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Biomoleküle und Zelle (Fach) / Transkription (Lektion)
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- DNA als Informationsträger (Grundprinzip) 1) Nur einer der beiden Stränge trägt die Information 2) Dieser Strang wird abgelesen von der RNA- Polymerase und in eine messenger RNAumgeschrieben, diese RNA weist die gleiche Basenabfolge auf, aber die RNA enthält einen anderen Zucker wie die DNA und außerdem eine andere Base, Uracil statt Thymin. 3) Die mRNA wird über Triplett-Codewörter an den Ribosomen mit Hilfe von beladenen tRNAsin Proteine umgeschrieben 4) Proteine haben Funktionen als Strukturproteine und Enzyme und steuern so die biochemischen Vorgänge in der Zelle
- RNA Polymerase durchläuft 3 Phasen bei der Transkiption: Initiation, Elongation, Termination
- 1. Schritt:Transkription Die DNA wird durch die Transkriptionsmaschinerie in eine messenger RNA (mRNA) umgeschrieben
- Die Transkriptionsmaschinerie in Prokaryoten ist die RNA Polymerase mit mehreren Untereinheiten ➢ Auch die RNA-Polymerase hat proof-reading Funktionen (1.) Hydrolytic Editingzusammen mit dem Hilfsproteion GRE/ 2.) Pyrophosphorolytic Editing), die Genauigkeit ist aber geringer wie bei der DNA-Polymerase III, ca. alle 104 -105 Nucleotide tritt ein Fehler auf ➢ Das RNA-Polymerase Kernenzym wird durch den Sigma-Faktor komplettiert, der den Kontakt zur Startstelle auf der DNA vermittelt.
- Transkription allgemein: ➢ Initiation-Elongation-Termination ➢RNA-Polymerase kann de novo starten➢Sigma-Faktor vermittelt den Kontakt zur DNA in -10 und der -35 Region ➢Es gibt verschiedene Sigma-Faktoren für verschiedenen Gengruppen ➢Nach der Elongation kann die Termination durch eine Haarnadelschleife (Terminationsschleife) rho-unabhängigoder über eine rut-site Rho-abhängig eingeleitet werden
- Prokaryotische Gene sind meist in einem Operon organisiert, das durch einen gemeinsamen Operator reguliert wird, es entsteht einepolygenische RNA
- Operator Am Operator können positive und negative Regulationsmechanismen wirken
- Verstoffwechselung von Zuckern Bei der Verstoffwechselung von Zuckern kommt es zu einerKatabolitrepression, Glukose wird immer zuerst verwertet, erst wenn die Glukose verbraucht ist und der cAMP-Spiegel ansteigt, kommt es durch den CAP-cAMP Komplex zur effektiven Aktivierung der anderen Zuckeroperons wie z.B. des lac Operons (nur in Anwesenheit von Lactose)
- Attenuation Aminosäure-Operons können zusätzlich durch Attenuation reguliert werden.
- Genexpression bei Eukaryoten Vergleich Pro-/Eukaryoten: ➢ Die Eukaryoten-Transkription und ihre Regulation ist nicht grundsätzlich verschieden zur Transkription und Regulation bei Prokaryoten,➢ es gibt aber eine viel größere Diversität der Mechanismen, die der höheren Komplexität der Organismen, ihrer komplexeren Entwicklung und anderer spezieller Leistungen/Funktionen Rechnung tragen.➢ Genexpression in Prokaryoten findet in einem Zellkompartiment statt. Transkription und Translation finden bei Eukaryoten in verschiedenen Kompartimenten statt.➢ Keine Operonorganisation, bei Prokaryoten sind Gene, die z.B. Proteine eines Stoffwechselweges codieren, oft in einem Operon organisiert und werden so gemeinsam reguliert. Diese Art der Co- Regulation ist in den rezenten Eukaryoten nicht realisiert, es gibt keine polycistronischen mRNAs.
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- Prozessieren von prä-mRNA: Das Prozessieren beginnt bereits an der wachsenden prä-mRNA • Dies wird z.T. durch die RNA- Polymerase II (die C-terminale Domäne, CTD) selbst kontrolliert Prozessieren: Veränderungen, die die prä-mRNA während ihrer Reifung zur mRNA erfährt • 5́-Capping• Spleißen• 3́-Poly-Adenylierung
- Besonderheiten Genexpression in Eukaryoten Zusätzliche Regulationsebenen Drei verschiedene RNA-Polymerasen Regulation der Transkription durch Kombination von verschiedenen Aktivatoren und Repressoren Genstruktur (Intron-Exon), mRNA-splicing durch snRNA-Protein- Komplexe (Splicosom) mRNA-Modifikationen bei den Eukaryoten– 5 ́capping, 3 ́Polyadenylierung Alternatives Splicing Chromatinstruktur