Mikrobiologie (Fach) / Molekulare Genetik (Lektion)

Diese Lektion wurde von sidneymarie972 erstellt.

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• Verpackung genetischer Information - in Eukaryoten spielen Proteinkomplexe sog. Histone eine wichtige Rolle beim Verpacken der DNA - in Prokaryoten ist "supercoiling" der primäre Mechanismus, um DNA zu verpacken (cyclische DNA wird verdreht und durch DNA gyrase gebrochen und wieder verbunden)
• Grifith-Versuch --> Bakterien sind in der Lage gen. Information zu übertragen (Transformation, Transduktion & Konjugation) Pneumokokken: - virulent = S-Typ (smooth --> Bildung Schleimschicht auf Obefläche) - nicht-virulent = R-Typ (rough) - R-Typ --> Mäuse --> keine Infektion --> nicht krankheitserregend  - S-Typ --> Mäuse --> Erkrankung an Lungenentzündung - S-Typ --> Zellen inaktiviert mit Hitze --> keine Erkrankung (krankmachende Virulenzfaktoren auf DNA, Proteine d. Zelle denaturiert --> Zelle abgetötet) - S-Typ (abgetötet) + R-Typ (lebend) --> Maus --> Erkrankung  --> Merkmale S-Typ (virulent) Übertragung auf R-Typ = Beweis für Fähigkeit von Bakterien gen. Infos zu übertragen  --> Proteine ≠ Erbgutträger, weil Proteine denaturieren bei Hitze, aber Erbgut noch intakt: DNA Träger genetischer Information (Avery 1944) - Crick & Watson postulierten das gültige Doppelhelix-Modell für DNA (53)
• DNA-Replikation Wird DNA semikonservativ oder konservativ repliziert? - E.Coli-Kultivierung mit N15 - Fortsetzung der Kultivierung mit N14 --> Dichte DNA verändert sich  DNA-Replikation erfolgt semikonservativ Prozess: Origin of Replication = Startpunkt der Replikation RNA-Primer = Start auf Einzelstrang Helicase = Entwindung DNA-Doppelstrang DNA-Polymerase = Synthese des Strangs --> braucht freie 3' OH-Gruppe für Einbau (RNA-Primer) von Nukleotide --> Verknüpfung über Phosphordiesterverbindungen --> arbeitet 5' zu 3' (neuer Strang entsteht) Okazaki-Fragmente= neu synthetisierte Stücke am Folgestrang DNA-Polymerase III = Synthese neue DNA - Lösung wenn treffen auf Primer:  - DNA-Polymerase I --> Entfernung Primer, Füllung Lücke --> kleine Lücke --> DNA-Ligase (letzte Bindung) DNA-Gyrase (nur in Bakterien; Topoisomerase II) --> Entfernung Windungen Einzelstrang-DNA-Bindeproteine = Bindung an Einzelstrang --> verändern Bindung beider Stränge, sodass die beiden Einzelstränge sich nicht wieder aneinander binden
• Transkription DNA --> mRNA - nur best. Abschnitte, bsp. zur Synthese von Proteinen etc - Gene besitzen konservierte Promoter, die von der RNA-Polymerase (Sigma Untereinheit) erkannt werden --> Sigma-Einheit wird nach dem Binden der DNA-Vorlage freigegeben - RNA-Polymerase trennt den DNA-Strang lokal auf & kopiert Information RNA-Polymerase => umschreiben DNA-Abschnitte in komplementäre RNA- Sigma-Faktor erkennt Promoter-Region --> erlaubt Bindung Enzym an Region, Sigma freigesetzt - Auftrennung DNA, Umschreibung der codierten Info RNA-Haarnadeln führen zur Terminierung der Transkription --> RNA-Pol löst sich von DNA
• Polycistronische mRNA --> nur in Prokaryoten (mehrere Gene werden zsm umgeschrieben) - ein Promotor kann mehr als ein Gen kontrollieren - enthält die Information für die Synthese für mehrere Proteine
• Transkription in den drei Domänen des Lebens Archaeelle & eukaryotische Gene können Introns beeinhalten --> Introns: codieren keine Informationen --> Exons: tragen zur Codierung bei Exons werden verknüpft  TATA vs. Pribnow- Box (Promotor) --> bei Archaeen & Eukaryoten TATA-Box --> bei Bakterien Pribnow-Box 
• Aminosäuren (Proteine) - Aminogruppe NH2 & Carboxylgruppe (COOH) + Seitengruppe (sauer/basisch/polar/unpolar) - Peptidbindung unter Abspaltung von Wasser (Kondensierung)
• Genetischer Code - unterschiedliche Basensequenzen führen zur Exprimation von versch. Proteinen - Veränderungen des Leserahmens führen zu Unterschieden in der Aminosäure-Sequenz            --> Leserastermutation 
• Transfer RNA - tRNA's transportieren die Aminosäuren zu den Ribosomen & bilden die mRNA basierend auf der Basenpaarung zwischen Codon (mRNA) & Anticodon (tRNA) --> Aminoacyl-tRNA-Synthasen beladen die tRNA mit AS - AS werden unter ATP-Verbrauch aktiviert & auf die Aminoacyl-tRNA-Synthase geladen, die diese auf die tRNA überträgt
