Biologie (Subject) / Genetik Theorie (Knippers) (Lesson)

Theoriewissen zur Genetikvorlesung

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• Was versteht der Genetiker unter einem Genom? Gesamtheit der Gene eines Organismus
• In welche Domänen/Reiche werden Lebewesen der Erde eingeteilt? Bakterien, Archaea, Eukaryoten
• Wichtigster Unterschied zwischen Eukaryoten und Prokaryoten? Eukaryoten haben einen Zellkern, Prokaryoten nicht
• Welche Lebensformen findet man im Überbegriff "Prokaryoten"? BakterienArchaea
• Funktionen des Zellkerns? lat. Nucleus Aufbewahrung der DNA-Fäden
• Wie ist der Zellkern aufgebaut? doppelte Lipidhülle, äußere geht in komplexes Membransystem des Cytoplasmas außerhalb des Zellkerns über
• Bestandteile einer eukaryotischen Zelle? Nucleus Cytoplasma Mitochondrien Chloroplasten (nur Plantae) Cytoplasmamembran Zellwand (nur Plantae) Vakuolen (nur Plantae)
• Wie viele genetische Systeme hat eine Tierzelle und welche sind es? im Nucleus in den Mitochondrien
• Wie viele genetische Systeme hat eine Pflanzenzelle und welche sind es? Nucleus Mitochondrien Chloroplasten
• Wo liegt die genetische Information bei Prokaryoten? keine Organellen DNA ist ein freies Knäuel im Zellinneren -> kein Zellkern !
• Was ist der Träger der genetischen Information aller Lebewesen? DNA = Desoxyribonucleinsäure
• Wer hat als erster das Makromolekül DNA isoliert und beschrieben? Friedrich Miescher (1871)
• Wer hat experimentell bewiesen, dass DNA der Träger von genetischer Information ist? Wie verlief das Experiment? Griffith (1928) und anschließend Oswald T. Avery (1944)Griffith mischte nicht-infektiöse R-Pneumokokken (r = rough) mit hitzeabgetöteten (letalen) S-Pneumokokken (s = smooth wegen Schleimkapsel), die Nachkommen des nicht-infektiösen R-Stammes hatten  anschließend die Fähigkeit eine Schleimkapsel ausbilden und waren somit infektiös.Avery baute darauf auf und fügte in vier Versuchen einem Filtrat von hitzeabgetöteten S-Pneumokokken jeweils ein Stärke-, Protein-, DNA- und RNA-spaltendes Enzym sowie lebende R-Pneumokokken hinzu. Bei dem Versuch mit der Zugabe des DNA-spaltenden Enzyms kam es nicht zur Bildung neuer S-Pneumokokken
• Wer hat die dreidimensionale Struktur der DNA und ihre Zusammensetzung als erster beschrieben? James D. Watson und Francis H.C. Crick (1953)
• Einzelbausteine der DNA? Nucleotide
• Komponenten von Nucleotiden eine Purin- oder Pyrimidinbase, verbunden über N-glycosidische Bindung an das C1-Atom des Zuckers einen fünf-C-Zucker: Desoxyribose (DNA) / Ribose (RNA) ein Phosphat-Rest, verbunden mit dem C3-Atom des Zuckers über Ester-Bindung
• Welche sind die Purinbasen? Doppelring-Struktur Adenin Guanin
• Welche sind die Pyrimidin-Basen? Einfachring-Struktur Cytosin Thymin (DNA) / Uracil (RNA)
• Was sind Nucleoside? Komponente aus Base und Zucker
• Was sind Nucleotide? Bausteine der DNA / RNA Komplex aus Base, Zucker und Phosphatrest oderKomplex aus Nucleosid und Phosphatrest
• Wie sind Nucleotide miteinander verknüpft? durch Phosphatbrücken (Phosphodiester-Bindungen) zwischen C5-Atom des einen und C3-Atom des benachbarten Nucleotids
• welche Enden der Nucleinsäuren sind frei? 5´-Ende 3´-Ende
• Was ergab die Arbeit von Watson und Crick im Bezug auf die Basen? Nucleotide kommen in gleichen Verhältnissen vor (Ausnahmen): Prozentanteil von Adenin entspricht dem von Thymin, Prozentanteil von Guanin entspricht dem von Cytosin  
• Was besagt die Chargaff-Regel? [A] = [T] und [G] = [C]
• Wie stehen die Stränge der DNA zueinander? beide Stränge verlaufen antiparallel eine vollständige Windung verläuft über 3,4 nm und enthält 10 Basenpaare komplementär (Bsp: Adenin in einem Strang steht mit Thymin im anderen Strang in Wechselwirkung)
• Was stabilisiert die Doppelhelix? Wasserstoffbrücken zwischen den komplementären Basen base stacking
