal Pleiotropie: 1 Gen steuert mehrere Merkmale

Mehr

KV: Genexpression und Transkription Michael Altmann

KV: Genexpression und Transkription Michael Altmann Institut für Biochemie und Molekulare Medizin KV: Genexpression und Transkription Michael Altmann Herbstsemester 2008/2009 Übersicht VL Genexpression / Transkription 1.) Was ist ein Gen? 2.) Welche Arten

Mehr

DNA mrna Protein. Initiation Elongation Termination. RNA Prozessierung. Unterschiede Pro /Eukaryoten

DNA mrna Protein. Initiation Elongation Termination. RNA Prozessierung. Unterschiede Pro /Eukaryoten 7. Transkription Konzepte: DNA mrna Protein Initiation Elongation Termination RNA Prozessierung Unterschiede Pro /Eukaryoten 1. Aus welchen vier Nukleotiden ist RNA aufgebaut? 2. RNA unterscheidet sich

Mehr

Thema: Eukaryotische Genregulation und RNA- Prozessierung. Spleißen, Capping, Polyadenylierung, RNA-Editieren Erwin R. Schmidt 11. 01.

Thema: Eukaryotische Genregulation und RNA- Prozessierung. Spleißen, Capping, Polyadenylierung, RNA-Editieren Erwin R. Schmidt 11. 01. Thema: Eukaryotische Genregulation und RNA- Prozessierung Spleißen, Capping, Polyadenylierung, RNA-Editieren Erwin R. Schmidt 11. 01. 2013 Worin unterscheiden sich die Gene bzw. die Genprodukte von Eukaryoten

Mehr

4. Genetische Mechanismen bei Bakterien

4. Genetische Mechanismen bei Bakterien 4. Genetische Mechanismen bei Bakterien 4.1 Makromoleküle und genetische Information Aufbau der DNA Phasen des Informationsflusses Vergleich der Informationsübertragung bei Pro- und Eukaryoten 4.2 Struktur

Mehr

DNA mrna Protein. Initiation Elongation Termination. RNA Prozessierung. Unterschiede Pro /Eukaryoten

DNA mrna Protein. Initiation Elongation Termination. RNA Prozessierung. Unterschiede Pro /Eukaryoten 7. Transkription Konzepte: DNA mrna Protein Initiation Elongation Termination RNA Prozessierung Unterschiede Pro /Eukaryoten 1. Aus welchen vier Nukleotiden ist RNA aufgebaut? 2. RNA unterscheidet sich

Mehr

Kapitel 8 Ò Chromosomen und Genregulation

Kapitel 8 Ò Chromosomen und Genregulation Kapitel 8 Ò Chromosomen und Genregulation 8.1 Struktur eukaryontischer Chromosomen Ein menschlicher Zellkern ist nur zehn Mikrometer gross und (10-9 ) hat zwei Meter DNA drin. Damit es da kein Durcheinander

Mehr

Frage 1 A: Wieviele Codone des "Universellen genetisches Codes" kodieren:

Frage 1 A: Wieviele Codone des Universellen genetisches Codes kodieren: Frage 1 A: Wieviele Codone des "Universellen genetisches Codes" kodieren: Aminosäuren Translationsstart Translationsstop? B: Welche biochemische Reaktion wird von Aminoazyl-tRNA-Synthetasen katalysiert?

Mehr

Genregulation bei Eukaryoten II

Genregulation bei Eukaryoten II Genregulation bei Eukaryoten II Aktivierung und Repression der Transkription erfolgen durch Protein-Protein-Wechselwirkungen Protein-Protein-Wechselwirkungen spielen bei der Genregulation der Eukaryoten

Mehr

05_10_Genes_info.jpg

05_10_Genes_info.jpg Übertragung der Information von DNA auf RNA - Transkription von RNA auf Protein - Translation Übertragung der Information vom Gen auf Protein 05_10_Genes_info.jpg 1 Figure 6-2 Molecular Biology of the

Mehr

Der Träger aller genetischen Informationen ist die D N A - Desoxyribonucleic acid (Desoxyribonucleinsäure, DNS)

