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

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Größe: px
Ab Seite anzeigen:

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

Transkript

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

2 IMPP-Gegenstandskatalog 3 Genetik 3.1 Nukleinsäuren Molekulare Struktur, Konformationen und Funktionen der Desoxyribonukleinsäure (DNA); Exon, Intron Molekulare Strukturen und Funktionen der Ribonukleinsäure (RNA) Genetischer Code 3.2 Umsetzung genetischer Information Transkription der DNA Prozessieren der RNA Translation Regulation der Proteinbiosynthese 3.3 Weitergabe und Verteilung genetischer Information Replikation der DNA Zellzyklus, Mitose, Meiose Meiotische Systeme, Kernphasenwechsel, Generationswechsel Plasmatische Vererbung Parasexuelle (parameiotische) Systeme, Phagen, Plasmide, Resistenzfaktoren 3.4 Veränderungen der genetischen Information Somatische Mutationen, Mutationen der Keimbahn Mutationstypen, Genom-, Chromosomen- und Punktmutationen, Ames-Test Mutagene Faktoren und transponierbare genetische Elemente Umordnung der Gene (Anikörperbildung) 3.5 Grundlagen der Molekularbiologie Techniken der Molekularbiologie Klonierung und Überexpression von Genen

3 Proteinbiosynthese

4 Die eigentliche Proteinbiosynthese erfolgt durch Translation des in DNA bzw. RNA verwendeten Nukleinsäurecodes in die für das Protein spezifische Aminosäuresequenz. Die Translation findet in einem eigenen Organell, dem Ribosom statt. Dabei dienen trnas als Adaptermoleküle. Im Anschluss an die Synthese müssen die Proteine ihre spezifische Raumstruktur annehmen, eventuell mit Cofaktoren ausgerüstet werden und häufig noch weitere posttranslationale Modifikationen durchlaufen.

5 Genetischer Code In einem für ein Protein codierenden Gen auf der DNA ist die Information für dessen Aminosäuresequenz gespeichert. Im Zuge der Transkription wird der kodierende DNA-Strang in mrna umgeschrieben und aus dem Zellkern geschleust. Als Buchstaben des DNA-Codes bzw. RNA-Codes fungieren die 4 Basen Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T) bzw. Uracil (U).

6 Als codierende Einheit für eine der 20 bzw. 21 proteinogenen Aminosäuren dient jeweils eine Sequenz von 3 aufeinanderfolgenden Basen, die als Codon bezeichnet wird. Mit einer Sequenz von drei Basen pro Aminosäuren können allerdings 4³ = 64 Aminosäuren verschlüsselt werden. Es gibt für bestimmte Aminosäuren mehrere verschiedene Codons.

7 Die Kodierung der Aminosäuren (außen) durch die Basentripletts auf der mrna ist von innen (5') nach außen (3') zu lesen.

8

9 Startcodon Das Triplett AUG dient sowohl als Codon für Methionin als auch als Startsignal der Translation, es wird daher auch als Startcodon bezeichnet. Eines der ersten AUG-Tripletts auf der mrna wird das erste Codon, das zu Protein translatiert wird. Welches AUG genau verwendet werden soll, erkennen die Proteine an Signalen in der umliegenden Sequenz.

10 Stopcodon Neben den 61 Aminosäure-codierenden Basentripletts des universellen genetischen Codes gibt es drei Kombinationen von Nukleinbasen, die keine Aminosäuren verschlüsseln, sondern die Proteinsynthese terminieren, die Stopcodons: UAG UAA UGA

11 Während das Codon UGA zumeist als Stop gelesen wird, kann es selten und nur unter bestimmten Bedingungen für eine 21. Aminosäure stehen: Das Selenocystein (Sec). Die Biosynthese und der Einbaumechanismus von Selenocystein in Proteine unterscheidet sich stark von dem aller anderen Aminosäuren: seine Insertion erfordert einen neuartigen Translationsschritt, bei dem ein UGA im Rahmen einer bestimmten Sequenzumgebung und zusammen mit bestimmten Cofaktoren anders interpretiert wird. Hierzu ist eine strukturell einzigartige, Selenocystein spezifische trna (trna Sec ) erforderlich, die bei Vertebraten (Wirbeltiere) mit drei verschiedenen, allerdings verwandten Aminosäuren beladen werden kann: Serin, Selenocystein und Phosphoserin

12 Der genetische Code hat folgende Eigenschaften: Er ist Universal Degeneriert Konservativ Kommafrei (Codons schließen lückenlos aneinander) Nicht überlappend (eine Base ist immer nur Bestandteil eines einzigen Codons)

13 Universal Der genetische Code ist universal, da er für die Verschlüsselung der Aminosäuren sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten gilt. Lediglich bei der mitochondrialen DNA finden sich kleinere Abweichungen.

14 Degeneriert Der genetische Code ist degeneriert. Aufgrund der oben angesprochenen 64 Codon bzw. 61 Codons, die für Aminosäuren verschlüsseln, existieren für alle Aminosäuren außer Tryptophan und Methionin mindestens zwei unterschiedliche Codons.

