Genetik - Biologie online lernen

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Biologie (Fach) / Genetik (Lektion)

4. Semester; Vorlesungs- und Praktikumszusammenfassung;

Diese Lektion wurde von Kerstin1990 erstellt.

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Mitose Als Mitose bezeichnet man den Vorgang der Zellkernteilung bei Zellen eines eukaryotischen Lebewesens. Im Anschluss an die Kernteilung erfolgt meistens die Teilung des Zellleibs (Zytokinese), sodass aus einer Zelle zwei Tochterzellen entstehen. Mitose und Zytokinese werden auch als M-Phase (Mitose-Phase) zusammengefasst. Mit den jeweils zwischen zwei M-Phasen liegenden Interphasen bilden sie den Zellzyklus. Während der Interphase werden die Chromosomen und die darin enthaltene DNA verdoppelt, sodass bei der Mitose identische Chromosomen auf die Tochterkerne verteilt werden können. Im Unterschied zur Meiose ändert sich der Ploidiegrad einer Zelle durch die Mitose nicht
Funktion der Mitose Die Mitose ermöglicht, dass beide Tochterzellkerne die gleiche Anzahl an Chromosomen und damit die gleiche Erbinformation erhalten. Um das Erbgut einer Mutterzelle auf zwei Tochterzellen zu verteilen, werden die Chromosomen in der Interphase, einer weiteren Phase des Zellzyklus, verdoppelt. Ein Chromosom, das nach einer Kernteilung zunächst aus einem Chromatid besteht, hat nach der Verdopplung zwei Chromatiden, die am Centromer zusammenhängen. Die Mitose wird durch sogenannte Mitogene ausgelöst. Bei einzelligen Eukaryoten (Protisten) ist die Mitose zusammen mit der Zytokinese Grundlage der Vermehrung. Bei vielen Protisten verläuft die Mitose wie bei den mehrzelligen Eukaryoten als offene Mitose, das heißt die Kernhülle wird vorübergehend aufgelöst. Eine Ausnahme bilden die Dinoflagellaten, bei denen eine geschlossene Mitose, ohne Auflösung der Kernmembran stattfindet. Bei mehrzelligen Eukaryoten ist die Mitose die Voraussetzung für die Bildung eines neuen Zellkerns und somit üblicherweise für die Bildung neuer Zellen. Einige Ausnahmen von dieser Regel sind im Artikel über Zellkerne beschrieben. In mehrzelligen Organismen wie den Menschen findet die Zellteilung nicht mehr bei allen Zellen statt. So vermehren sich die Nervenzellen und Muskelzellen nach abgeschlossener Differenzierung nicht mehr. Hier verbleibt die Zelle in der sogenannten G0-Phase, so dass die DNA gar nicht erst repliziert wird (siehe Zellzyklus). Die roten Blutkörperchen können sich nicht mehr teilen, da ihr Zellkern fehlt und damit keine Mitose eingeleitet werden kann. Epidermalzellen hingegen vermehren sich wesentlich häufiger als der Durchschnitt. Eine Mitose dauert bei menschlichen Zellen in der Regel etwa eine Stunde (im Vergleich dauert die Interphase von sich fortlaufend teilenden Zellen insgesamt durchschnittlich 24 Stunden). Bei Fliegen ist die Mitose teilweise nur 8 Minuten lang. Eine Sonderform der Kernteilung vollziehen die Keimzellen: Sie entstehen durch eine in zwei Teilungsschritten ablaufende Teilung, die man Meiose oder Reifeteilung nennt und bei der aus einer diploiden Ausgangszelle vier haploide Zellen entstehen. Hier finden zwei Teilungsschritte statt, wobei die zweite Teilung ziemlich genau dem einer normalen Mitose entspricht.