Der Träger aller genetischen Informationen ist die D N A - Desoxyribonucleic acid (Desoxyribonucleinsäure, DNS) N U C L E I N S Ä U R E N Der Träger aller genetischen Informationen ist die D N A - Desoxyribonucleic acid (Desoxyribonucleinsäure, DNS) BAUSTEINE DER NUCLEINSÄUREN Die monomeren Bausteine der Nucleinsäuren

Mehr

Praktikum Biochemie B.Sc. Water Science WS Enzymregulation. Marinja Niggemann, Denise Schäfer

Praktikum Biochemie B.Sc. Water Science WS Enzymregulation. Marinja Niggemann, Denise Schäfer Praktikum Biochemie B.Sc. Water Science WS 2011 Enzymregulation Marinja Niggemann, Denise Schäfer Regulatorische Strategien 1. Allosterische Wechselwirkung 2. Proteolytische Aktivierung 3. Kovalente Modifikation

Mehr

Einleitung. Replikation

Einleitung. Replikation (C) 2014 - SchulLV 1 von 9 Einleitung Der Action-Film von gestern Abend war wieder ziemlich spannend. Mal wieder hat es der Superheld geschafft, alle Zeichen richtig zu deuten, diverse Geheimcodes zu knacken

Mehr

Translation. Auflesung- Proteinsynthese

Translation. Auflesung- Proteinsynthese Translation Auflesung- Proteinsynthese Proteinsynthese DNA mrna Transkription elágazási hely Translation Polypeptid Vor dem Anfang Beladen der trnas spezifische Aminosäure + spezifische trna + ATP Aminoacyl-tRNA

Mehr

Proteinbiosynthese. Prof. Dr. Albert Duschl

Proteinbiosynthese. Prof. Dr. Albert Duschl Proteinbiosynthese Prof. Dr. Albert Duschl DNA/RNA/Protein Im Bereich von Genen sind die beiden Stränge der DNA nicht funktionell äquivalent, weil nur einer der beiden Stränge transkribiert, d.h. in RNA

Mehr

Versuch von Beadle und Tatum Verändertes Gen -> veränderter Phänotyp

Versuch von Beadle und Tatum Verändertes Gen -> veränderter Phänotyp Versuch von Beadle und Tatum Verändertes Gen -> veränderter Phänotyp Neurospora crassa Ein-Gen-ein-Enzym Hypothese Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese Ein-Gen-ein-Genprodukt-Hypothese Purves et al. 12.1 1

Mehr

Unterschiede zwischen Prokaryoten und. Eukaryont. Unterschiede prokaryotische eukaryotische Zelle. Zellaufbau Prokaryoten. Zellaufbau Eukaryoten

Unterschiede zwischen Prokaryoten und. Eukaryont. Unterschiede prokaryotische eukaryotische Zelle. Zellaufbau Prokaryoten. Zellaufbau Eukaryoten Unterschiede zwischen Prokaryoten und Prokaryoten lassen sich in 2 Reiche unterteilen: Eubakterien und Archaebakterien werden in 4 Reiche unterteilt: Protozoen (Einzeller), Pilze, Pflanzen und Tiere Unterschiede

Mehr

Träger der Erbinformation sind die Nukleinsäuren. Es handelt sich hierbei um hochmolekulare lineare Kettenmoleküle, die aus durch

Träger der Erbinformation sind die Nukleinsäuren. Es handelt sich hierbei um hochmolekulare lineare Kettenmoleküle, die aus durch Achtung Die folgenden Texte sind als Stichworte für die Klausurvorbereitung zu sehen. Keinesfalls sind die Fragen in der Klausur auf den Inhalt dieser Folien beschränkt, sondern werden aus dem Stoff der

Mehr

Aufbau und Funktion des Genoms: Von der Genstruktur zur Funktion

Aufbau und Funktion des Genoms: Von der Genstruktur zur Funktion Assoc. Prof. PD Mag. Dr. Aufbau und Funktion des Genoms: Von der Genstruktur zur Funktion Wien, 2013 Währinger Straße 10, A-1090 Wien helmut.dolznig@meduniwien.ac.at www.meduniwien.ac.at/medizinische-genetik