15 konservativ Der genetische Code ist konservativ. Darunter versteht man, dass sich gewisse Gesetzmäßigkeiten für die Codierung ableiten lassen: Bei den Basen an dritter Position wird lediglich die Unterscheidung zwischen Purin- oder Pyrimidinbase getroffen. Die Base an der zweiten Position entscheidet darüber, ob eine hydrophile oder eine hydrophobe Aminosäure in das Protein eingebaut wird. Mutationen an den verschiedenen Codonpositionen haben unterschiedlich starke Auswirkungen auf die Endstruktur des Proteins.

16 Aminoacyl-tRNA-Moleküle Aminosäuren können nur dann in die Proteinbiosynthese eingehen, wenn sie vorher in einem ATP-verbrauchenden Prozess an die als Adapter agierenden trna-moleküle gebunden werden. Das 3 -Ende mit der Sequenz CCA des jeweiligen trna-moleküls bindet spezifisch eine Aminosäure. Das Anticodon der trna ist dem für die entsprechende Aminosäure codierenden Codon auf der mrna komplementär

17

18 Wobble-Phänomen In den verschiedenen Zellen eines Organismus befinden sich je nach Spezies trna-moleküle (obwohl es eigentlich 61 gibt, die für AS codieren). Die synonymen Triplett-Codons der mrna für jeweils eine AS unterscheiden sich in der Regel an der 3. Stelle. Damit reduziert sich die Zahl der durch eine trna zu unterscheidenden Tripletts auf 30. Die höhere Zahl an trnas kommt dadurch zustande, dass für einige Synonyma verschiedene trnas existieren können. Die Paarung der ersten Base am 5 -Ende des Anticodons mit der entsprechenden dritten Base des Codons ist häufig nicht sehr fest und auch nicht unbedingt spezifisch. Wackeln (engl. to wobble) der Codon-Anticodon- Bindung.

19 Konsequenzen des Wobble-Phänomens sind, dass die Minimalzahl der trna-moleküle bei 31 liegt alle Codon-Anticodon-Wechselwirkungen etwa gleich stark und etwas schwächer als klassische Basenpaarungen sind. Dies ist wichtig für die Aufrechterhaltung der hohen Geschwindigkeit der Proteinbiosynthese, die neben der schnellen Erkennung von Anticodon und Codon auch von der raschen Lösung der Wasserstoffbrückenbindung zwischen den Basen abhängig ist. Somit ist das Wobble-Phänomen ein Kompromiss zwischen Schnelligkeit und Sicherheit der Proteinbiosynthese.

20 Bildung der Aminoacyl-tRNA-Moleküle Die Beladung der einzelnen trnas mit Aminosäuren ist ein enzymkatalysierter Prozess. Für jede proteinogene Aminosöure existiert eine spezifische Aminoacyl-tRNA-Synthetase. Diese Enzyme sind zusätzlich mit einer Hydrolase-Aktivität ausgestattet, um eventuell falsch angeknüpfte Aminosäuren wieder vom trna-molekül zu entfernen.

21 Die Synthese erfolgt in zwei Teilschritten: Im ersten Schritt wird die Aminosäure aktiviert, indem die Carboxylgruppe der Aminosäure unter Abspaltung von Pyrophosphat mit einem Molekül ATP reagiert. Im zweiten Schritt greift die freie 3 -OH-Gruppe am 3 -Ende der trna die aktivierte Aminosäure an, sodass unter Abspaltung von AMP ein Aminoacyl-tRNA-Molekül entsteht.

22 Ort der Proteinbiosynthese Die für die Proteinbiosynthese verantwortlichen Organellen sind die sog. Ribosomen. Ribosomen kommen bei Prokaryoten im Cytosol, bei Eukaryoten sowohl frei im Cytosol als auch an das endoplasmatische Reticulum gebunden vor. ( raues ER)

23 Cytosolische Proteine werden an freien Ribosomen im Cytosol synthetisiert.

24 Sekretorische und Membranproteine werden am ER synthetisiert.

25 Membranproteine und sekretorische Proteine werden cotranslational in das Lumen des rauen ER transportiert. Zur Erkennung dient eine N-terminal gelegene Signalsequenz aus ca. 30 AS. Die Synthese startet also primär an freien Ribosomen, die bei Vorhandensein dieser Sequenz zum rer wandern. Proteine, die ohne Signalsequenz synthetisiert werden, verbleiben im Cytosol.

26 Aufbau der Ribosomen Ribosomen können per Zentrifugation in eine kleine und eine große Untereinheit aufgeteilt werden, wobei auch hier Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten festgestellt werden können. Diese werden als unterschiedliche Sedimentationskonstanten angegeben: Prokaryoten: 70S-Ribosomen (50S und 30S) Eukaryoten: 80S-Ribosomen (60S und 40S) Hierbei ist zu beachten, dass Eukaryoten in den Mitochondrien und Plasmiden ebenfalls 70S- Ribosomen besitzen.

27 Für die Funktion der Ribosomen sind folgende Positionen wichtig: Bindungsstelle für mrna Zwei unterschiedliche Bindungsstellen für beladenen trna-moleküle. Diese werden als Peptidyl- und Aminoacyl-Stelle (bzw. P- und A-Stelle) bezeichnet. Eine Bindungsstelle für die leere trna, die auch als E- Stelle (exit-stelle) bezeichnet wird. Eine Peptidyltransferase-Stelle Außerdem Bindungsstellen für regulatorsiche Faktoren.