Meiose Unter Meiose (von griech.: meiono = vermindern, verkleinern), bzw. Reifeteilung oder Reduktionsteilung versteht man eine besondere Form der Zellkern-Teilung, bei der im Unterschied zur gewöhnlichen Kernteilung, der Mitose, die Zahl der Chromosomen halbiert wird. Damit einher geht gewöhnlich eine Rekombination, also eine neue Zusammenstellung der elterlichen Chromosomen. Die Meiose vollzieht sich immer in zwei Teilungsschritten (1. und 2. meiotische Teilung oder auch Meiose I und II genannt). In der Regel erfolgt nach beiden Teilungsschritten je eine Zellteilung, was zur Bildung von vier Einzelzellen führt, die als Keimzellen oder Gameten bezeichnet werden. Da diese Zellteilungen mit den meiotischen Kernteilungen zusammenhängen, werden auch beide Vorgänge gemeinsam als Meiose bezeichnet. Die Halbierung des Ploidiegrads (d. h. der Anzahl der Chromosomensätze) ist eine Voraussetzung für die geschlechtliche Fortpflanzung, da sich sonst die Chromosomenzahl mit jeder Generation verdoppeln würde.
1869 Miescher entdeckt die DNA
1928 Griffith; entdeckt an Pneumococcen das Phänomen der genetischen Transformation
1944 Avery, McLeod, McCarty; das transformierende Prinzip der Pneumococcen muss eine DNA sein --> nur Behandlung mit DNasen verhinderte Transformation
1952 Hershey, Chase genetische Versuche am Phagen T2 Info für Ausbildung der Hüllproteine muss in DNA sein
1953 DNA Modell Watson und Crick
Nucleotide heterocyclische Base Zucker Phosphat
Nucleosid heterocyclische Base Zucker
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Interphase G1 keine DNA-Synthese Im Anschluss an die Mitose beginnt die Zelle wieder zu wachsen, Zellbestandteile werden ergänzt. Die nachfolgende Synthesephase wird durch Produktion von mRNA für Histone und Replikationsenzyme vorbereitet. Die Zentriolen teilen sich. Der Vorrat an Desoxyribonukleosid-Triphosphaten steigt. In der G1-Phase liegen die Chromosomen mit einem Chromatid vor.
Interphase S DNA Duplikation erst des Euchromatins und ab der Hälfte Heterochromatin Danach hat jedes Chromosom zwei Chromatiden
Interphase G2 keine DNA Replikation die Zelle bereitet sich auf die Mitose vor. In Geweben lösen sich die Zellkontakte zu den Nachbarzellen, die Zelle rundet sich ab und vergrößert sich durch Flüssigkeitsaufnahme. Es werden verstärkt RNA-Moleküle und zellteilungsspezifische Proteine synthetisiert, um die nachfolgende Mitose vorzubereiten.
Mitose Prophase verstärkte Kondensation des Chromatins Chromosomen "bilden" sich
Mitose Metaphase stärkste Chromatinkondensation Chromosomen sichtbar Anordnung in Äquatorialebende
Mitose Anaphase Auflösung der Kohäsion der beiden Schwesterchromatiden Wanderung zu Spindelpolen
Mitose Telophase neue Kernmembranen Dekondensation des gepackten Chromatins es werden neue Nucleolen organisiert
Metaphase Chromosomen Chromatin am stärksten kondensiert Einschnürungen an chromosomalen Regionen kennzeichnet Nucleolenbindungsorte (NOR) währen Interphase gebildet --> Nucleolus in NOR-Region auch Gene für rRNA (am Übergang zw Chromosom u Satiellit Giemsa Bandenfärbung
Giemsa: G-Banden 1) Behandlung mit warmer Salzlösung 2) Giemsa Farbstofflösung Giemsa positiv: AT-reiche DNA überwiegend Gewebespezifische Gene DNasen unempfindlich kondensieren früh im Zellzyklus spätreplizierend selten Crossing over
Giemsa: R-Banden revers zum G-Bandenmuster Giemsa negativ: GC-reiche DNA fast alle Zellspezifischen Gene und viele Gewebesp. Gene DNasen empfindlich kondensieren spät replizieren früh häufig Crossing over
metazentrisch centromer in mitte
submetazentrisch etwas oberhalb von meta
telozentrisch centromer am ende des Chromosoms zB Y x: submetaz.