Mehr

IV. Übungsaufgaben für die Jahrgangstufe 9 & 10

IV. Übungsaufgaben für die Jahrgangstufe 9 & 10 IV. Übungsaufgaben für die Jahrgangstufe 9 & 10 Von der Erbanlage zum Erbmerkmal: 34) Welche Aufgaben haben Chromosomen? 35) Zeichne und benenne die Teile eines Chromosoms, wie sie im Lichtmikroskop während

Mehr

Inhalt Genexpression Microarrays E-Northern

Inhalt Genexpression Microarrays E-Northern Inhalt Genexpression Microarrays E-Northern Genexpression Übersicht Definition Proteinbiosynthese Ablauf Transkription Translation Transport Expressionskontrolle Genexpression: Definition Realisierung

Mehr

Eine neue RNA-Welt. Uralte RNA-Welt Am Anfang der Entstehung des Lebens. Bekannte RNA-Welt Protein-Synthese. Neue RNA-Welt Regulatorische RNA-Moleküle

Eine neue RNA-Welt. Uralte RNA-Welt Am Anfang der Entstehung des Lebens. Bekannte RNA-Welt Protein-Synthese. Neue RNA-Welt Regulatorische RNA-Moleküle RNAs Eine neue RNA-Welt 1. Uralte RNA-Welt Am Anfang der Entstehung des Lebens Bekannte RNA-Welt Protein-Synthese Neue RNA-Welt Regulatorische RNA-Moleküle 2. Eine neue RNA-Welt die Anzahl der nicht-kodierenden

Mehr

Grundlagen der Molekulargenetik

Grundlagen der Molekulargenetik Mathematik und Naturwissenschaften Psychologie Differentielle- & Persönlichkeitspsychologie Grundlagen der Molekulargenetik Dresden, 11.11.2010 Charlotte Bauer Gliederung 1. Speicherung genetischer Information

Mehr

Biochemie Vorlesung Die ersten 100 Seiten

Biochemie Vorlesung Die ersten 100 Seiten Biochemie Vorlesung 11-15 Die ersten 100 Seiten 1. Unterschiede der Zellen Eukaryoten- Prokaryoten Eukaryoten: - Keine Zellwand - Intrazelluläre Membransysteme - Kernhülle mit 2 Membranen und Kernporen

Mehr

Thema Transkription und Genregulation Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik Gentechnologische Sicherheitsforschung & Beratung

Thema Transkription und Genregulation Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik Gentechnologische Sicherheitsforschung & Beratung Thema Transkription und Genregulation 21.12.2012 Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik Gentechnologische Sicherheitsforschung & Beratung Thema: Gene und Transkription Was ist ein Gen? Heute: Gendefinition:

Mehr

Referat : Aufbau v. Proteinen u. ihre Raumstruktur

Referat : Aufbau v. Proteinen u. ihre Raumstruktur Referat : Aufbau v. Proteinen u. ihre Raumstruktur 1. Einleitung Unsere Körperzellen enthalten einige Tausend verschiedene Proteine wobei man schätzt, das insgesamt über 50 000 verschiedene Eiweißstoffe

Mehr

Molekulargenetik 1. 1.1 DNA-Struktur. 1.1.1 Nukleotide

Molekulargenetik 1. 1.1 DNA-Struktur. 1.1.1 Nukleotide O:/Wiley/Reihe_verdammt_klever/Fletcher/3d/c01.3d from 15.08.2013 17:16:38 1 Molekulargenetik 1 In diesem Kapitel geht es um diese Themen: DNA-Struktur Gene Der genetische Code Von der DNA zum Protein

Mehr

Induktion der β-galaktosidase von Escherichia coli

Induktion der β-galaktosidase von Escherichia coli Induktion der β-galaktosidase von Escherichia coli 1. Einleitung Das Bakterium Escherichia coli ist in der Lage verschiedene Substrate für seinen Stoffwechsel zu nutzen. Neben Glucose und Acetat kann es

Mehr

Das Lactose (lac) Operon. - Ein Beispiel für prokaryotische Genregulation

Das Lactose (lac) Operon. - Ein Beispiel für prokaryotische Genregulation Das Lactose (lac) Operon - Ein Beispiel für prokaryotische Genregulation Nobel-Preis für die Entdeckung des lac-operons - 1965 1. Francois Jacob Jacques Monod Pasteur Institute, Paris, Frankreich E. Coli