• Translation 1. Initiation - Untereinheiten: Bakterien 30S & 50S Untereinheit S (Svedberg)= Einheit a. Sedimentationskonstante = 10-13δ  - 30S bindet an mRNA --> Ribosombindestelle (konservierte Stelle in jeder mRNA (Shine-Delgarno-Sequenz) - Initiatior tRNA bindet mRNA (Startcodon AUG (Met)) - 50S unter GTP-Verbrauch gebunden => Komplex fertig assembliert (vereinigt) A-Stelle: neue tRNA wird gebunden - Aingang P-Stelle: Stelle an der Peptidkette entsteht E-Stelle: Exit - verbrauchte tRNA wird wieder freigegeben 2. Elongation - 5' -3' --> Peptidkette wird immer von P-Stelle auf das Nukleotid der tRNA an der A-Stelle übertragen - Peptidbindung wird ausgebildet - Translokation unter GTP-Vebrauch --> leere tRNA geht an E-Stelle ab  - Wiederholung bis Ende (Stopp-Codon)
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• Transkriptionelle Regulation (Genexpression) Kontrolle der Menge der mRNA eines Gens --> kontrolliert wie viel mRNA hergestellt wird            --> Menge mRNA bestimmt wie viel Proteine produziert werden können
• Regulatorische Gene (Regulation von Genexpression) Codieren Genprodukte (Proteine,RNA), die Expression regulieren
• Autoregulation (Regulation von Genexpression) Genprodukt reguliert seine eigene Expression
• Translationelle Regulation (Regulation von Genexpression) Regulierung nach Herstellung der mRNA - mRNA wird abgebaut vor Translation - Proteinaktivität wird reguliert nach Translation - Proteinabbau durch Proteasen - Regulierung durch posttranslationale Modifikation (Methylierung u.a.)
• Negative & positive Regulierung (von Genexpression) Negative Regulierung: Repressor unterbindet, dass RNA-Polymerase an DNA bindet Positive Regulierung: Aktivator ermöglicht binden der RNA-Polymerase
• Operons Konstrukte aus mehreren Genen (A/B/C), die alle durch den gleichen Promoter exprimiert werden --> kann Operator-Bereich haben, an diesen Proteine binden, die die Transkription fördern/unterbinden
• Lac-Operon lacp= Promoter lacO= Operator --> wenn keine Lactose vorhanden --> Gene für Lactase werden nicht exprimiert --> lacI (Repressorgen) wird exprimiert, codiert Repressor--> bindet an Operator --> keine Expression --> wenn Lactose vorhanden --> Umwandlung von lacI mit Allolactose --> bindet lacI --> Repressor ist inaktiv, kann nicht binden & Gene für Lactase werden exprimiert (diese spaltet Lactose in Glucose & Galactose)
• Lac-Operon - katabolische Repression Festellung: E.Coli wächst am besten mit Glucose durch Repression von Verstoffwechslung von Lactose --> - CRP-Protein = catabolic repression protein --> bindet zyklisches cAMP (Signalmolekül) --> dadurch kann CRP an C-Stelle der DNA binden    --> Transkription der Lactasegene - wenn Lactose vorhanden --> Unterbindung Produktion cAMP --> CRP-Protein kann nicht binden, lac-Gene werden nur schwach/gar nicht exprimiert, Lactase wird nicht produziert
• trp-Operon (Tryptophan) - umfasst Gene, die für die Produktion von Tryptophan verantwortlich sind --> Promotor folgt Bereich trpL (Leader-Sequenz - entscheidend für Regulierung der Genexpression) Funktion: 1. Mechanismus - wenig Tryptophan --> Gene werden exprimiert - Produktion Tryptophan - trpR Gen --> kein Teil des trp-Operon - trp-Repressor --> Repressor wird erst bei großen Mengen Tryptophan aktiv -viel Tryptophan --> Bindung Repressor mit Trp, der durch trpR-Gen synthetisiert wird --> unterbindet weitere Genexpression  2. Mechanismus - Attenuation - Verfügbarkeit von Tryptophan reguliert das Ausbilden von Haarnadelstrukturen in der trpL (Leader-Sequenz) mRNA geringer Tryptophan-Anteil --> Bildung Haarnadel (zw. 2 & 3 Basenpaar) --> schnellere Transkription zu viel Tryptophan --> Haarnadeln bei 2 & 3 BP kann sich nicht ausbilden, Ausbildung bei 3 & 4 BP)  --> langer Polyuracil-Teil im komplementären Bereich zwischen DNA & RNA --> Unterbindung Genexpression => Attenuation
• Sigma-Faktoren - RNA-Polymerase angewiesen auf Sigma-Untereinheiten = zusätzliche Regulation - erkennen die Promotor von ausgewählten Gruppen von Genen --> versch. kondensierte Sequenzbereiche
• Promotor DNA-Bereich, der die regulierte Expression von Genen erlaubt, Wechselwirkungen mit Transkriptionsfaktoren z.B Aktivator/Repressor tragen konservierte Bereiche: Pribnowbox 
• Replisome Proteine, die an der Replikation der DNA beteiligt sind bzw. diese ermöglichen

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