Lernzettel Genetik Bio, Zusammenfassungen von Biologie

Nur auf Docsity: Lade Lernzettel Genetik Bio und mehr Zusammenfassungen als PDF für Biologie herunter!

-Kannmane

DNA-Aufbau

bestehtaus aneinander

gereihten

Nucleotiden

Nucleotid= Phosphat,Base,

1 Zucker

(Desoxirybose)

->

Doppelhelix

(die

Einzel sind

durch Wasserstoffbrücken verbundentverlaufen

antiparallel

~

vorhanden im Zelllkern enthältalle

genetischen

Informationen

46

Chromosome

• 23 Paare

als Chromosom

aufgewickelt

44 Autosome

2 Gonosome

·

Basen:

Guanin,

Cytosin,

Thymin,

Adenin erstoffbrücken

verbunden

(Geschlechtschromosome)

komplementar

komplementar

13 Wasserstoff- 12 Wasserstarb.)

brückenbindungen)

~

j'Ende von

Strang

liegt

bei

'Endevon

Strang

z

DNA-

Replikation

Verdopplung

der

DNA,

damit Erbinformationen,

weitergegeben"

werden können

damitdie Mitose stattfinden können

Verlauf:

DNAwird

entspiralisiert

durch

Topisomerase

durch das

Enzym

Helicase wird

der

Doppelstrang

in

Einzelstränge aufgetrennt

Iwie

ein sich öffnender Reiverschluss)

1. Initiation

Replikationsgabel

entsteht (Stelle

wo die

Stränge gespalten

werden) her entwindetdie

Topoisomerase

die

DNA!

Basen

jedes Einzelstrangs liegen

Frei

I

kontinuierlicher

Strang

diskontinuierlicher

Strang

~

Primer setzt

sich an 3'Ende(= Starter)

DNA-Polymerase

arbeitetin

~

Polymerase

Wandertvon 3 zu 5',

synthetisiert

aber immer von

5 zu 3' die selbe

Richtung

wie die DNA-Polymerase

arbeitet

entgegen-

Replikationsgabel

gesetzt

der

Bewegungsrichtung

der

13'zu

Replikationsgabel

DNA-Polymerase lagert

Nuckotide mit

komplementären

Basen an

(

zu

Okazaki-Fragmente

=> 2

Doppelstränge

mit identischen

Basensegmentstehen

3

Elongation

=>

diskontinuierlicher

Strang=

viele

Okazaki-Fragmente

bilden einen

Strang

(d. Str.

geht

von 5' zu

DNA-Polymerase

kann nur von

3 zu

5'Wandern)

=> wenn auf dem

DNA-Strang

etwas

kaputt

ist(also Fehler

liegen

vor),

werden Sie auch

syntetisiert

und

beibehalten

=> Mutationen

entstehen und lösen Krankheiten aus

3.Termination:Ende des

Strangs

ist

erreicht

Proteinbiosynthese

Transkription

-> DNAwird zu mNA übersetzt =>

MRNA-Kopien

kurzer DNA-Abschnitte

(Einzelstrang)

Ablauf:

RNA-Polymerase

setztam Promoter des DNA-

Doppelstrangs

an

löst

Wasserstoffbrückenbindungen

• trennt

Doppelstrang

in

Einzelstränge

auf

RNA-Synthese:

nur einer der

beiden

Stränge (codogener

Strang;

5'-5) wird

abgelesen

RNA-Polymerase

wandertin 5'-3'

Richtung

lagert

komplementäre

Basen an

• bildetmRNA

C-G, G-C,T-A,

Adenin-Uracil

• auf der RNA

gibt

es

keine Nucleotide mit

Thymin-Basen

(wird durch Uracil er

setzt)

neu

gebildete

mRNAlöst sich von

DNA

ab,

RNA-Polymerase

wandertimmer weiter bis zum

Terminator

-Terminator =

zeigt

RNA-Polymerase

wo

das

Gen

aufhört => Ende der

Synthese

Genetischer Code

·

Leserichtung:

von

innen nach

auen

andere

Darstellung

vom

genetischen

Code:

·

Startcodon:AUG- Methionin

(Met)

·

Stopcodon:

UGA/UAG/UAA=

ergibt

keine

Aminosäure

mehr!

