DNA, Zellzyklus, DNA-Replikation und Proteinbiosynthese

Alternativer Bildtext:

Y-förmige Replikationsgabel entsteht Was ist eigentlich RNA? Zucker Ribose . Uracil (U) als Base statt Thymin (T) , meist kürzer als DNA, da sie nur Informationen über Ein RNA-Primer wird durch die Primase an ein Stück der DNA 2 angelagert zu welchem es jeweils den komplementären Anfang zur Polymerase des Leit- oder Folgestranges bildet. einzelne Abschnitte enthält einsträngig (mRNA) kann den Zellkern verlassen Unterschiede zwischen mRNA, rRNA und tRNA Interphase G1-Phase (Interphase): Wachstum der Zelle und aktive Stoffwechselvorgänge. Erbinformartion liegt nach innerhalb eines Ein-Chromatid-Chromosom vor. Kontrollpunkt: Zelle groß genug? Passende Umweltbedingungen? S-Phase (Interphase): Identische Verdopplung der DNA. Die Erbinformation liegt jetzt also gedoppelt in einem Zwei-Chromatid-Chromosomen. G2-Phase (Interphase): Wachstum und Vorbereitungen auf die Mitose. Kontrollpunkt: DNA vollständig und fehlerfrei gedoppelt? Experiment durch Meselson und Stahl: Bei Bakterienzellen wurde der Stickstoff durch N ersetzt, damit diese mit diesem Stickstoff neue DNA synthesieren. Den markierten Stickstoff*N kann man später besser nachweisen, da er eine höhere Dichte hat und damit schwerer ist. Bakterien können zwischen den Stickstoffen nicht unterscheiden und bauen beide mit in ihre DNA ein. Zuerst wurden die Bakterien auf dem N Nährboden gezüchtet und dann die erste Probe entnommen. Anschließend wurden sie auf ein "N Nährboden versetzt und nach der ersten Teilung entnahm man eine 2. Probe und nach der zweiten Teilung eine dritte. Durch technische Möglichkeit DNA anhand ihrer unterschiedlichen Dichte zu trennen kam man zunfolgenden Beobachtungen: 3 Die DNA-Polymerase knüpft an die frei im Zellplasma vorhandenen Nucleotide an und verknüpft diese anschließend in 5->3* Richtung zu einem komplementären Leit- bzw. Folgestrang. Bei der 1.Probe handelte es sich nur um schwere DNA, bei der 2. Probe um mittelschwere DNA und anschließend beider letzten Probe um eine ungleiche Verteilung.d. h. sowohl leichte als auch mittelschwere DNA. Das Experiment zeigt, dass die semi-konservative Replikation bestätigt wurde. Nur beim Leitstrang kann deswegen eine kontinuierliche Replikation von 5->3 Ende stattfinden. Beim Folgestrang hingegen handelt es sich um eine diskontinuierliche Replikation, bei welcher der RNA-Primer immer wieder neu angesetzt werden muss. So entstehen Okazaki-Fragmente, also kleine DNA-Stücke. Sobald die RNA-Primer ihre Funktion erfüllt haben werden sie durch die DNA-Polymerase abgebaut und durch Nucleotide ersetzt. Diese Okazaki-Fragmente werden anschließend durch 5 das Enzym der DNA-Ligase zu einem durchgehenden Strang verbunden, dem Folgestrang. Zwei identische DNA-Doppelstränge liegen vor Vom Gen zum Protein: die Proteinbiosynthese Vom Protein zum Merkmal: Genwirkketten Genwirkkette Ausgangsstoff 5 Ende 3' Ende Proteinbiosynthese: Transkription Gen 1 ↓ Enzym 1 tRNA- Code Strang codogener RNA-Polymerase Strang GROBADO eleooo-Ooool Proteinbiosynthese: Translation Cytoplasma →Ornithin ULO DO VEK U QUÁL DOHER mRNA Codon DNA- Aminosäurekette mRNA Translation Zellkern Transkription Codon Aminosäure Stoffwechselreaktion Gen 2 + Enzvm 2 Die Proteinbiosynthese im Überblick Codogener Strang Merkmal mRNA 6698688 .