28

29 Translation Analog zu Replikation und Transkription wird auch die Translation in drei Phasen unterteilt: Initiation Elongation Termination

30 Initiationsphase der Translation Als erstes bindet die Starter-Aminoacyl-tRNA an den Initiationsfaktor 2 (IF2). Die Starter-Aminosäure ist immer Methionin. Das entsprechende trna-molekül hat im Anticodon die Sequenz CAU, welche zum Startcodon AUG komplementär ist. Bei Prokaryoten wird zusätzlich das freie Aminoende des Methionins formyliert.

31 IF 2 ist ein G-Protein (Guaninnukleotid-bindendes Protein siehe auch G-Protein gekoppelte Rezeptoren). Aktiviert ist es mit GTP beladen und in der Lage, Aminoacyl-tRNA zu binden. Der gebildete Komplex lagert sich anschließend an die kleine 40S-Untereinheit an. Die kleine 40S-Untereinheit muss zu diesem Zweck allerdings zuerst durch Bindung der Initiationsfaktoren IF-1 und IF-3 aktiviert werden. Analoger Verlauf bei Prokaryoten.

32 Der weitere verlauf der Initiationsphase unterscheidet sich bei Eukaryoten und Prokaryoten teilweise. Eukaryoten: Der Initiationsfaktor IF-4 assoziiert an die Cap-Struktur der mrna (5 -Ende) und bindet anschließend die mrna an die kleine 40S-Untereinheit. Danach wird die mrna zusammen mit IF-1 nach dem ersten Startcodon AUG vom 5 -Ende abgesucht und auf die P-Stelle positioniert. Da die eukaryotische mrna aufgrund der Prozessierung und des Transports aus dem Zellkern genug Zeit hat, um komplexere Sekundärstrukturen auszubilden, werden für die Positionierung Helicasen benötigt.

33 Eukaryoten: Anschließend lagert sich unter GTP-Verbrauch die große 60S-Untereinheit an. IF-2 und IF-5 sind mit GTP beladen, das nun in GDP und anorganisches Phosphat gespalten werden. Zur Regeneration der beiden Initiationsfaktoren stehen Katalysatoren bereit, die die Abspaltung von GDP erleichtern und eine Neubeladung der Moleküle mit GTP ermöglichen. Vom entstandenen vollständigen 80S-Ribosom dissoziieren anschließend IF-1 und IF-3 ab. Es entsteht ein Tunnel durch die 60S-Untereinheit, durch den später die sich bildende Peptidkette verläuft.

34 Prokaryoten: Die Unterscheidung des Startcodons von den anderen AUG-Tripletts erfolgt durch eine Sequenz, die sich 4-10 Basen vor dem Startcodon befindet, die sog. Ribosomenbindestelle (Shine-Dalgarno-Sequenz GGAGA) Für diese Sequenz existiert eine komplementäre Sequenz auf der rrna der kleinen 30S-Untereinheit. Die Bindung des Komplexes aus mrna und IF-2 erfolgt durch Interaktion der rrna mit der Shine-Dalgarno- Sequenz. Die mrna wird analog zu den Eukaryoten auf der P-Stelle positioniert.

35 Prokaryoten: Nachdem die mrna positioniert wurde, lagert sich ebenfalls die große Untereinheit (50S) unter Abspaltung der bei den Eukaryoten angesprochenen Initiationsfaktoren an und vervollständigt das Ribosom. Dabei bildet sich analog ein Tunnel durch die 50S-Untereinheit, durch den später die sich bildende Peptidkette verläuft.

36 Elongationsphase der Translation Die Elongationsphase läuft bei Eukaryoten und Prokaryoten identisch ab. Wichtig sind an dieser Stelle der Translation die drei Bindungsstellen für trna am Ribosom: P-Stelle A-Stelle E-Stelle

37 1. Schritt: Beladung Zu Beginn der Elongation ist die Starter- Aminoacyl-tRNA an der P-Stelle des Ribosoms gebunden. Im ersten Schritt der Elongation muss die die freie A-Stelle mit der Aminoacyl-tRNA besetzt werden, deren Anticodon zum nächstfolgenden Basentriplett der mrna komplementär ist.

38 Die Beladung wird bei den Eukaryoten durch den Elongationsfaktor 1 (EF-1) und den Prokaryoten analog EF- Tu katalysiert. EF-1 und EF-Tu sind G-Proteine. In der aktiven Form ist EF-1 (bzw. EF-Tu) mit GTP beladen und kann ein Aminoacyl-tRNA-Molekül binden und auf der mrna positionieren. Anschließend kann die trna unter Spaltung von GTP zu GDP und Phosphat und Entlassung der trna vom jeweiligen Elongationsfaktor an das Ribosom gebunden werden. Die Entlassung kann nur bei einer korrekten Paarung zwischen Codon und Anticodon stattfinden, eine falsche trna kann also nicht an das Ribosom gebunden werden ( proof-reading).