• Was versteht man unter base stacking? hydrophobe Bindungen zwischen den aufeinandergestapelten Basenpaaren
• Welche Rinnen gibt es in der DNA und wie entstehen sie? eine große und eine kleine Rinne die glycosidischen Bindungen (Anheftungsstellen der Basen an Zucker) liegen auf einer Seite eines Basenpaares
• Welche ist die Idealform der DNA und welche Merkmale charakterisieren sie? B-Form 10,4-10,5 Basenpaare pro Helix-Windung 0,34 nm Abstand zwischen Basenpaaren 35,9° Winkel zwischen zwei Basen ca. 90° Winkel zwischen Helix-Achse und Basenpaaren C2´-endo-Konformation des Zuckers
• Welche weiteren Formen außer B gibt es bei der DNA? A-Form Z-Form
• Welche Merkmale charakterisieren die A-Form der DNA? ca. 11 Basenpaare pro Helix-Windung 0,26 nm Abstand der Basenpaare 33,1° Winkel zwischen zwei Basen 71-77° Winkel zwischen Helx-Achse und Basenpaaren C3´-endo-Konformation des Zuckers Durch 70°-Winkel kkommt es zu einem offenen Raum im Innern des Moleküls sowie zur Ausbildung einer tiefen, engen, großen Rinne
• Wann liegt die DNA in A-Form vor? Abnahme des Wassergehaltes
• Welche Form haben RNA-Doppelstränge? A-Form, B-Form wird aus sterischen Gründen nicht zugelassen
• Welche Merkmale charakterisieren die Z-Form der DNA? linksläufige DNA-Helix Zucker-Phosphodiester-Rückgrad nimmt Zick-Zack-Form an wurde in CG-Formationen in Lösungen mit hohem Salzgehalt entdeckt normalerweise liegen Zucker und Basi in anti-Konformation, hier jedoch in syn-Konformation (Zucker und Guanin), Zucker und Cytosin bleibt in anti-Konformation, daher Zick-Zack
• Was geschieht bei der Denaturierung von DNA? Erhitzen von DNA-Doppelsträngen > löst die Wasserstoffbrücken zwischen den komplementären Basen, während Phosphodiester-Bindungen intakt bleiben > Stänge der Doppelhelix trennen sich
• Was geschieht bei der Renaturierung von DNA? = Reassoziation > Nach Denaturierung finden komplementäre DNA-Stränge unter geeigneten Bedingungen wieder zueinander und bilden doppelsträngige DNA-Moleküle
• Wann renaturiert DNA schnell? wenn viele repetitive Sequenzen (sich oft wiederholende DNA-Abschnitte) vorhanden sind. > Einzelkopie-Sequenzen dauern länger
• Wie untersuchen Genetiker, ob ein DNA-Abschnitt aus einem Organismus mit einem entsprechenden DNA-Abschnitt eines anderen Organismus verwandt ist? > Nucleinsäure-Hybridisierung > DNA-Abschnitte werden denaturiert und anschließend in einem Reaktionsgefäß zur gemeinsamen Reassoziation zusammengefügt. > Untersucht wird, ob sich ein Strang der einen mit einem komplementären Strang der anderen DNA zum Doppelstrang zusammenfindet
• Was ist die Hauptaufgabe der DNA? Speicherung des Bauplanes für die Synthese von Proteinen
• Aus wievielen Aminosäuren bestehen Proteine? 20
• Wie wird eine Aminosäure kodiert? durch ein Triplett = eine Dreierfolge von Nucleotiden
• Wie viele "Dreierkombinationen" von Nucleotiden sind möglich? 43 = 64
• Wie viele Tripletts stehen zur Kodierung von Aminosäuren bereit? 64 Triplett für 20 Aminosäuren
• Was ist ein Gen? Abschnitt der DNA, der die Information zur Herstellung eines Proteins trägt.
• Wie nennt man eine Nucleotid-Folge noch? Sequenz
• Wie liegt die DNA in Zellkernen vor? in Einzelabschnitten (nicht als ein durchgehender Faden)
• Welchen Chromosomensatz haben die meisten Zellen von Tieren und höheren Pflanzen? dipoid = die DNA / das Genom liegt in zweifacher Ausfertigung vor (einmal von Mutter, einmal vom Vater)
• Wie heißen die Einzelabschnitte der DNA in Zellkernen? Chromosome
• Was besagt der C0t-Wert? C0t-Wert = Renaturierungs-Geschwindigkeit
• Was ist Satelliten-DNA? in Centromer- und Telomer-Bereichen von Chromosomen > Wiederholungen von Hunderten oder Tausenden hintereinander geschalteter kurzer DNa-Abschnitte > renaturieren bei sehr niedrigen c0t-Werten > kann bis zu 5 % der Gesamt-DNA eines Säugetieres ausmachen

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