Biologie (Fach) / Genetik Theorie (Knippers) (Lektion)

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• Wichtige RNA-Arten in den Zellen tRNA (transfer-RNA) = Übertragung von Aminosäuren zum Ribosom rRNA (ribosomale RNA) =Struktur- und Funktionselemente von Ribosomen (3 Untereinheiten bei Bakterien) mRNA (messenger RNA) = Boten-RNAs enthalten Abschriften der Gene und programmieren den Proteinsynthese-Apparat
• Was sind RNA-Polymerasen? Enzyme, die die Synthese aller RNA-Arten steuern
• Wie viele RNA-Polymerasen benötigen Bakterien? eine
• Wie sehen die Enden einer transkribierten RNA aus? Das 5´-Ende bilden den Anfang der RNA-Kette, an das 3´-Ende knüpfen die Nucleotide an
• Was ist ein Core-Enzym und wie ist es aufgebaut? > auch Minimalenzym genannt> einfach gebaute RNA-Polymerase bei Bakterien> eine β-Untereinheit, eine β´-Untereinheit, zwei α-Untereinheiten
• Was ist ein Holo-Enzym und wie ist es aufgebaut ? > RNA-Polymerase bei Bakterien > notwendig für eine korrekte und effiziente Transkription bakterieller Gene> Weiterentwicklung des core-Enzyms > eine β-Untereinheit, eine β´-Untereinheit, zwei α-Untereinheiten, eine σ-Untereinheit
• Was ist ein Promotor? > Erkennungs- und Bindestelle vor einem Gen-Anfang Die Polymerase bindet bevorzugt an diese Stellen der DNA
• Welcher Strang enthält die zu transkribierende genetische Information? der codogene Strang (Sinnstrang)
• Was ist eine TATA-Box? Sequenz von Nucleotiden etwa 10 Basenpaare stromaufwärts vor dem Synthesestart der RNA = 5´-TATAAT-3 > auch Pribnow-Box oder -10-Region genannt
• Was ist eine -35-Region? liegt etwa 35 Nucleotide stromaufwärts vom Synthesestart der RNA innerhalb eines AT-reichen Abschnittes > im Idealfall 5´-TTGACA-3´
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• Was ist das UP-Element? - liegt in bakteriellen Promotoren direkt aufwärts der -35-Region- enthält viele AT-Basenpaare- Stelle, wo die α-Untereinheit des RNA-Polymerase an den Promotor gelangt
• Grundelemente eines Protomors - TATA-Box / -10-Region - -35-Region
• Wie findet die RNA-Polymerase einen Promotor? - bindet schach an irgendeine Stelle der DNA- gleitet von dort an der DNA entlang, bis sie auf eine Promotor-Sequenz stößt
• Was ist ein geschlossener Promotor-Komplex? Einfache Bindung an den Promotor > geschlossen, weil die DNA noch als Doppelhelix vorhanden ist.
• Was ist eine offener Promotor-Komplex? DNA-Doppelstrang wird nach Bindung der RNA-Polymerase an Promotor ca. 12 Basenpaare um den Transkriptionsstartpunkt herum entwunden > RNA-Polymerase bildet eine Art Rinne, die die DNA einschleißt  
• Was beinhaltet die Initiationsphase der Transkription bei Bakterien? Bildung eines offenen Protomor-Komplexes und Synthese einiger RNA-Stücke mit bis zu 10 Nucleotiden, welche jedoch danach immer abbrechen.
• Wie gestaltet sich der Übergang der Initiation- in die Elongationsphase der Transkription bei Bakterien? Beginn erst, wenn die RNA-Stück Längen von 12 oder mehr Nucleotiden erreichen. > σ-Untereinheit fällt ab, Core-Enzym läuft entlang der DNA-Sequenz des Transkriptionsabschnittes
• Wie funktioniert die Elongationsphase der Transkription? > = Phase der Kettenverlängerung RNA-Polymerase gleitet als Core-Enzym am Matrizenstrang (Sinnstrang) entlang (vom 3´- zum 5´-Ende) bis zum Terminator
• Welche Arten der Transkriptionstermination gibt es bei Bakterien? Einfache (Rho-unabhängige) Termination> Stopp durch die Sequenz von DNA und RNA (Folge von GC-Nucleotiden und Adenin-Bausteinen) Rho-abhängige Termination> Verzögerung im Lauf der RNA-Polymerase gibt dem Rho-Protein die Möglichkeit zur Bindung an das gerade synthetisierte RNA-Stück. Es läuft entlang des neu synthetisierten RNA-Stückes von 5´- in 3´-Richtung und setzt im Bereich der RNA-Polymerase die RNA (vermutlich über die Trennung der Wasserstoffbrücken im RNA-DNA-Hybrid-Bereiches) frei.