=>

Eigenschaften

des

genetischen

Codes:

·

nicht

überlappend

Tripletts

werden

hintereinander

abgelesen

·

kommafrei-keine Leerstellen zwischen den

einzelnen

Triples

·

redundant

=

für eine bestimmte Aminosäure

gibt

es mehrere verschiedene Tripletts

·

eindeutig

für ein

Triple

nur

eine bestimmte

Aminosäure

·

universell

alle Codons werden in die

gleiche

Aminosäure übersetzt (bei

fast allen

Organismen)

Genmutationen

Veränderungen

der DNA

=>

Spontan

enstandene,

dauerhafte

Veränderung

des

Erbgutes

in

einer Zelle - Mutante=

neuer

Organismus

durch

Mutation ents-

Mutationen

ihre

Auswirkungen

dauerhafte

Veränderung

der

genetischen

Information einer Zelle

Punktmutationen

=

Veränderung

einer einzelnen Base

missense-Mutation

nonsense

• Mutation

Mutagene=

· bei einer veränderten

Basensequenz

·

Bildung

von

Stopp-codon

Auslöser

von

Mutationen

codiert eine andere Aminosäure keine MRNAwirdmehr

abgelesen

(bei

Transkription)

i

Folge

landen

↓

· Funktionsvertresgebildeten

Proteinskannenstehen

verkürztes,

funktionsloses Protein

wie

bei Sichelzellenanemie

(vererbbare Blutkrankheit)

Rasterschubmutationen

Insertion

Deletion

·

Basen werden

eingefügt

·

Basen werden entfernt

Folge

·

Leseraster der

Basen

verschiebtsich

komplett

andere Aminosäuren werden

hergestellt

=> meist entstehen Funktionslose Proteine

Wiederholung von Meise Wofür wird sie gebraucht? => um aus einer

diploiden

Mutterzelle eine haploide Tochterzelle herzustellen

für die

Fortpflanzung -blauf Meiose Prophase I

·Chromatin wickelt sich zu Chromosomen auf (DNAkondensiert)

Kernhülle und Nukleolilösen sich auf

Spindelapparat

entstehtheftet sich an Zentromere der Chromosome

Crossing

over · homologe Chromosome (Chromosome eines Paares) heften sich aneinander sie tauschen DNA-Abschnitte aus

das erhöhtdie genetische Vielfaltder Geschlechtszellen jedes Crossing

Over läuft anders ab - deshalb ist

die

genetische Information in den Geschlechtszellen nie die Gleiche Metaphase I · Chromosomenpaare reihen sich in der Aquatorialebene

auf

Anaphase ~

Chromosomenpaare

werden

getrennt jeweils auf eine Seite gezogen

ganze

Chromosome

werden zu

den Polen

gezogen

nicht

nur Chromatiden, wie bei der Mitose -elophase

Chromosomen entwirren sich (DNA dekondensiert) Kernhülle

Kernkörperchen

bilden sich -> Spindelapparat

löstsich

auf

nese teltdiezeren jetzt nur

noch 1 Chromosomens eine

· aus einer diploiden Mutterzelle sind

Zhaploide

Tochterzellen entstanden keine Interphase A

Aufbau einer

Pflanzenzelle

Gentechnik

·

Ort

DNA-Replikation

Transkription

. OrtTranslation

· enthält

Erbgut

analsystem

am Zellkern

Pflanzenzelle

·

OrtTranslation

Entgiftung

· übersetzen mRNA

in Proteine

·Kraftwerk"

der Zelle

trenntZellinneres von

Zellmembran

liefern

Energie

für alle

Vorgänge

in der Zelle

·

Fotosynthese

·

Zellatmung

Tierzelle

·

enthältkeine

Zellwand,

Vakwole oder

Chloroplasten!

DNA-Sequenzierung Bestimmung

von

Basenabfolge

in einem DNA-Molekul

·

Basenabfolge

kann mitKettenabbruchmethode nach

Sanger

ermitteltwerden

z.B: um

frühzeitig Erberkrankungen

zu erkennen

Den

auturierung

·

Doppelhelix

wird

durch Hitze in

Einzelstränge gespalten

(Wasserstoffbrücken zerbrechen)

·

passender

Primer

lagert

sich an

Einzelstrang

an und

DNA-Polymerase

bildet

komplementäre

DNA-Einzelstränge

->

Es werden 4 Versuchsansätze

genutzt

mit:

Kopien

der

einzelsträngigen

DNA

werden

auf

Ansätze

verteilt,

zusammen

mit

Primer,

Polymerase,

Nucleotidemit

den

verschiedenen Basen (A.. G., C,

t.) Heine Sorte der

4 Abbruchnudeotide (A./G./C./T.)

DNA-Polymerase

bindetan Primer,

lagert

komplementare

Basen

an

Einzelstrang

bis ein

Abbruch

eingebaut

wird a

-> Ende

der

DNA-Synthese

=> Kettenabbruch

dadurch entstehen

DNA-Fragmente

unter Schiedlicher

Länge

die man nun für die Gelektrophorese

nutzen kann

manliestvon oben nach unten

die

Stoppbasen

der

DNA-Fragmente

ab um

eine

Basenabfolge

zu ermitteln

(mithilfe der

Geleekrophorese)

Gentechnik-Gelelektrophorese

-vorher.