Chromatin Protein.DNA-RNA-Komplex
Nucleosomen Abfolge von Nucleosomen (Fibrille) baut Chromatin auf Ein N.: aus 165-245bp langem DNA Stück, auf 8 Histonen aufgewickelt (2Windungen)
core Histone Wickeln DNA auf H2A H2B H3 und H4--> aus 20% Lysin und Arginin
Das Centromer organisiert Anheftung des Kinetochors hält Schwesterchromatiden bis in späte Metaphase zusammen aus tandem-repetitiver DNA verpackt mit speziellen Centromer Proteinen CENPs (konstitutive: ganzer Zyklus an Centromer, fakultativ: nur bei Mitose)
repetitive DNA meist Genleer chromosomen/artspeziefisch
Inaktivierung des X-Chromosoms Barr Körperchen in Interphase Kernen --> Dosiskompensation: eines der beiden X ist bei weibl Säugern inaktiv (Heterochromatin) willkürlich welches X
DNA -Polymerasen synthetisieren von 5´nach 3´und brauchen freies 3´OH Ende --> Primer katalysieren Phosphodiesterbindung der Nucleinsäurekette durch nucleophilen Angriff
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cis Regulatorische elemente auf gleichem DNA strang
Erwin Chargaff hat gefunden, dass A und T bzw. G und C in aequimolaren Mengen in einer DNA vorkommen. A und G und T und C
Bei einer Extraktion mit organischen Loesungsmitteln waehrend der DNA-Isolierung werden vor allem ________ entfernt. Es werden denaturierte Protein entfernt - sie lagern sich in die Mitte, zwischen der hydrophilen und lipophilen Schicht an weil sie amphiphil sind. Oben im hydrophilen Bereich sammeln sich die DNA und RNA.
RICHTIG ODER FALSCH SDS interagiert mit seiner hydrophilen CH-Kette mit den Basen der DNA . FALSCH. (Eine CH Kette ist nicht hydrophil. Der hydrophile Teil von SDS (Natrium-Dodecylculfat) ist der Kopf an dem S- und Na+ sind. Die sind polar.)
Richtig oder Falsch Das Genom von E. coli ist groessenordnungsmaessig 1000 fach kleiner als das Genom von Saeugetiere. RICHTIG (Genom von E.coli ist 4,6 × 10hoch6 Bp, der Mensch dagegen 3,27 × 10hoch9 Bp. Das ist “ungefaehr” 1000 mal so gross wie das von E.coli)
Richtig oder Falsch Ethidiumbromid faerbt die DNA durch kovalente Bindung an die Basen. Falsch EtBr interkaliert (schiebt sich zwischen) den Basen und übt durch Anregung mit UV-Licht eine Fluoreszens aus.
Richtig oder Falsch Lineare DNA wandert proportional zum Logarithmus ihres Molekulargewichts. Falsch - Die Wandertungsstrecke linearer, doppelsträngiger DNA ist umgekehrt proportional zum Logarythmus ihres Molekulargewichts!
Richtig oder Falsch Ein langes DNA-Molekuel hat pro Masse mehr negative Ladungen als ein kurzes Molekuel und wandert daher langsamer. FALSCH Die Wanderung hat lediglich etwas mit der Masse zu tun - je größer umso schwerer umso langsamer!
R/F Restriktionsenzyme generieren typischerweise 5’OH- und 3’P-Enden. Zahlen andersherum
R/F Eine ‘RFLP’-Analyse kann indirekt anzeigen, dass ein Baustein der DNA durch Mutation verändert worden ist. RICHTIG (Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus, RFLP bezeichnet Unterschiede von DNA-Sequenzen homologer Chromosomen, welche als verschiedene Restriktionsfragmentmuster (z. B. bei der Gelelektrophorese) sichtbar werden. Die Länge eines Restriktionsfragments wird durch Mutation beeinflusst, bei der eine Erkennungssequenz für ein Restriktionsenzym entsteht oder verloren geht.Beispiel: Eine Sequenz enthält bei Person 1 eine Schnittstelle für ein Restriktionsenzym, in der Sequenz bei Person 2 kommt diese nicht vor. Werden nun diese Sequenzen mit einem Restriktionsenzym geschnitten, entstehen bei Person 1 zwei Fragmente und bei Person 2 ein Fragment. Werden nun die Längen der Sequenzen verglichen, kann ein RFLP festgestellt werden, die Fragmente sind unterschiedlich lang
R/F Die Restriktion einer Plasmid-DNA, die zwei Schnittstellen für ein bestimmtes Enzym besitzen, erzeugt insgesamt 3 Restriktionsfragmente. Falsch
Muss der obere Strang rechts oder links der Symmetrieachse geschnitten werden damit ein 3’ ueberhaengendes Ende ensteht? Rechts. Vergleiche mit EcoRI (5’ Ueberhang) - es wird auch rechts geschnitten und steht in umgekehrte position zu unsere Sequenz oben.Das gilt hier aber nur wenn ich Recht habe wegen der Erkennungssequenz!