39

40 2. Schritt: Transpeptidierung Die freie Aminogruppe der auf der A-Stelle gebundenen Aminosäure greift nun das Carbonyl-C- Atom der auf der P-Stelle lokalisierten Aminosäure an. Dies führt unter Knüpfung einer Peptidbindung (entspricht Säureamidbindung) zur Lösung der Aminosäure von der trna auf der P-Stelle. Diese Reaktion verläuft spontan unter Katalyse der rrna des Ribosoms. Das Ribosom ist ein Ribozym (siehe Bio-Katalysatoren) Das neusynthetisierte Peptid befindet sich nun an der A-Stelle.

41

42 3. Schritt: Translokalisation Während der Translokalisation rutscht das Ribosom um genau ein Basentriplett weiter, dadurch gelangt das synthetisierte Peptid von der A-Stelle auf die P-Stelle. Die A-Stelle ist nun für die Beladung mit der nächsten Aminoacyl-tRNA bereit. Auf der E-Stelle befindet sich die leere trna und wird von ihr freigesetzt.

43 Für die Translokalisation wird wieder ein Elongationsfaktor benötigt. Bei den Eukaryoten ist es EF-2 und bei den Prokaryoten EF-G. Beide sind G-Proteine. Die Translokalisation verläuft unter Hydrolyse von GTP, mit dem beide Elongationsfaktoren in der aktiven Form beladen sind.

44

45 Eukaryotische Elongationsphase

46 Prokaryotische Elongationsphase

47 Translation am rauen ER

48 Terminationsphase der Translation Die Termination der Translation wird ausgelöst, sobald ein Stoppcodon an die A- Stelle kommt. Die Termination verläuft bei Eukaryoten und Prokaryoten identisch. Die Stoppcodons werden nicht von trnas erkannt. Stattdessen werden sie von sog. Release Factors erkannt (RF-1 erkennt UAA und UAG, RF-2 erkennt UAA und UGA)

49 Der entsprechende RF bindet zusammen mit GTP an das Ribosom. Dadurch überträgt die Peptidyltransferase die Peptidkette von der P-Stelle nicht auf die A-Stelle sondern auf H 2 O. Die Peptidkette wird freigesetzt und gleichzeitig unter Spaltung des an den RF gebundenen GTP die unbeladene trna von der P-Stelle abgegeben. Anschließend zerfällt das Ribosom in seine Untereinheiten.

50 Polysomen Als Polysom oder Polyribosom wird die Aufreihung vieler Ribosomen an der zu transferierenden mrna während der Proteinsynthese im Cytoplasma bezeichnet. Dabei liegen die Ribosomen entweder frei im Cytoplasma vor, oder sind an das Endoplasmatische Retikulum (ER) gebunden, so dass das fertige Protein während des Translationsprozesses in das ER hineingeschleust wird. Polysomen sind Ausdruck des Mechanismus der Translation, bei dem dieselbe mrna mehrfach, praktisch gleichzeitig, abgelesen wird und daher von einem mrna-molekül viele Proteine erzeugt werden können.

51

52 Translation, und dann? nach Translation: Proteinfaltung und Modifizierung (Glycosylierung, Anheftung von Lipidankern, Modifikation einzelner AS-Seitenketten, Anheftung von Cofaktoren, Spleißen, etc.) Spleißen kann auch nach der Translation, auf Proteinebene, ablaufen Proteine, die gespleißt werden, setzen sich aus sog. Exteinen und Inteinen zusammen Spleißung: Peptid wird herausgeschnitten und die freiwerdenden Enden werden verknüpft Proteinspleißen v. a. bei DNA-Polymerasen, Helicasen, Topoisomerasen

53 Inhibitoren der Translation Streptomycin: Verhindert Initiation Paromomycin: Erhöht ribosomale Fehlerrate durch Bindung an 30S-Untereinheit Tetracycline: Binden an 30S-Untereinheit, blockieren Anheftung der Aminoacyl-tRNA Chloramphenicol: Blockiert Peptidyltransferase Erythromycin: Hemmt Translokation, bindet an 50S- Untereinheit Puromycin: Analogon der Aminoacyl-tRNA und sorgt für vorzeitigen Kettenabbruch in Pro- und Eukaryonten Diphtherietoxin: Hemmt Translokation durch Inaktivierung von EF-2

54 Vergleich Genexpression Prokaryonten Eukaryonten Genaufbau Prokaryonten Gene enthalten nur codierende Sequenzen Eukaryonten Mosaikgene enthalten Exons (codierend) und Introns (nichtcodierend) räumliche Organisation (Kompartimentierung) Transkription und Translation finden im Cytoplasma statt Transkription findet im Zellkern statt, die Translation im Cytoplasma zeitliche Organisation Translation beginnt, bevor die Transkription beendet ist Translation beginnt nach Abschluss der Transkription Reifung der mrna mrna wird ohne Modifizierung translatiert prä-mrna wird durch Spleißen, Capping und Anheften des Poly(A)- Schwanzes prozessiert DNA-Aufbau DNA enthält keine Stützproteine (Histone) DNA enthält Histone (Nucleo-Histon- Komplexe) Ribosomenaufbau 70S: 50S- + 30S-Untereinheiten 80S: 60S- + 40S-Untereinheiten

55 Regulation der Proteinbiosynthese Die Kontrolle der Proteinbiosynthese bzw. Genexpression erfolgt auf verschiedenen Ebenen: Transkriptionskontrolle RNA-Prozessierungskontrolle RNA-Transport- und Lokalisationskontrolle Translationskontrolle mrna-degradierungskontrolle Proteinaktivitätskontrolle

56 Regulation der Transkription Die häufigste Form der Expressionskontrolle erfolgt während der Transkriptionsphase, bevorzugt im Stadium der Initiation. Im folgenden soll dies am Beispiel des lac- Operons bei Prokaryoten verdeutlicht werden.