• Was ist ein Rho-Protein? - Terminiert die Transkription bei Bakterien > setzt sich aus sechs identischen Untereinheiten zusammen
• welche besondere Aufgabe hat die tRNA? Einbau der richtigen Aminosäure an die von der mRNA-Sequenz vorgegebene Position
• Bestandteile der tRNA Akzeptor-Arm = 3´-Ende überrragt 5´-Ende mit ACC-Struktur T-Arm rechts D-Arm links Anticodon-Arm unten, setzt sich an RNA mit Anticodon (34.-36. Nucleotid) variable Schleife (jede tRNA-Art anders = zwischen T-Arm und Anticodon-Arm)
• Vorgang der Beladung von tRNA ATP, Aminosäure und tRNA lagern sich an das Enzym Aminoacyl-tRNA-Synthetase und unter Spaltung von ATP entsteht zuerst ein Aminacyl-Adenylat (Amino-acyl-AMP) Dieses reagiert dann mit der tRNA
• Welche Enzyme steuern die Beladung der tRNA mit Aminosäuren aminoacyl-tRNA-Synthetasen
• Kennzeichen von Aminoacyl-tRNA-Synthetasen es gibt für jede Aminosäure eine eigene  zwei Klassen von Enzymen: Klasse-I-Synthetasen > besitzan am aktiven Zentrum eine sogenannte Rossman-Schleife aus α-Helices und β-Strängen für Bindung von ATP> heften die Aminosäuren an die 2´-OH-Gruppe der endständigen Ribose in der tRNA an Klasse-II-Synthetasen > binden die Aminosäuren an die 3´-OH-Gruppe der endständigen Ribose (1 Ausnahme)= Man schließt daraus, dass zu Beginn der Evolution zwei verschiedene Ur-Synthetasen vorlagen, die sich dann spezialisierten
• Schritte der Translation Spezifische Wechselwirkung von Codon in der mRNA und Anticodon in der beladenen tRNA Ausbildung der Peptid-Bindung zwischen den Aminosäuren auf benachbart gelegenen tRNAs
• Was ist ein Ribosom? - Ort der Translation - Zusammensetzung aus zwei Untereinheiten (1 große / 1 kleine)> in der kleinen Untereinheit treffen sich mRNA und tRNAs> in der großen Untereinheit werden die Aminosäuren verknüpft - Aufbau jeder Untereinheiten aus 1-3 RNA-Molekülen und vielen Protein-Bausteinen
• welches ist das universelle Start-Codon? Methionin-Codon AUG
• wie verläuft die Syntheserichtung bei der Tranlation? Synthese eines Proteins beginnt am Amino-Ende und setzt sich dann in Richtung Carboxy-Ende fort. > Aminosäuren werden also an das Carboxy-Ende einer wachsenden Polypeptid-Kette angeheftet
• Initiationsfaktoren der Translation bei Prokaryoten und Funktionen drei Initiationsfaktoren IF1 > verhindert vorzeitige Anlagerung der großen Untereinheit IF2 > bintet an fMet-rRNA und leitet sie zum P-Ort am Ribosom IF3 > verdrängt nicht-Initiator-rRNAs vom Ribosom, bis fMET-tRNA kommt
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• Was definiert den Initiationskomplex der Tranlation ? Das Ribosom mit gebundener mRNA und gebundener fMet-rRNA
• Was ist der 5´-Nicht-Kodierungsbereich? mRNAs beginnen nie direkt mit den Start-Codon, sondern haben immer einen Abschnitt, der dem AUG vorgeschaltet ist
• Welche Funktion hat der 5´-Nicht-Kodierungsbereich? - Einleitung der Translation = Der Abschnitt, der 4-14 Nucleotide vor dem AUG-Codon im Nicht-Kodierungsbereich liegt, geht Basenpaarungen mit komplementären Sequenzen am 3´-Ende der rRNA ein -> wird auch Shina-Dalgarno-Sequenz genannt
