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Biochemie (Subject) / Genetik (Lesson)
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- Nukleotidsynthese nicht alle Nukleotide werden neu synthetisiert sodern viele durch den Salvage-Pathway - wiederverwertet
- Salvage Pathway zur Nukleotid wieder verwendung 1) Hypoxanthin + PRPP (Phosphoribosylpyrophosphat) --> (-2P) = IMP 2) Guanin + PRPP --> (-2P) = GMP 3) Adenin + PRPP --> (-2P) = AMP 1&2: katalysiert durch Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyl- transferase (HGPRT) 3: katalysiert durch AGPRT
- HGPRT-Mangel Lash-Nyansyndrom zu viel Harnsäure --> führt zu Gicht ZNS - Symptome --> Selbstverletzung & retadierung
- Abbau d Purine (Adenosin) Adenosin --> (Adenosindesaminase) --> Inosin --> (+P & -Ribose1P) --> Hypoxanthin --> (+O2 & -H2o2) (Xanthinoxidase) --> Xanthin --> (+O2 & - H2o2) --> Harnsäure
- Abbau d Purine (Adenosin) Adenosin --> (-NH3) (Adenosindesaminase) --> Inosin --> (+P & -Ribose1P) --> Hypoxanthin --> (+O2 & -H2o2) (Xanthinoxidase) --> Xanthin --> (+O2 & - H2o2) --> Harnsäure
- Abbau d Purine (Guanosin) Guanosin--> (+P & -Ribose1P) --> Guanin --> (-NH3) --> Xanthin --> (+O2 & - H2o2) --> Harnsäure
- Adenosindesaminase Mangel Adenosin kann nicht mehr zu Inosin werden Immundefekt (T-&B-Lymphos betroffen)
- Nukleotide (Funktionen) Energieträger (ATP) Syntheseorstufen (DNA) Coenzymbestandteile (NAD) Signalmoleküle (cAMP) allosterische Effektoren
- Synthese d DNA - Nukleotide Umwandlung d Mono- in Di- und dann Tri - Phosphate Bsp. AMP --> ADP --> ATP Umwandlung der Oxy-form in die Desoxy-Form Bsp. ATP --> (Ribonukleotidreduktase) --> dATP dATP, dGTP, dCTP dienen als Bausteine f d DNA-Snthese dUTP dient für d Thymin synthese
- Synthese d DNA - Nukleotide Umwandlung d Mono- in Di- und dann Tri - Phosphate Bsp. AMP --> ADP --> ATP Umwandlung der Oxy-form in die Desoxy-Form Bsp. ADP --> (Ribonukleotidreduktase) --> dADP --> dATP dATP, dGTP, dCTP dienen als Bausteine f d DNA-Snthese dUTP dient für d Thymin synthese
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- dTMP synthese Thymin kann nicht so einfach in seine desoxy-form überführt werden und muss daher über Uracil erzeugt werden UDP --> dUDP --> dUMP ---> (Thyminylatsynthase) --> dTMP bei der Reaktion dUMP zu dTMP dient Methylen-THF als Methyl-gruppen donator --> und wird selbst zu DHF um methylen THF zu regenerieren muss DHF durch die Folatreduktase (NADPH2 - NADP) zu THF werden um dann Vitamin B12 abhängig (Serin - Glycin) wieder zu Methylen THF zu werden
- Folatreduktase hemmer hemmt die regeneration des Tetrahydrofolats aus DHF Methotrexat (Zytostatikum) Aminopterin (Antibiotikum)
- Nukleinsäuren (Funktion) speicherung der genetischen Info (DNA) Umsetzung der genetische Info in ein Protein (RNA) DNA --> (Transkription)--> mRNA --> (Translation)--> Protein
- Nukleinsäuren (Aufbau) 5´-Ende --> Am C5 hängt an der Ribose ein P 3´-Ende --> Am C3 hängt an d Ribose eine freie OH-Grppe (=Ansatz f Verlängerung) Basen abfolge wird in 5´- 3´- Richtung angegeben Doppelstrang d DNA = antiparallel Adenin bindet mit 2 H2O Brücken an Thymin Cytosin bindet mit 3 H2O Brücken an Guanin
- DNA - Replikation semikonservative Vervielfältigung der DNA in der Interphase