Mehr

Vorlesung Molekulare Humangenetik

Vorlesung Molekulare Humangenetik Vorlesung Molekulare Humangenetik WS 2013/2014 Dr. Shamsadin DNA-RNA-Protein Allgemeines Prüfungen o. Klausuren als indiv. Ergänzung 3LP benotet o. unbenotet Seminar Block 2LP Vorlesung Donnerstags 14-16

Mehr

1. Welche Auswirkungen auf die Expression des lac-operons haben die folgenden Mutationen:

1. Welche Auswirkungen auf die Expression des lac-operons haben die folgenden Mutationen: Übung 10 1. Welche Auswirkungen auf die Expression des lac-operons haben die folgenden Mutationen: a. Eine Mutation, die zur Expression eines Repressors führt, der nicht mehr an den Operator binden kann.

Mehr

15.2 Transkription bei E. coli

15.2 Transkription bei E. coli 494 15 Genexpression und ihre Kontrolle Abb. 15.3 Schema des Transkriptions-/Translationskomplexes in E. coli. Aus dem dichten Knäuel der chromosomalen DNA im Nucleoid (rot) ragen DNA-Domänen hervor, die

Mehr

Transkription 3. Teil. Posttranskriptionale Modifikationen

Transkription 3. Teil. Posttranskriptionale Modifikationen Transkription 3. Teil Posttranskriptionale Modifikationen Gliederung des Vortrags 1. Reifung der t-rna 2. Modifikationen der Prä-mRNA 5 Capping 3 Schwanzbildung RNA-Editing Spleißen Alternatives Spleißen

Mehr

Antwort: 2.Uracil. Antwort: 2. durch Wasserstoffverbindungen. Adenin, Cystein und Guanin kommen alle in der RNA und DNA vor.

Antwort: 2.Uracil. Antwort: 2. durch Wasserstoffverbindungen. Adenin, Cystein und Guanin kommen alle in der RNA und DNA vor. Antwort: 2.Uracil Adenin, Cystein und Guanin kommen alle in der RNA und DNA vor. Thymin kommt nur in der DNA vor; Uracil nimmt seinen Platz in den RNA- Molekülen ein. Antwort: 2. durch Wasserstoffverbindungen

Mehr

Einführung Nukleinsäuren

Einführung Nukleinsäuren Einführung Nukleinsäuren Dr. Kristian M. Müller Institut für Biologie III Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Einführung 1. Semester, WiSe 2007/2008 Historischer Überblick Literatur Bilder aus: Taschenatlas

Mehr

Klausur zum Modul Molekularbiologie ILS, SS 2010 Freitag 6. August 10:00 Uhr

Klausur zum Modul Molekularbiologie ILS, SS 2010 Freitag 6. August 10:00 Uhr Klausur zum Modul Molekularbiologie ILS, SS 2010 Freitag 6. August 10:00 Uhr Name: Matrikel-Nr.: Code Nummer: Bitte geben Sie Ihre Matrikel-Nr. und Ihren Namen an. Die Code-Nummer erhalten Sie zu Beginn

Mehr

Verbesserte Basenpaarung bei DNA-Analysen

Verbesserte Basenpaarung bei DNA-Analysen Powered by Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustriebw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verbesserte-basenpaarungbei-dna-analysen/ Verbesserte Basenpaarung bei DNA-Analysen Ein Team aus der Organischen

Mehr

Weitergabe genetischer Information: DNA-Replikation Beispiel: Escherichia coli.

Weitergabe genetischer Information: DNA-Replikation Beispiel: Escherichia coli. Weitergabe genetischer Information: DNA-Replikation Beispiel: Escherichia coli. zirkuläres bakterielles Chromosom Replikation (Erstellung einer identischen Kopie des genetischen Materials) MPM 1 DNA-Polymerasen

Mehr

TRANSKRIPTION I. Die Herstellung von RNA bei E-Coli

TRANSKRIPTION I. Die Herstellung von RNA bei E-Coli TRANSKRIPTION I Die Herstellung von RNA bei E-Coli Inhalt Aufbau der RNA-Polymerase Promotoren Sigma-Untereinheit Entwindung der DNA Elongation Termination der Transkription Modifizierung der RNA Antibiotika

Mehr

5. Endoplasmatisches Reticulum und Golgi-Apparat

5. Endoplasmatisches Reticulum und Golgi-Apparat 5. Endoplasmatisches Reticulum und Golgi-Apparat Institut für medizinische Physik und Biophysik Ramona Wesselmann Endoplasmatisches Reticulum Umfangreiches Membransystem endoplasmatisch im Cytoplasma reticulum

Mehr

Foliensatz; Arbeitsblatt; Internet. Je nach chemischem Wissen können die Proteine noch detaillierter besprochen werden.