57 Aufbau eines Operons Ein Operon ist eine Funktionseinheit der DNA von Prokaryoten und manchen Eukaryoten, bestehend aus Promotor, Operator(en) und mehreren (Struktur-)Genen, die für Proteine mit typischerweise verwandten Funktionen codieren. Abhängig vom jeweiligen Operon können verschiedene regulatorische Proteine (Repressoren bzw. Aktivatoren) mit den Operatoren in Wechselwirkung treten und dadurch die Transkription der Gene im Operon an- oder abschalten. Auf diese Weise wird die Synthese der betreffenden mrna (messenger-rna) und damit indirekt der codierten Proteine durch Translation dieser mrna aktiviert oder gehemmt.

58 lac-operon Das lac-operon (lactose-operon) spielt sowohl beim Transport, als auch beim Abbau von Lactose in Bakterien eine wichtige Rolle. Das Operon besteht aus einem Promotor (P), einem Operator (O) und drei Strukturgenen (Z, Y, A) Das Repressorgen i enthält Informationen zur Bildung eines Repressors, gehört allerdings nicht zum lac- Operon.

59 Das lacz-strukturgen codiert für das Enzym β- Galactosidase (LacZ). Dieses Enzym spaltet Lactose hydrolytisch in Galactose und Glucose und erschließt das Disaccharid somit als Nahrungsquelle für das Bakterium. Außerdem kann es Lactose zu Allolactose isomerisieren.

60 Das lacy-gen codiert für ein Transportprotein namens β-galactosid-permease (LacY), welches die Aufnahme von Lactose in die Zelle ermöglicht. Das laca-gen codiert für das Enzym β- Galactosid-Transacetylase. Es ist nicht für den Lactoseabbau notwendig, und seine Funktion ist nicht endgültig geklärt.

61

62 Regulation des lac-operons Die drei Proteine des lac-operon werden erst dann exprimiert, wenn Lactose im Umgebungsmedium vorhanden ist und es keine für die Zelle günstigere Energiequelle gibt wie beispielsweise Glucose gibt. Ein System aus negativer und positiver Regulation steuert den Abbau der effizientesten Energiequelle. Das lac-operon wird sowohl negativ durch einen Repressor, als auch positiv durch einen Aktivator reguliert. Zusätzlich kontrolliert der Mechnismus des Induktor- Ausschlusses (inducer exclusion) die Aktivität der Lac- Permease.

63 Negative Regulation Die negative Regulation des lac-operons erfolgt durch einen lac- Repressor, dem LacI-Protein. Dies ist ein Protein, welches am Operator binden kann. Sobald sich der Repressor an die DNA angelagert hat, ist eine Expression der nachfolgenden Strukturgene nicht mehr möglich. Der Repressor seinerseits wird von einem Regulatorgen, dem laci- Gen, codiert. Dieses Gen liegt separat oberhalb des lac-operons und wird von einem eigenen, konstitutiven Promoter exprimiert. Da der Repressor mit hoher Affinität an die Operatoren bindet, ist der Promotor nahezu ständig reprimiert. In diesem Zustand kommt es kaum zur Genexpression. Es wird nur so viel exprimiert, wie für eine zukünftige Induktion an Proteinen notwendig ist. Der Vorteil dieser negativen Regulation besteht darin, dass, solange keine Lactose verstoffwechselt werden muss, auch keine Enzyme für ihren Abbau bereitgestellt werden müssen.

64 Positive Regulation Verantwortlich für die positive Regulation des lac- Operons ist ein Aktivatorprotein, das CAP (catabolite activator protein). Allerdings ist die CAP-Aktivität von der Konzentration von camp direkt abhängig. Nur wenn diese beiden Stoffe aneinander binden, können sie die Genexpression positiv beeinflussen. Sie lagern sich an die DNA an und wechselwirken direkt mit der RNA-Polymerase. Dadurch wird die Affinität der RNA-Polymerase zum Promotor deutlich erhöht. Es sind also drei Elemente für diese positive Regulation des lac-promotors notwendig: das CAP-Protein, camp und eine CAP-Bindungsstelle im lac-promotor.

65 Einfluss von Lactose Ist Lactose als Energielieferant das effizienteste Substrat in der Umgebung der Zelle, wird sie durch die β-galactosid-permease in die Zelle verbracht. Dort wird sie teilweise durch β-galactosidase in Allolactose umgewandelt. Dies bedeutet, dass die Gal-β-1,4-Glc- Bindung in eine Gal-β-1,6-Glc-Bindung überführt wird. In dieser Form ist nun eine Anlagerung an den Repressor LacI möglich. Durch diese Anlagerung verändert sich die Konformation des Repressors und er löst sich vom Operator. Allolactose ist somit ein Induktor des lac-operons. Nun kann die RNA-Polymerase mit der Transkription beginnen. Durch die nachfolgende Translation werden weitere Moleküle Lac- Permease und β-galactosidase bereitgestellt. So kann Lactose dauerhaft als Substrat genutzt werden, bis dieses aufgebraucht ist, oder eine bessere Energiequelle zur Verfügung steht.