DNA-Sequenzierung

Gemische

von DNA,

RNA oder Proteinen werden

aufgetrennt

eignet

sich zum

Vergleich

von

genetischem

Material

Vorgang:

·

gibt

ein elektrisch

geladenes

Feld,

gefüllt

mit

Argarose-Gel gut durchlässig

für Nat

grüere

Proteinmoleküle

·anse

e

gröere

Proteinmoleküle

·

das Gemisch wird in kleinen Taschen auf der

negativ geladenen

Seite im

Gelangebracht

Banden"

elektrisches

Feldbewegt

Teilchen in der

Mischung(=

DNA=negativ geladen

wandertvon

zu +)

·

je

nach

Gröe

und

Ladung

des Gemischs wandern

Teilchen

unterschiedlich weit Gel

=

Agarose-Gel- gut durchlässig

fürDNa und

in einer Bande Sammeln sich Teilchen mit

gleicher

Gröe

Ladung

an

(kurze leichte

Fragmente

Wandern

m

e

Schneller als

lange,

schwerel

· DNA

RNAwerden

eingefärbt

und radioaktiv markiertum sie sichtbar zu machen

PCR-Methode

vervielfältigung

von DNA-denn für

Analyse

von butreichten einzelnes DNA-Molekal nicht

=>

steht

für,

polymerase

chain reaction" -

Polymerase

• Kettenreaktion

Denauturierung

·

DNAwirdin

kleinem

Gefor in

Thermo

cycler gestellt

Thermocycler

kann das Gemisch

in

sehr kurzer Zeit

erhitzen oder

runterkühlen

· DNA wird

auf

für ca.

20-30 sek erhitzt

durch die Hitze

gehen

Wasserstoffbrücken zwischen

Basenkaputt

Doppelstrang

trennt sich zu 2

Einzelsträngen

auf

=>

Ende Schritt 1:

Z

getrennte DNA-Einzelstränge

liegen

vor

Primerhybridisierung

·

Thermocycler

kühtGemisch für 20-40 sek auf 50-652 runter

das muss schnell

passieren,

damitdie

Einzelstränge

sich nicht

wieder aneinander

lagern

können

-Primer"werden zu den Proben

hinzugefügt,

bindetan DNA-Einzelstr.

Temperatur

ist

bei

jedem

Primer verschieden -

hängt

von

Länge

und

Sequenz

des Primers ab

Elongation

·

Primer

lagert

sich an

Einzelstrang

an und

DNA-Polymerase

setzt an und wandert von 5 zu

und

bildet

komplementäre

Stränge

·

erhitzen auf ca.

für 30 sek

(Temperatur

abhängig

davon welche

Polymerase genutzt

wird)

· Dauer dieser

Phase istvon DNA

Länge abhängig

=>

DNA-Strang

ist

verdoppelt

undneuer

Zyklus

kann

beginnen

nach 30

zyklen

(ca.

Stunden)

hat

man

Milliarden

Kopien von

DNA

Genetischer

Fingerabdruck

=>

jeder

Mensch hatseinen

eigenen genetischen Fingerabdruck!

=>hilft bei

Identifizierung

von

Menschen und bei der

Feststellung

von

Verwandschaft (Vaterschaftstest &

Kriminalistik)

aus

genetischem

Material lässt

sich

der

genetische Fingerabdruck

einer

Person erstellen

Analyse

der nichtfür Proteine codierenden

DNA-Sequenzen

&

also kurze Bereiche von

Nucleofidlängen

in denen sich

DNA-Sequenzen

unterschiedlich oftwiederholen

(anderartig)

diese Abschnitte

werden,

Mikrosatelliten"bzw.