• Was bedeutet die Elongation bei der Translation? programmierte Verknüpfung von Aminosäuren = nach Wechselwirkung zwischen Startcodon und Anticodon ist Start für Proteinsynthese festgelegt- geordnete Verknüpfung von Aminosäuren kann jetzt im Takt der Triplett-Folgen auf der mRNA erfolgen
• Bindungsorte auf dem Ribosom Aminoacyl- oder Erkennungsort = A-Ort Peptidyl- oder Bindungsort = P-Ort Exit-Ort = E-Ort
• wie beginnt die Proteinsynthese im Ribosom? Initiations-rRNA ist im P-Ort Das nächstfolgende Triplett auf der mRNA liegt im A-Ort des Ribosoms > dort dockt die Aminoacyl-tRNA an, da ihr Anticodon an das Codon im A-Ort passt mit Hilfe einer Peptid-Bindung wird das Carboxy-Ende des Synthese-Stranges mit der Amino-Gruppe der neuen Aminosäure verknüpft die nun unbeladene tRNA rutscht in den Exit-Ort (E-Ort)
• Termination der Translation Das Ende wird mit einem der drei Stopp-Codons angegeben (UAG, UAA, UGA) > Da die tRNAs keine komplementären Anticodons für die Stoppcodons enthalten, wird hier die Proteinsynthese unterbrochen und die fertige Peptidkette unterbrochen
• Welche Terminationsfaktoren der Translation gibt es? drei Faktoren - RF1 = Erkennung der Stopp-Codons UAA und UAG - RF2 = Erkennung der Stopp-Codons UAA und UGA - RF3 = Stimulierung der Freisetzung von Polpeptid-Ketten
• Was ist der Ribosomen-Recycling-Faktor (RRF)? trägt zur Entlassung der leeren tRNA und der mRNA bei und vermittelt die Trennung der Ribosomen-Untereinheiten
• Was ist der Open Reading Frame (ORF)? ein mRNA-Abschnitt oder entsprechender DNA-Abschnitt, der nicht durch ein Stopp-Codon unterbrochen wird deutsch = offenes Leseraster
• Was sind Polysomen? mehrere Ribosomen an einer mRNA
• welche ist die Einheit des genetischen Codes? ein Triplett oder Codon
• Was versteht man unter der Degeneration oder Redundanz des genetischen Codes? mehrere Tripletts stehen für eine Aminosäure
• Was versteht man unter der Wobble-Hypothese von F. Crick (1965)? Bei der Bindung der Anticodon-Basen der tRNA an die Codon-Basen der mRNA kann die letzte tRNA-Base (5´-Ende) des Tripletts in ihrer Partnerwahl schwanken, da meist die letzte Base mehrere Möglichkeiten aufweist, um die gleiche Aminosäure zu codieren.
• Typische Merkmale der Bakterie Escherichia coli stäbchenförmig 2-4 μm lang im Lichtmikroskop sichtbar Lebt in Symbiose mit Wirt eines der wichtigsten Mittel für die Gentechnik
• welche Inhaltsstoffe hat Minimalmedium für die E.coli-Aufzucht? Tris-HCI-Puffer KCI NaCl Na2HPO4 MgSO4 CaCl NH4Cl Glucose
• Generationszeit von E. coli in Voll- und Minimalmedium? Vollmedium: 20-30 Minuten Minimalmedium: 60-90 Minuten
• Wie werden Bakterien gezüchtet? Robert Koch entwickelte um 1880 das Verfahren der Züchtung auf Nährböden in Agar-Platten
• Was ist ein Nucleoid? DNA von E.coli -ringförmig geschlossenes DNA-Molekül - einige hundermal länger als eine Bakterienzelle - ist auf eingen Raum in Zelle konzentriert
• Wie wird die superhelikale Struktur des Nucleoids aufrechterhalten? Durch Enzyme = Topoisomerasen

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