Genetik

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Histone gewickelt und bildet Nucleosomen. Diese sind unterschiedlich dicht gelagert und bilden das Chromatin. Dieses bildet Schleifen und Spiralen in Form eines Chromosoms. CH₂ Aufbau eines DNA-Einzelstrangs CH₂ DNA-Polymerase -Primer Primase DWA-Polymerase Als Meiose wird der Vorgang zur Bildung von den Geschlechtszellen (Gameten) bezeichnet. Bei der Frow sind das die Eizellen, beim Mann die Spermazellen. Sowohl Ei- als auch Spermazellen besitzen einen einfachen Chromosomensatz; sie sind haploid (^n). 0. 2 haploide Zellen mit je 23 2-Chromatid- Chromosomen Base 18.(2 → 4 haploide Zellen mit je 23 1-Chromatid- Chromosomen Base Zucker Helicase 5' Transkription Bei der Transkription wird ein ein Gen codierender Abschnitt in mRNA umgeschrieben. Initiation Das Enzym RNA-Polymerase bindet an den Promotor. Der Promotor ist eine circa 50 Basenpaare lange Sequenz, die vor jedem Gen liegt. Nach Anlagerung der RNA-Polymerase, entdrillt sich die DNA, sodass die Einzelstränge abgelesen werden können. Abgelesen wird allerdings nur der Matritzenstrang. Elongation Die RNA-Polymerase synthetisiert den komplementären Strang zum Matritzenstrang. Termination Trifft die RNA-Polymerase am Ende des Gens auf die Terminatorsequent, so wird sie gestoppt; die Transkription ist beendet und die RNA-Polymerase läst sich von der DNA, Bel Eukaryoten enthält die DNA Abschnitte, die nicht für ein Protein codieren. Diese nicht codierenden Abschnitt helßen Introns und müssen zunächst noch aus der nach der Transkription vorhandenen prä-mRNA herausgeschnitten werden. Dieser Prozess nennt sich Spleißen. Anschließend wird an die mRNA am S'-Ende eine kappe und am 31- Ende ein Poly-A-Schwanz angehängt. Diese reife mRNA ist nun gegen den Abbow von Enzymen geschützt und verlässt den Zellkern durch eine kernpore. Translation Bei der Translation wird die mRNA in eine Aminosäurensequenz eines Proteins übersetzt. 1. Die mRNA bindet an das Ribosom Im Cytoplasma. Die Translation beginnt, wenn das Ribosom auf ein Startcodon auf der mRNA trifft. (A.Stelle) 2. Ein tRNA mit dem passenden Anticodon zum Basentriplett in der A-Stelle und der jeweiligen Aminosäure, lagert sich an. Das Ribosom wandert ein Codon (Basentriplett) auf der mRNA weiter, sodass sich das Codon mit der angelagerten +RNA an der P.Stelle befindet. Die Aminosäure löst sich von der +RNA ab. Währenddessen lagert sich eine neue +RNA am Codon in der A-Stelle an. H₂C Das Ribosom wandert wieder ein Triplett weiter. Die sich nun in der E-Stelle befindliche unbeladene +RNA löst sich von der mRNA. Die +RNA in der P-Stelle setzt ihre geladene Aminosáure wieder frei. Die Aminosäure bindet an die bereits vorhandene; eine Kette entsteht. NH₂ Cytosin .…..... ▸ Methyliert Die DNA ist so eng gepackt, dass die RNA-Polymerase nicht binden kann. große Demethy liert ::: Die RNA- Polymerase Kann an die DNA binden und das Gen ablesen, Ribosom Epigenetik Epigenetische Veränderungen in der Regulation der Genaktivität werden in der Regel von Umwelteinflüssen hervorgerufen und sind reversibel. Ein wichtiger Stevermechanismus ist die enzymatische Methylierung und Demethylierung von DNA. Gen ist abgeschaltet Untereinheit Gen ist angeschaltet Codon Trifft das Ribasom auf ein