Foliensatz; Arbeitsblatt; Internet. Je nach chemischem Wissen können die Proteine noch detaillierter besprochen werden. 03 Arbeitsauftrag Arbeitsauftrag Ziel: Anhand des Foliensatzes soll die Bildung und der Aufbau des Proteinhormons Insulin erklärt werden. Danach soll kurz erklärt werden, wie man künstlich Insulin herstellt.

Mehr

Inhaltsverzeichnis. 1. Lebensformen: Zellen mit und ohne Kern... 3. 2. DNA: Träger der genetischen Information... 9

Inhaltsverzeichnis. 1. Lebensformen: Zellen mit und ohne Kern... 3. 2. DNA: Träger der genetischen Information... 9 Vorwort IX Teil I Grundlagen 1. Lebensformen: Zellen mit und ohne Kern... 3 Eukaryoten... 4 Prokaryoten... 6 Literatur... 8 2. DNA: Träger der genetischen Information... 9 Bausteine: Nucleotide... 10 Doppelhelix...

Mehr

mrna S/D UTR: untranslated region orf: open reading frame S/D: Shine-Dalgarno Sequenz

mrna S/D UTR: untranslated region orf: open reading frame S/D: Shine-Dalgarno Sequenz 1. Nennen Sie die verschiedenen RNA-Typen, die bei der Translation wichtig sind. Erklären Sie die Funktion der verschiedenen RNA-Typen. Skizzieren Sie die Struktur der verschiedenen RNA-Typen und bezeichnen

Mehr

1. Skizzieren Sie schematisch ein Gen mit flankierender Region. Bezeichnen und beschriften Sie:

1. Skizzieren Sie schematisch ein Gen mit flankierender Region. Bezeichnen und beschriften Sie: 1. Skizzieren Sie schematisch ein Gen mit flankierender Region. Bezeichnen und beschriften Sie: - 5 UTR (leader) - 3 UTR (trailer) - Terminator - Stopp-Kodon - Initiationskodon - Transkriptionsstartstelle

Mehr

Replikation. Allgemeine Grundlagen. Replikation Transkription Translation Signaltransduktion. 1. Allgemeines. 2. Meselson-Stahl-Experiment

Replikation. Allgemeine Grundlagen. Replikation Transkription Translation Signaltransduktion. 1. Allgemeines. 2. Meselson-Stahl-Experiment Allgemeine Grundlagen Replikation Transkription Translation Signaltransduktion Replikation 1. Allgemeines DA dient als Matrize, d.h. als Vorlage für die Vervielfältigung und Weitergabe der genetischen

Mehr

Translation Teil 3 Proteinfaktoren und ihre Rolle in der Proteinsynthese

Translation Teil 3 Proteinfaktoren und ihre Rolle in der Proteinsynthese Translation Teil 3 Proteinfaktoren und ihre Rolle in der Proteinsynthese Damit die Proteinsynthese beginnen kann, müssen m-rna und fmet-trna zum Ribosom gebracht werden. Wie geschieht das??? Von entscheidender

Mehr

Thema Transkription und Genregulation 14.01.2011. Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik Gentechnologische Sicherheitsforschung & Beratung

Thema Transkription und Genregulation 14.01.2011. Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik Gentechnologische Sicherheitsforschung & Beratung Thema Transkription und Genregulation 14.01.2011 Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik Gentechnologische Sicherheitsforschung & Beratung Thema: Gene und Transkription Was ist ein Gen? Heute: Gendefinition:

Mehr

Regulation der Genexpression: regulierbare Promotoren, Proteine und sirna

Regulation der Genexpression: regulierbare Promotoren, Proteine und sirna Regulation der Genexpression: regulierbare Promotoren, Proteine und sirna Biochemie Praktikum Christian Brendel, AG Grez Ebenen der Genregulation in Eukaryoten Cytoplasma DNA Zellkern Introns Exons Chromatin

Mehr

Biochemie Tutorium 10. Genetischer Code, Translation & Regulation der Proteinbiosynthese

Biochemie Tutorium 10. Genetischer Code, Translation & Regulation der Proteinbiosynthese Biochemie Tutorium 10 Genetischer Code, Translation & Regulation der Proteinbiosynthese IMPP-Gegenstandskatalog 3 Genetik 3.1 Nukleinsäuren 3.1.1 Molekulare Struktur, Konformationen und Funktionen der

Mehr

Vererbung. Die durch Fortpflanzung entstandene Nachkommenschaft gleicht den Elternorganismen weitgehend

Vererbung. Die durch Fortpflanzung entstandene Nachkommenschaft gleicht den Elternorganismen weitgehend Vererbung Die durch Fortpflanzung entstandene Nachkommenschaft gleicht den Elternorganismen weitgehend Klassische Genetik Äußeres Erscheinungsbild: Phänotypus setzt sich aus einer Reihe von Merkmalen (Phänen))

Mehr

5 Expression der genetischen Information - März 2009

5 Expression der genetischen Information - März 2009 Page 1 of 21 GRUNDLAGEN DER MOLEKULARBIOLOGIE Prof. Dr. Anne Müller 5 Expression der genetischen Information 5.1 Struktur der RNA 5.2 RNA-Synthese (Transkription) 5.3 RNA-Polymerase 5.4 Promotoren 5.5

Mehr

DNA: Aufbau, Struktur und Replikation

DNA: Aufbau, Struktur und Replikation DNA: Aufbau, Struktur und Replikation Biochemie Die DNA als Träger der Erbinformation Im Genom sind sämtliche Informationen in Form von DNA gespeichert. Die Information des Genoms ist statisch, d. h. in

Mehr

Institut für Biochemie und Molekulare Medizin. Lecture 1 Translational components. Michael Altmann FS 2011

Institut für Biochemie und Molekulare Medizin. Lecture 1 Translational components. Michael Altmann FS 2011 Institut für Biochemie und Molekulare Medizin Lecture 1 Translational components Michael Altmann FS 2011 Gene Expression Fliessdiagramm der eukaryotischen Genexpression Die Expression eines Gens kann auf

Mehr

Aufbau, Struktur, Funktion von DNA, RNA und Proteinen

Aufbau, Struktur, Funktion von DNA, RNA und Proteinen Aufbau, Struktur, Funktion von DNA, RNA und Proteinen Mitarbeiterseminar der Medizinischen Fakultät Ruhr-Universität Bochum Andreas Friebe Abteilung für Pharmakologie und Toxikologie Aufbau, Struktur,

Mehr

VORANSICHT II/B2. Studien an eineiigen Zwillingen. Der zweite Code die DNA ist nicht die ganze Antwort Reihe 13 Verlauf Material S 4

VORANSICHT II/B2. Studien an eineiigen Zwillingen. Der zweite Code die DNA ist nicht die ganze Antwort Reihe 13 Verlauf Material S 4 S 4 M 2 Studien an eineiigen Zwillingen Was ist für die Unterschiede bei eineiigen Zwillingen verantwortlich? Aufgaben 1. Fassen Sie die Informationen des Textes zusammen. 2. Wie sind die im Text beschriebenen

Mehr

Vorlesung Allgemeine und Molekulare Genetik Transkription und Genregulation Erwin R. Schmidt

Vorlesung Allgemeine und Molekulare Genetik Transkription und Genregulation Erwin R. Schmidt Vorlesung Allgemeine und Molekulare Genetik Transkription und Genregulation Erwin R. Schmidt 16. 01. 2015 Gen für Lac-Repressor Lac(tose)-Operon Lac-Repressor Ohne Lactose bindet der Repressor an den Operator

Mehr

Biologie für Mediziner

Biologie für Mediziner Biologie für Mediziner - Zellbiologie 1 - Prof. Dr. Reiner Peters Institut für Medizinische Physik und Biophysik/CeNTech Robert-Koch-Strasse 31 Tel. 0251-835 6933, petersr@uni-muenster.de Dr. Martin Kahms