STR

(Abkürzung

für"short fanden

repeats) genannt

· Anzahl der

Wiederholungen

der

StR istindividuell

jeder

Mensch hat

in seinem

genetischen

Material ein individuelles

Muster von

Mikrosatelliten/Str

dadurch

kann ein

Mensch identifiziertwerden

Anwendung

·

Spuren

in Form von

Haaren,

Hautschuppen,

Blutoder

Speichel

werden mithilfe

der PCR-Methode

vervielfältigt

je

mehr StR untersucht wird,

desto

spezifischer

wird der

genetische Fingerabdruck

·

mithilfe

der

Gelektrophorese

entsteht ein

spezifisches,

individuelles Bandenmuster =

genetischer Fingerabdruck

kann man mitanderen

Bandemustern

vergleichen

Genregulation

Operon

Modell

=>nichtalle Gene in der Zelle

müssen immer aktiv sein weil nicht

jedes

Protein immer

gebraucht

wird/bzw.

gebildet

werden muss)

Aktivitätder Gene wird auf der Ebene

der

Transkription

reguliert

also

gesteigert

oder

gesenkt

(je

nachdem welche Proteine

gerade

viel oder

wenig

gebraucht

werden)

• weil nicht immer

alle Proteine

gebraucht

werden

muss

die Proteinbios. auch verhindertwerden

können

=> Kontrolle der

Genaktivität/Transkriptionsrate

=

Genregulation

Operon-Modell

wird

nur

bei

Genregulation

von

Prokaryoten

angewendel

un

Steigert

die

Transkriptionsfunktion

unterdrücken die

Transkriptionsfunktion

->

binden

Aktivatorgene

(nach Schlüssel

Schloss-P.)

-> binden

Repressoren

Restriktionsenzyme

Werkzeuge

der Gentechnik

es

gibt

sehr viele verschiedene

spalten

den

DNA-Doppelstrang

im

Inneren =>

Wirken wie biochemische Scheren

-hochspezifisch:

Sie schneiden nur an

bestimmten Stellen mit

einer

Erkennungssequenz

Erkennungssequenz

ist

spiegelbildlich:

Die

Basenabfolge

des einen

DNA-Stranges

entspricht

der des

komplementaren

Stranges

inter

Richtung

=> Palindrom

Wichtig:

Sie schneiden nur

DNA die NICHT über

Methylgruppen

(-2Hz)

geschützt

ist

Sie

Schneiden

je

nach

Typ

der

DNA-Strang

glatt

oder versetztdurch

↓

"blunt ends"

Versetzt:

->

an den Schnittstellen

ragt

jeweils

ein

kurzes Stück

DNA-Einzelstrang

heraus

diese überstehenden Enden haben

die

Tendenz,

sich wieder

zusammenzulagern

=>

"sticky

ends"

die Gentechnik

verfügt heutzutage

über

eine

Vielzahl an

R.e.

mit

genau

definierten

Erkennungssequenzen

Bsp:

EcoRl:

schneidetnur die

Sequenz:

5 GAATTC

3'

und

erzeugt

dabei

"sticky

ends"

Hae III:

erzeugt

immer einen

glatten

Schnitt

->

erzeugt

"blunt

ends"

Vektoren:Methode des Gentransfers

-der Transfer von Fremder DNA in einen

Organismus

kann

über Vektoren C"Gentaxis")

erfolgen

hierbei

nutzt man

häufig

Plasmide

->

Fremde DNA & das Plasmid werden

mitdem

gleichen Restriktionsenzym

behandelt

-die daraus entstehenden

"klebrigen

Enden"von

verschiedenen

DNA-Fragmenten

paaren

sich

daraus entsteht:rekombinante

Plasmid

das schleust man in die Bakterien ein

Methylierung

Art

der

Genregulation

-> kleine Strukturelle

Veränderung

der DNA-Bausteine

is

sorgt

dafür,

dass

manche Gene

"

stumm

gestaltet

werden adadurch

können dortkeine

genetischen

Informationen mehr

abgelesen

werden

Proteinbiosynthese

kann an

methylierten

Genabschnitten nichtstattfinden

Sinn:dadurch kann

reguliert

werden

welche

Gene

benötigt

werden und welche Proteine

produziert

werden

Vorgang:

Methylgruppen

werden

auf

DNA-Basen

übertragen

a

spezielle

Enzyme:

Methyltransferasen

z.B:

Cytosin

->

Methylcytosin

Aufhebung

der

Methylierung

durch:

Demethylasen

->

Methyltransferasen

haften an

metylierte

Stellen

. keine Mutation Sondern:

Veränderung

der

Struktur, Grundbauplan

der

Base

&

Basenabfolge

bleibterhalten

kann wieder

rückgängig

gemacht

werden

und

ist

nicht

vererbbar