Anabole Prozesse in der Zelle

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1 Anabole Prozesse in der Zelle DNA Vermehrung RNA Synthese Protein Synthese Protein Verteilung in der Zelle Ziel: Zellteilung (Wachstum) und Differenzierung (Aufgabenteilung im Organismus) Struktur und Funktion der DNA Wiederholung Nucleotide 1

2 Nucleotide Nucleotide sind die Untereinheiten der Nucleinsäuren. Sie bestehen aus einer N-haltigen Base, einer Pentose und Phosphat. Die Base hängt am C-1 der Pentose. ZUCKER Basen der Nucleinsäuren Purinbasen: Imidazol Pyrimidinbasen: GW2014 2

3 Zucker (Pentosen) der Nucleinsäuren ( )-Ribose (in Ribonucleinsäuren) Furan Furanose ( )-Desoxyribose (in Desoxyribonucleinsäuren) Die Nummern der Kohlenstoffatome im Zucker enthalten einen Hochstrich. Man spricht daher z.b. vom 5-Strich-C-Atom (engl. 5 prime C atom) 2015 Nucleoside und Nucleotide BASE + ZUCKER = NUCLEOSID ZUCKER BASE BASE + ZUCKER + PHOSPHAT = NUCLEOTID BASE ZUCKER 3

4 Nomenklatur der Nucleotide Base Nucleosid Abk. Adenin Adenosin A in DNA und RNA Guanin Guanosin G in DNA und RNA Cytosin Cytidin C in DNA und RNA Uracil Uridin U nur in RNA Thymin Thymidin T nur in DNA Nucleotide werden durch drei Großbuchstaben abgekürzt. Z.B.: AMP = Adenosin-Monophosphat UDP = Uridin-Diphosphat ATP = Adenosin-Triphosphat datp = Desoxy-Adenosin-Triphosphat GW2015 Phosphate Phosphat ist normalerweise an die 5 -Hydroxylgruppe gebunden. Es gibt Mono-, Di, und Triphosphate. Phosphat verleiht dem Nucleotid eine negative Ladung. 5 C-Atome der Pentose 1 Ester-Bindung z.b AMP 1 Ester und 1 Anhydrid-Bindung z.b ADP z.b ATP 1 Ester und 2 Anhydrid-Bindungen 4

5 Struktur und Funktion der DNA Nucleinsäuren Nucleotide werden durch eine Phospho-Diesterbindung zwischen dem 5 und dem 3 C-Atom zu Nucleinsäuren verknüpft: 5 -Ende der Kette BASE BASE ZUCKER ZUCKER ZUCKER BASE Phospho- Diesterbindung BASE Unter Abspaltung ZUCKER des Diphosphates von den Triphosphaten! 3 -Ende der Kette GW2014 5

6 Die lineare Sequenz der Nucleotide in einer Nucleinsäure wird durch einen Ein-Buchstaben-Code abgekürzt, das 5 Ende der Kette steht links. z.b. 5 - AGTATTGCTATGCGATTTGC-3 GW2016 Struktur der DNA 1953 Watson & Crick 05_02_DNA.jpg Siehe auch: GW2014 6

7 Komplementäre Basenpaare in DNA 05_06_compl_pairs.jpg DNA Doppelhelix 05_07_base pairing.jpg 7

8 Einschnitt, Furche 05_08_major_minor_gr.jpg Nachweis, dass die DNA der Träger der Information ist Avery MacLeod McCarty experiment smooth Oswald Avery, 1943 Streptococcus pneumoniae rough Ab _03_Griffith.jpg GW2014 8

9 Nachweis, dass die DNA der Träger der Information ist Avery MacLeod McCarty experiment GW

10 05_04_Avery_MacLeod.jpg Übertragung der Information von den Genen auf die Proteine 05_10_Genes_info.jpg Das Gen kodiert eine Funktionseinheit, diese, das Protein führt die Funktion aus

11 DNA - Replikation Prinzip der Komplementarität Semi-konservative Redublikation Zellzyklus - Zellteilung Dauer ca. 8 Stunden

12 06_02_DNA template.jpg DNA Strang als Matrize 06_10_5prime_3prime.jpg Synthese : nur von 5 nach 3 12

13 DNA Replikation Figure 5-2 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 06_04_replic.rounds.jpg DNA Replikation Nicht so in manchen Stammzellen! GW

14 Origin of replication (ORI) 06_05_replic.origin.jpg Replikations-Initiationsproteine öffnen Replikationsursprünge, dort entstehen Replikationsgabeln GW2014 Primase Polymerase I Polymerase III Figure 5-25 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 14

15 06_09_Replic.forks.jpg Replikationen in beiden Richtungen!!! 06_10_5prime_3prime.jpg Synthese : nur von 5 nach 3 15

16 06_11_oppositepolarity.jpg DNA-Polymerase III: Neue Nukleotide werden nur 3 angehängt!!! GW2014 Figure 5-7 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 16

17 STEPPSTICH von 5 3 -synthetisierten Stücken Okazaki-Fragmente 06_12_asymmetrical.jpg 06_13_polymerase1.jpg Noch während der Synthese findet Korrekturlesen (proof reading) statt! GW

18 Detailierte Erklärung dafür auf YouTube So geht s! Figure 5-10 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Lagging strand synthesis: 06_16_lagging strand.jpg Kurze RNA-Stücke dienen als Primer für die DNA - Synthese RNA : Ribose statt dribose 10 Nucleotide lang U statt T Von Primase synthetisiert Okazaki-Fragmente 18

19 Replisome 06_17_group proteins.jpg Siehe auch:

20 Figure 5-25 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Was passiert an den Enden der Chromosomen nach erfolgter semikonservativen Reduplikation/ Replikation? 20

21 Verlängerung der DNA an den Enden der Chromsomen Telomerase GW2014 Schutz der Telomere From the following article: Telomere structure and function in trypanosomes: a proposal Oliver Dreesen, Bibo Li and George A. M. Cross Nature Reviews Microbiology 5, (January 2007) doi: /nrmicro