66 Einfluss der Glucose Es ist für die Zelle von Vorteil, die Glucose der Lactose als Substrat vorzuziehen. Demnach muss die Präsenz von Glucose den Abbau der Lactose hemmen. Der Transport von Ghlucose in die Zelle induziert eine Hemmung der Lactose-Permease, wodurch keine Lactose in die Zelle transportiert wird und das lac-operon inaktiviert bleibt. So kommt es auch bei Anwesenheit von Lactose kaum zur Genexpression, und die Glucose wird bevorzugt abgebaut.

67

68 Regulation bei Eukaryoten Die Regulation ist ein komplexerer Prozess als bei Prokaryoten. Dabei wird an verschiedenen Stellen der Proteinbiosynthese eingegriffen. (Transkription, Prozessierung, Transport aus dem Zellkern oder Translation). Die Regulation der Proteinbiosynthese erfolgt meist ebenfalls schon auf der Stufe der Transkription. Wichtige regulatorische Einheiten sind dabei Promotoren, Enhancer, Silencer und diverse Transkriptionsfaktoren.

69 Regulation der Translation Über die Regulation der Proteinbiosynthese während der Translation ist nur wenig bekannt. Sie findet meist in den Stadien der Initiation und Termination statt. Der Abbau der mrna kann ebenfalls ein Teil der Regulation darstellen.

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

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

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

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

In den Proteinen der Lebewesen treten in der Regel 20 verschiedene Aminosäuren auf. Deren Reihenfolge muss in der Nucleotidsequenz der mrna und damit

In den Proteinen der Lebewesen treten in der Regel 20 verschiedene Aminosäuren auf. Deren Reihenfolge muss in der Nucleotidsequenz der mrna und damit In den Proteinen der Lebewesen treten in der Regel 20 verschiedene Aminosäuren auf. Deren Reihenfolge muss in der Nucleotidsequenz der mrna und damit in der Nucleotidsequenz der DNA verschlüsselt (codiert)

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

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

PROTEINBIOSYNTHESE "Das zentrale Dogma der Molekularbiologie"

PROTEINBIOSYNTHESE Das zentrale Dogma der Molekularbiologie PROTEINBIOSYNTHESE "Das zentrale Dogma der Molekularbiologie" Die für die Synthese von Eiweißstoffen notwendigen Schritte sind: (1) Replikation der DNA: Vor jeder Zellteilung wird die gesamte zelluläre

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

Promotor kodierende Sequenz Terminator

Promotor kodierende Sequenz Terminator 5.2 Genexpression Sequenz in eine RNA-Sequenz. Die Enzyme, die diese Reaktion katalysieren, sind die DNA-abhängigen RNA-Polymerasen. Sie bestehen aus mehreren Untereinheiten, die von den Pro- bis zu den

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

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

Transkription und Translation sind in Eukaryoten räumlich und zeitlich getrennt. Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Transkription und Translation sind in Eukaryoten räumlich und zeitlich getrennt. Abb. aus Stryer (5th Ed.) Transkription und Translation sind in Eukaryoten räumlich und zeitlich getrennt Die Initiation der Translation bei Eukaryoten Der eukaryotische Initiationskomplex erkennt zuerst das 5 -cap der mrna und

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

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

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

Was ist der Promotor? Antwort: Eine spezielle Nucleotidsequenz auf der DNA, an der die RNA-Polymerase bindet um die Transkription zu starten.

Was ist der Promotor? Antwort: Eine spezielle Nucleotidsequenz auf der DNA, an der die RNA-Polymerase bindet um die Transkription zu starten. Was ist der Promotor? Antwort: Eine spezielle Nucleotidsequenz auf der DNA, an der die RNA-Polymerase bindet um die Transkription zu starten. Wie bezeichnet man den Strang der DNA- Doppelhelix, der die

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

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

Molekularbiologie 6c Proteinbiosynthese. Bei der Proteinbiosynthese geht es darum, wie die Information der DNA konkret in ein Protein umgesetzt wird

Molekularbiologie 6c Proteinbiosynthese. Bei der Proteinbiosynthese geht es darum, wie die Information der DNA konkret in ein Protein umgesetzt wird Molekularbiologie 6c Proteinbiosynthese Bei der Proteinbiosynthese geht es darum, wie die Information der DNA konkret in ein Protein umgesetzt wird 1 Übersicht: Vom Gen zum Protein 1. 2. 3. 2 Das Dogma

Mehr

Molekulargenetik Biologie am Inhaltsverzeichnis Die Begriffe DNA, Nukleotid, Gen, Chromosom und Epigenom definieren...