Öberflächenvergrößerung • Organe (Lunge,usw.) -Ribosom Citrulin- Code-Strang codogener Strang Code-Strang beladene IRNA entladene tRNA Gen 3 + Enzym 3 5' Ende Aminosäure O DOCIICTO →Arginin Biosynthesekette Kopiervorgang im Zellkern von der DNA zur mRNA. Dabei werden die Basen des codogenen Stranges der DNA abgelesen und komplementär zur mRNA in Codons zusammengesetzt (identisch bis aufT->U). [3 Ende DNA 5' Ende 1231 2315 4 6 Wenn das Ribososm beim Stoppcodon angekommen ist kommt es zum Abbruch der Translation, der Komplex zerfällt und die Aminosäurekette, die Primärstruktur des Proteins wird frei und ist entsprechend der Vorgaben der DNA hergestellt wurden. RNA-Polymerase lagert sich an den Promoter am codogenen Strang der DNA an und wandert von 3*->5*Ende entlang des codogenen Strangs. Dabei wird der Code-Strang kurz vom codogenen Strang gelöst, indem die RNA- Polymerase die Wasserstoffbrücken für kurze Zeit auflöst und den Strang entspiralisiert. messenger RNA (mRNA) Eine Kopie der Basensequenz von dem Code-Strang der DNA, welche bei der Transkription entsteht. Übersetzungsvorgang eines Codons in das jeweilige Anticodon und schließlich zur verschlüsselten Aminosäuresequenz. RNA-Nucleotide lagern sich komplementär an den codogenen Strang an und werden von der RNA-Polymerase zu dem mRNA-Strang verknüpft. Der Code-Strang und der codogene Strang verbinden und spiralisieren sich nach dem Ablesen wieder und die mRNA liegt frei im Zellkern vor. Transkription abgeschlossen DNA Transkription s Biosynthesekette: Abfolge von Syntheseschritten bis zum endgültigen Produkt Genwirkkette: Aufeinander abfolgende Wirken der Gene hin zu einem Endprodukt. Das Ribosomen setzt sich bei Erkennung des Startcodons an die mRNA und wandert von 5"->3* Richtung. Die tRNA, sowie das Anticodon und die zum Codon gehörene Aminosäure werden nach dem Prinzip der komplementären Basenpaarung an der Anbindungsstelle (A) angesetzt. Das Ribosom wandert beim Ablesen weiter und so rückt die angesetzte tRNA eine Stelle, zur Mittelstelle (M) weiter. An dieser Stelle wird die Aminosäure mithilfe von Enzymen an der Aminosäurekette gebunden. Wenn das Ribosom anschließend wieder weiter rückt wird trennt sich die tRNA von der Aminosäure. An der letzten, der Abgangsstelle (E) verlässt die entladene tRNA das Ribosom. Es kann anschließend wieder neu beladen werden und erneut an der Proteinbiosynthese teilnehmen. Translation. 12 M afaqques UCACUCK AGUCYX Entschlüsselung des genetischen Codes GU CU 4 CX A CUG creap transfer RNA (tRNA): Transportiert die frei-liegenden Aminosäuren aus dem Cytoplasma zu den Ribosomen. Als Vermittler zwischen der Basensequenz und der späteren Aminosäuresequenz während der Translation. Ribosom ACUGACH STORST tRNA Antivalon ribosomale RNA (TRNA): Bildung der Reptidbindungen und Aufbau der Ribosomen. Ort der Proteinbiosynthese. für die mRNA *Basentriplets/Codons eindeutig jedes Codon steht für eine Aminosäure .nahezu universell für alle Lebewesen •Aus ihr kann die Aminosäure für das jeweilige Anticodon in einer Basensequenz der RNA abgelesen und übersetzt werden. Dabei wird immer von außen, also von 5->3' Richtung gelesen. Basiskonzept Struktur und Funktion • Baukastenprinzip •Aufbau der DNA aus vier verschiedenen Nucleotiden kann trotzdem durch eine Vielzahl von Kombinationsmögöichkeiten viele Informationen enthalten Schlüssel-Schloss-Prinzip komplementäre Basenpaare im Aufbau der DNA können so leichter kopiert und abgelesen Transport durch Biomembranen