R/F Alle wildtypischen E.Coli Bakterien koennen miteinander konjugieren, unabhaengig davon, ob sie ein Plasmid erhalten oder nicht. Falsch - die brauchen a) Plasmide und b) müssen es F+-Plasmide sein, damit die konjugieren können.
R/F Die Blau/Weiss Selektion dient dazu, transformierte von nicht transformierte Bakterien zu unterscheiden. falsch! Die blau/weiß Selektion dient dazu, bei den transformierten bakterien die rekombinanten von den...eben nicht rekombinanten zu unterscheiden! Transformiert sind die alle aber bei den blauen ist eben kein integrat im vektor...
R/F Die DNA-Ligase katalysiert die Bildung einer Phophodiester-Bindung zwischen einer freien 3’-OH und einer 5’-Phosphat-Gruppe. Richtig
R/F Kann in einem DNA-Einzelstrang die Zahl der Adeninbasen größer sein als die der Thyminbasen? Ja, Stichwort Einzelstrang
R/F Durch die Blau/Weiß-Selektion mit dem Vektor pUC18 können leere und integrathaltige Vektoren unterschieden werden. JA
Durch eine Dephosphorylierung des geschnittenen Vektors kann eine Rezirkularisierung weitgehend verhindert werden. Ja
Aus welchen biochemischen Stoffklassen besteht Chromatin? DNA Histone Proteine
Was bedeutet die Bezeichnung Hfr für eine E.coli-Zelle? Wieso tragen diese Zellen diese Bezeichnung? Die ersten Genkarten für Escherichia coli wurden mit Hilfe unterbrochener Konjugationsexperimente hergestellt. Dabei wurden verschiedene Hfr-Stämme als DNA-Donoren während der Konjugation von den DNA-Rezipienten mittels mechanischer Scherkräfte in einem Küchenmixer (Waring blender) getrennt. Die Dauer der Konjugationen wurden gemessen und man untersuchte, welche Gene zu welcher Zeit transferiert wurden. Deswegen sind diese Genkarten in Minuten skaliert.Ein Hfr Zelle ist ein Bacterium mit einem konjugativem Plasmid in seinem Genom integriert. Wenn sich Normale F+ Zellen (mit einem F Plasmid fuer Konjugation) mit einer F- Zellen paaren, versuchen sie nicht ihr gesamtes Genom in dieses Bakterium zu transferieren, weil das F Plasmid normalerweise extrachromosomal ist. Ein Hfr Bakterium macht das weil in seinem Fall das F Plasmid sich direkt in seinem Genom integriert hat - und da das F Plasmid die qualitaet hat dass es sich selbst immer versucht weiter zu geben zieht es in diesem Fall den restlichen Genom mit sich. Hfr bedeutet high frequency of recombination.Ganz simple gesagt: F Plasmid ist normlerweise nicht teil des Genoms - es ist extrachromosomal aber kann z.b. hilfreich sein wegen der Foerderung der Konjugation. F+ Bakterien kongugieren mit F- Bakterien (die es nicht haben) und uebertragen es dabei. Wenn aber das F Plasmid sich aus irgendeinem Grund ins Genom des Bakteriums integriert hat und liegt nicht mehr extrachromosomal - dann versucht es sich trotzdem in F- Bakterien zu uebertragen, reisst aber das ganze Genom mit sich.