Molekulargenetik Biologie am Inhaltsverzeichnis Die Begriffe DNA, Nukleotid, Gen, Chromosom und Epigenom definieren... Molekulargenetik Inhaltsverzeichnis Die Begriffe DNA, Nukleotid, Gen, Chromosom und Epigenom definieren... 2 Beschreiben, wie die DNA aufgebaut ist... 3 Den Ablauf der Replikation erklären und dabei die

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

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

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

Biologie für Mediziner

Biologie für Mediziner Biologie für Mediziner - Zellbiologie 1 - Zellkern Endoplasmatisches Retikulum Golgi-Apparat Eukaryoten: Kompartimentierung Zellkern: Aufbau umgeben von einer Doppelmembran äussere Membran geht direkt

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

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

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

Genaktivierung und Genexpression

Genaktivierung und Genexpression Genaktivierung und Genexpression Unter Genexpression versteht man ganz allgemein die Ausprägung des Genotyps zum Phänotyp einer Zelle oder eines ganzen Organismus. Genotyp: Gesamtheit der Informationen

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

Transkription Teil 2. - Transkription bei Eukaryoten -

Transkription Teil 2. - Transkription bei Eukaryoten - Transkription Teil 2 - Transkription bei Eukaryoten - Inhalte: Unterschiede in der Transkription von Pro- und Eukaryoten Die RNA-Polymerasen der Eukaryoten Cis- und trans-aktive Elemente Promotoren Transkriptionsfaktoren

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

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

Proteinbiosynthese: Transkripion:

Proteinbiosynthese: Transkripion: Proteinbiosynthese: - Basensequenz der DNA wird in die Basensequenz der RNA übersetzt (Transkription) - Übersetzen der mrna in die spezifische Aminosäuresequenz (Translation) - Bei Eukaryoten sind Transkription

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Genetik für Ahnungslose

Genetik für Ahnungslose Genetik für Ahnungslose Eine Einstiegshilfe für Studierende von Michaela Aubele Mit 50 Abbildungen, 29 Tabellen S. Hirzel Verlag Stuttgart VII Inhalt Vorwort V 1 Die kleinste Einheit des Lebens - die Zelle

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

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

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

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

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

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

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

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

Genexpression und Genregulation in Prokaryoten

Genexpression und Genregulation in Prokaryoten Genexpression und Genregulation in Prokaryoten Genregulation: Mechanismen bakterieller Genregulation, Grundbegriffe: nicht alle Gene eines Bakteriums sind ständig aktiv deren Induktion der Expression erfolgt

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

I Allgemeine Grundlagen und Präanalytik

I Allgemeine Grundlagen und Präanalytik I Allgemeine Grundlagen und Präanalytik Leitfaden Molekulare Diagnostik. Herausgegeben von Frank Thiemann, Paul M. Cullen und Hanns-Georg Klein Copyright 2006 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

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

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

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

Antibiotika sind oft Inhibitoren der Genexpression

Antibiotika sind oft Inhibitoren der Genexpression Antibiotika sind oft Inhibitoren der Genexpression Inhibitoren der Transkription: Rifampicin, Actinomycin α-amanitin Inhibitoren der Translation: Puromycin, Streptomycin, Tetracycline, Chloramphenicol

Mehr

Zentrales Dogma der Biochemie Zyklus eines Retrovirus Der Fluss der genetischen Information verläuft von der DNA zur RNA zum Protein. Zumindest bis 19

Zentrales Dogma der Biochemie Zyklus eines Retrovirus Der Fluss der genetischen Information verläuft von der DNA zur RNA zum Protein. Zumindest bis 19 Unterschiede DNA < > RNA Posttranskriptionale Veränderungen EML BIORUNDE DNA/RNA II Zentrales Dogma der Biochemie Der Fluss der genetischen Information verläuft von der DNA zur RNA zum Protein. Outline

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

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

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

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

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

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

Studienprojekt DaMocles. Puromycin. von J. Primozic, A. Röblitz, M. Schorstein, D. Seelinger, Candeniz Simsek

Studienprojekt DaMocles. Puromycin. von J. Primozic, A. Röblitz, M. Schorstein, D. Seelinger, Candeniz Simsek Studienprojekt DaMocles 1. Einleitung von J. Primozic, A. Röblitz, M. Schorstein, D. Seelinger, Candeniz Simsek ist ein Nucleosid-Antibiotikum, das erstmals 1954 aus der Bakterien-Gattung Streptomycin

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

Ausbildung zum Bienenwirtschaftsmeister Mai 2012 Christian Boigenzahn

Ausbildung zum Bienenwirtschaftsmeister Mai 2012 Christian Boigenzahn Einführung in die Grundlagen der Genetik Ausbildung zum Bienenwirtschaftsmeister Mai 2012 Christian Boigenzahn Molekularbiologische Grundlagen Die Zelle ist die grundlegende, strukturelle und funktionelle

Mehr

HORMONE!!! Synthese von Peptid- und Proteohormone

HORMONE!!! Synthese von Peptid- und Proteohormone Synthese von Peptid- und Proteohormone Synthese von Peptid- und Proteohormone: der Anfang ist die Erstellung der mrna für das jeweilige Hormon! (jetzt wissen wir auch wofür wir die Nukleinsäuren gelernt

Mehr

Inhaltsverzeichnis. Teil I Die chemischen Grundlagen des Lebens. Teil II Die Zelle. Vorwort... 1 Einführung: Schlüsselthemen der Biologie...