- DNA Replikation (Ablauf) 1) Topoismerase baut die Spannung in d stark spiralisierten DNA ab 2) Helikase spaltet d DNA- Doppelstrang (spaltung der H2o-Brücken unter ATP-verbrauch) 3) Primase markiert am 3´- Ende stelle wo sich Polymerase anlagert (origin of replikation) 5) 2 Replikationsgabeln entstehen 4) gleichzeitige komplementäre Synthese der Tochterstränge in 5´-3´-Richtung anhand d Matritzen
- DNA-Replikation (Diskontinuirlich) 1) Primase synthetisiert Primer, DNA-Polymerase 3 synthetisiert DNA in 3´-5´-Richtung 2) DNA Polymerase 1 (RNAse H) kann Primer exonuklearisch Abspalten 3) Lücken entsehen 4) DNA - Polymerase1 füllt die Lücken auf (dockt an freier OH-Gruppe an) 5) DNA ligase verknüpft die entstandenen Okazakifragmente (durch Estherbindungen)
- Telomerase = reverse Transkriptase die den abbau der DNA enden verhindert.. da die DNA immer ein 3´-Ende zur synthese benötigt, dieses aber am Ende der DNA nicht hat, liegt die Telomerase (RNA-abh DNA-Polymerase) als Matritze mit immer wieder kehrender Sequenz vor
- GenetischerCode = degeneriert genetischer Code = degeneriert --> 64 kombinationen von Tripletts aber nur 20 prot AS --> dh. mehrere kombis v Codons kodieren f 1 AS
- GenetischerCode= universell bei prokaryoten und eukaryoten gleich
- Transkription Startcodon: ATG = Methionin Synthese von RNA anhand v DNA ATGC werden in AUGC übersetzt und desoxyribose zu ribose
- Transkription (Ablauf) reaktion im zellkern spez DNA-abschnitt dient als Template DNA - polymerase entspiralisiert codogener (antisense strang) und codierender strang werden von der RNA-Polymerase 2 gegensetzlich kopiert primäres Transkript ist die prämRNA (heterogene, nukleäre RNA) Processierung 5´Cap (methylguanylat wird als Schutz angehängt und dient als startstelle der translation) 3´PolyA (adenosinmonophosphatschwanz wird angehängt) splicing mRNA (als Bauplan f Proteine entsteht) reife mRNA verlässt durch Kernpore d Kern und gelangt ins Zytoplasma, wo sie in Wechslwirkung mit dem Ribosomen tritt
- Transkription (regulation) Steuerelemente sind Enhancer und Silencer die den Promotor an dem die RNA - Polymerase ansetzt, regulieren beeinfkusst wird die Transkription auch durch allgemeine Transkriptionsfaktoren
- Alternatives Splicing bei Isoenzymen (z.B. Pyruvatkinase 1&2) manchmal auch Exons entfernt anpassung an Umwelt veränderung und genetische Vielfalt = gewährleistet
- Translation (allgemein) übersetzung der mRNA in ein Protein mittels einer tRNA tRNA bindet am 3´Ende an eine AS und gegenüber an d mRNA für jedes Codon (mRNA) existiert ein passendes Anticodon auf d tRNA d Aminoacyl tRNA Synthetase (=AS-spezifisch)holt sich eine leere tRNA und hängt AS unter ATP verbrauch, passend zum Anticodon an danach kein Kontrollpunkt mehr! . Codon wird sofort drauf gesetzt
- Translation (Ablauf) 1) Initiation: kleine UE und tRNA docken am 5´Ende an und fahren mRNA (in5´-3´) ab bis sie auf AUG stoßen --> dann wird große UE angedockt 2) Elongation: Anticodon d tRNA setzt unter GTP verbrauch an d A-stelle an. Peptidyltransferase knüpft eine Peptid bindung (4 energiereiche P verbraucht) Translokation (unter GTP verbrauch rückt d tRNA weiter nach rechts auf die P-stelle) prä/posttranslationaler zustand (von A/P nach P/E) wechseln sich ab 3) Termination: Stoppcodon UGA, UE lösen sich ab
- Wirkstoffe zur Hemmung d Proteinsynthese Penicilin Rifampicin Streptomycin Tetracyclin Chloramphenicol Erythromycin Sulfonamiden Gyrase Hemmer
- Penicilin hemmt d Synthese der Bakterienzellwand (Murein)
- Rifampicin hemmt bakterielle RNA-Polymerase
- Streptomycin bakteriozid (zelle stirbt) hemmt mRNA ablesung