Mehr

Transkription und Regulation der Genexpression

Transkription und Regulation der Genexpression Transkription und Regulation der Genexpression Dr. Laura Bloch Laura.Bloch@med.uni-jena.de 1. Das zentrale Dogma der Molekularbiologie 24.11.2014 Laura Bloch 2 2. RNA vs. DNA Desoxyribose und Ribose die

Mehr

GENE UND TRANSKRIPTION. Genstruktur (schematisch) Gendefinition

GENE UND TRANSKRIPTION. Genstruktur (schematisch) Gendefinition GENE UND TRANSKRIPTION Genstruktur (schematisch) Gendefinition Gen ist DNA-Abschnitt, von dem eine biologische aktive RNA transkribiert werden kann. zu Genen gehören neben transkribierten Bereich auch

Mehr

KV: DNA-Replikation Michael Altmann

KV: DNA-Replikation Michael Altmann Institut für Biochemie und Molekulare Medizin KV: DNA-Replikation Michael Altmann Herbstsemester 2008/2009 Übersicht VL DNA-Replikation 1.) Das Zentraldogma der Molekularbiologie 1.) Semikonservative Replikation

Mehr

Q1 B1 KW 49. Genregulation

Q1 B1 KW 49. Genregulation Q1 B1 KW 49 Genregulation Transkription Posttranskription elle Modifikation Genregulation bei Eukaryoten Transkriptionsfaktoren (an TATA- Box) oder Silencer (verringert Transkription) und Enhancer (erhöht

Mehr

Beschreiben Sie in Stichworten zwei der drei Suppressormutationen, die man in Hefe charakterisiert hat. Starzinski-Powitz, 6 Fragen, 53 Punkte Name

Beschreiben Sie in Stichworten zwei der drei Suppressormutationen, die man in Hefe charakterisiert hat. Starzinski-Powitz, 6 Fragen, 53 Punkte Name Starzinski-Powitz, 6 Fragen, 53 Punkte Name Frage 1 8 Punkte Nennen Sie 2 Möglichkeiten, wie der Verlust von Heterozygotie bei Tumorsuppressorgenen (Z.B. dem Retinoblastomgen) zum klompletten Funktionsverlust

Mehr

Was ist Wirkstoffdesign?

Was ist Wirkstoffdesign? Was ist Wirkstoffdesign? Eine Einführung für Nicht-Fachleute Arzneimittel hat vermutlich schon jeder von uns eingenommen. Vielleicht hat sich der eine oder andere dabei gefragt, was passiert eigentlich

Mehr

Aminosäuren - Proteine

Aminosäuren - Proteine Aminosäuren - Proteine ÜBERBLICK D.Pflumm KSR / MSE Aminosäuren Überblick Allgemeine Formel für das Grundgerüst einer Aminosäure Carboxylgruppe: R-COOH O Aminogruppe: R-NH 2 einzelnes C-Atom (α-c-atom)

Mehr

Lösungsblatt zu Aufbau von Aminosäuren

Lösungsblatt zu Aufbau von Aminosäuren Lösungsblatt zu Aufbau von Aminosäuren 1. Zeichnen Sie die allgemeine Formel einer α-aminosäure, welche am α-c- Atom eine Seitenkette R trägt. 2. Welche der zwanzig natürlich vorkommenden L-α-Aminosäuren

Mehr

DNA, RNA und der Fluss der genetischen Information

DNA, RNA und der Fluss der genetischen Information Vertretung durch Frank Breitling (Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT), Campus Nord; www.imt.kit.edu/529.php) Vorlesungsdoppelstunde am 25.06.2015 Basis der Vorlesung: Stryer, Biochemie, 6. Auflage,

Mehr

27 Funktionelle Genomanalysen Sachverzeichnis

27 Funktionelle Genomanalysen Sachverzeichnis Inhaltsverzeichnis 27 Funktionelle Genomanalysen... 543 27.1 Einleitung... 543 27.2 RNA-Interferenz: sirna/shrna-screens 543 Gunter Meister 27.3 Knock-out-Technologie: homologe Rekombination im Genom der

Mehr