Inhaltsverzeichnis. Teil I Die chemischen Grundlagen des Lebens. Teil II Die Zelle. Vorwort... 1 Einführung: Schlüsselthemen der Biologie... Inhaltsverzeichnis Vorwort............................................... 1 Einführung: Schlüsselthemen der Biologie............................... 1 1.1 Theorien und Konzepte verbinden die Disziplinen

Mehr

Einstieg: Fortpflanzung

Einstieg: Fortpflanzung Einstieg: Fortpflanzung Wozu ist Sex gut? - Nachkommen werden gezeugt --> Erhalt der Spezies. - Es entstehen Nachkommen mit Merkmalen (z.b. Aussehen), die denen von Vater und Mutter ähneln. Beide Eltern

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

Gene, Umwelt & Verhalten II: Molekulare Genetik

Gene, Umwelt & Verhalten II: Molekulare Genetik Gene, Umwelt & Verhalten II: Molekulare Genetik 1. Struktur und Funktion der DNA 2. Die Vervielfältigung der genetischen Information 2.1 Replikation innerhalb des Zellzyklus 2.2 Entstehung von Keimzellen

Mehr

Unterschied Tiere, Pflanzen, Bakterien u. Pilze und die Zellorganellen

Unterschied Tiere, Pflanzen, Bakterien u. Pilze und die Zellorganellen Unterschied Tiere, Pflanzen, Bakterien u. Pilze und die Zellorganellen Die Organellen der Zelle sind sozusagen die Organe die verschiedene Funktionen in der Zelle ausführen. Wir unterscheiden Tierische

Mehr

Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie

Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie WS2017/2018 Prof. Dr. Hanns Häberlein Institut für Biochemie und Molekularbiologie haeberlein@uni-bonn.de Allgemeines Vorlesung für 2. und 3. Semester, gedacht

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

Genregulation in Bakterien. Das LAC Operon

Genregulation in Bakterien. Das LAC Operon Genregulation in Bakterien Das LAC Operon Der Fluss der genetischen Information Transkription Translation DNA mrna Protein Replikation (Reverse Transkription) Modifikation DNA Funktionelles Protein Horizontaler

Mehr

Zusammenfassung Biologie Molekulargenetik

Zusammenfassung Biologie Molekulargenetik die Versuche von Griffith und Avery beschreiben und interpretieren können Gemeinsamkeit der Proteine und Nukleinsäuren: langkettige, unverzweigte Moleküle Bakterium: Streptococcus pneumoniae (S-Zellen

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

Glossar Bio- Gentechnologie

Glossar Bio- Gentechnologie Glossar Bio- Gentechnologie Aminosäuren Organische Verbindungen, die als charakteristisches Merkmal sowohl eine Aminogruppe als auch eine Carboxylgruppe besitzen. Die 20 sogenannten "natürlichen" Aminosäuren

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

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

Antibakterielle Naturstoffe in der medizinischen Chemie

Antibakterielle Naturstoffe in der medizinischen Chemie OC 07-Vortrag Antibakterielle Naturstoffe in der medizinischen Chemie Tobias Geid Schlagwort: Selektive Toxizität (Paul Ehrlich) 1 Unterschiede zwischen menschlicher (eukaryotischer) und bakterieller (prokaryotischer)

Mehr

Eukaryontische DNA-Bindedomänen

Eukaryontische DNA-Bindedomänen 1. Viele eukaryotische (und auch prokaryotische) Transkriptionsfaktoren besitzen eine DNA-bindende Domäne, die an eine ganz bestimmte DNA- Sequenz binden kann. Aufgrund von Ähnlichkeiten in der Struktur

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

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

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

Transkription bei Prokaryoten

Transkription bei Prokaryoten 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.

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

Informationsgehalt von DNA

Informationsgehalt von DNA Informationsgehalt von DNA Welche Themen werden behandelt? Gene Code, Genorganisation Signale in DNA Detektion von Genen Genome Genomorganisation Nukleotidmuster Junk DNA 2 DNA als Informationsträger 3

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

2. Stofwechsel. 2.8 Proteinbiosynthese

2. Stofwechsel. 2.8 Proteinbiosynthese 2. Stofwechsel 2.8 Proteinbiosynthese Die Proteinbiosynthese ist ein biochemischer Prozess. Von einem Abschnitt der Desoxynucleinsäure (DNA, A für engl. acid) werden nach Transkription und Translation

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

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

Inhaltsverzeichnis. Teil I: Grundlagen. 1. Lebensformen: Zellen mit und ohne Kern Proteine: Ein Überblick in Stichwörtern 37 VII

Inhaltsverzeichnis. Teil I: Grundlagen. 1. Lebensformen: Zellen mit und ohne Kern Proteine: Ein Überblick in Stichwörtern 37 VII VII Inhaltsverzeichnis Teil I: Grundlagen 1. Lebensformen: Zellen mit und ohne Kern 3 Eukaryoten 4 Prokaryoten 6 Literatur 7 2. DNA: Träger der genetischen Information 9 Bausteine: Nucleotide 9 Doppelhelix

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