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- Tetracyclin bakteriozid (Zelle stirbt) hemmt die tRNA bildung
- Chloramphenicol bakteriozid (Zelle stirbt) hemmt die Peptidyltransferase
- Erythromycin bakteriozid (zelle stirbt) hemmt die Translokase
- Sulfonamide bakteriostatisch (translationshemmung) Folsäure synthese d Bakterien = gehemmt
- Gyrasehemmer bakteriostatisch (translation= gehemmt) DNA-Synthese hemmer
- Posttranslationale Modifikationen Glykosylierung Disulfidbrücken Acetylierung Phosphorylierung Carboxylierung limitierte Proteolyse hydroxylierung
- Glykosylierung posttranslationale Modifikation anhängen von Zuckerresten "O"-Glykosylierung= am OH-Gruppe von Threonin od Serin "N"-Glykosylierung= an NH-Gruppe von Asparagin
- Disulfidbrücken posttranslationale Modifikation z.B zwsch zwei Cysteinen Bsp. Insulin und Gluthation
- Acetylierung posttranslationale Modifikation anhängen von essigsäureresten z.B. Histone
- Phosphorylierung posttranslationale Modifizierung z.B. Insulinrezeptor (an Tyrosin)
- Carboxylierung posttranslationale Modifikation z.B. Vitamin K abhängigen Gerinnungsfaktoren wird CO2 angehängt
- limitierte Proteolyse posttranslationale MOdifikation von inaktiven in aktiven zustand überführt durch spaltung z.B. Verdauungsenzyme
- hydroxylierung posttranslationale Modifikation z.B. im Kollagen (Prolin wird zu Lysin durch hydroxylierung)
- Synthese &Transport von Membran und sekretorischen Proteinen Proteine werden nach der Translation im Cytosol mit einer Signalsequenz (Peptid) versehen die Signalsequenz bindet an ein Signalrecognitianparticle welches den ganzen Komplex in die ER-membran zieht wo er an den SRP Rezeptor andockt Membranproteine werden ins ER importiert und bleiben dort in d Membran stecken Sekretorische Proteine werden mittels Vesikulärem Transport zum Golgi transportiert, durchqueren diesen von der trans bis zur Cis seite und werden aus der Zellmembran exportiert
- Zellzyklus M (mitose) --> (G0=ruhe) oder G1 --> Checkpoint --> S-Phase (DNA 2x synthetisiert) --> G2 --> Checkpoint --> M-phase G= Gap Zellzyklus läuft meist bei noch prolieferativen Zellen wie Haut/Schleim/Keimzellen ab andere Zellen befinden sich in d G0-phase
- Moleküle die den Zellzyklus fördern Cycline und CDK (Cyclin abhängige Kinasen) bilden einen Komplex --> Synthese von Proteinen wird gesteigert Gene die man f d Zellteilung braucht werden abgelesen wichtig sind Replikationsenzyme
- Zellwächter Überwachen d Phasen d Zellzyklus p54 & Rb (Retinoblastom-protein) = Tumorsuppressorgene bei DNA Schaden bewirken d TSG den Zyklusstopp bei möglicher Reparatur kann der Zyklus wieder in gang gebracht werden, wenn keine Reparatur möglich ist --> APoptose
- Apoptose intrinsich durch p53 (transkriptionsfaktor)--> Cytochrom C (SIgnal) kommtins Cytosol und Caspasen (vermittler) werden aktiviert und induzieren den abbau durch apoptose extrinsisch über liganden: FasL --> induziert Apoptose (wichtig auch bei Immunologischen prozessen)
- Tumorentstehung (durch Protoonkogene) Protoonkogene sind Gene die für die Zellteilung wichtig sind und durch Mutation zu Onkogenen werden können durch sie entsteht ein Pathologischer "Gain of function" z.B. Wachstumsfaktoren helfen Zelle v G1 in interphase zu überführen (--> docken an Rezeptor --> Signaltransduktion --> Transkriptionsfaktoren)
- Tumorentstehung (durch Tumorsupressorgene) Mutation der Zellwächter (tumorsupressorgene p53 & Rb) führt zu einer "loss of function"