stopp-Codon, wird die Translation beendet. Die mRNA und die Aminosäurenkette werden freigesetzt. Das Ribasom zerfällt in seine beiden Untereinheiten. Durch das Anhängen einer Methylgruppe an die Base Cytosin, verändert sich der Packungsgrad der DNA. Liegt eine Methylierung vor, so kann der entsprechende Genabschnitt nicht transkribiert werden. E kleine Untereinheit +RNA Die durch Methylierung und Demethylierung entstehenden Methylierungsmuster sind vererbbar. So kann es bei einem konditionierungsversuch mit Mäusen dazu kommen, dass die Nachkommen von den Konditionierten Mäusen mehr Rezeptor-Proteine in der Riechschleimhaut ausbilden, die für den Geruchsstoff spezifisch sind, mit welchem ihre Vorfahren Konditioniert wurden. Aminosäure Anticodon محمد 91 مشمه PROKARYOTEN Genregulation Das Operon - Modell am Beispiel von Lactose Regulatorgen MMMM Ribosom Transkription mRNA Translation Substrat häuft sich an bindet (aktiviert) Repressor Substratinduktion findet nicht Statt SANT Repressor blockiert Polymerase DNA-Polymerase Promotor (inaktiviert) Keine Synthese DNA-Polymerase bindent nicht an Operator baut ab Operon Operator Strukturgene Genabschnitt Kann nicht abgelesen werden Genabschnitt Kann abgelesen werden Enzym Bei der Substratinduktion, hemmd das Substrat den Repressor. Dadurch kann das Gen, welches das Substratabbawende Enzym codiert, abgelesen werden. Das Enzym wird produziert und baut das Substrat ab. Nun ist nicht mehr viel vom Substrat übrig und der Repressor wird nicht mehr gehemmt. Deshalb kann dieser wieder die RNA-Polymerase blockieren und das Gen kann nicht mehr al- lacz lac Y gelesen werden. Folglich werden keine Enzyme mehr synthetisiert, die das Substrat abbauen Wenn die Substratkonzentration nun wieder ansteigt, beginnt der Prozess wieder von vorne. XIXIX bindet Operon - Funktionseinheit aus Promotor Operator und Strukturgenen (inaktiviert) Promotor Ansatzstelle für die RNA-Polymerase. SIM Operator - Bindungsstelle für Repressor (reversibel) Lässt Transkription au oder nicht Struktugene Gene die für Enzyme codieren (für den Abbow von Lactose hier drei). Endproduktrepression Endprodukt Regulatorgen- Gen, dessen Genprodukt ein Repressor blockiert Polymerase nicht Synthese Repressor ist, welches außerhalb des Operons llegt. (aktiviert) DNA Polymerase bindent an Operator findet nicht statt Genabschnitt Kann abgelesen werden Genabschnitt Kann nicht abgelesen werden Bei der Endprodukt repression bindet das Endprodukt an den Repressor und aktiviert ihn. Dadurch wird die RNA-Polymerase blockiert und der Genab- schnitt welcher für das Endprodukt codiert, wird nicht mehr abgelesen. Somit entsteht kein End- produkt mehr, welches den Repressor aktiviert. Folglich wird dieser wieder inaktiv und der Gen. abschnitt Kann wieder abgelesen werden. So entsteht wieder das Endprodukt und der Prozess beginnt erneut. Keine Produktion EUKARYOTEN Genregulation DNA DNA-Polymerase Hormone. RNA-Interferenz PFLANZEN DODATTER m-RNA Kommt aus Zellkern Die Transkriptionsfaktoren werden durch Hormone aktiviert. Sie binden dann an die Promotor-DNA und aktivieren dadurch die RNA- Polymerase, welche das folgende Gen transkribiert. Wo, wann und häufig ein Gen abgelesen wird, hängt von der Summe der gleichzeitigen Einflüsse vieler Transkiptionsfaktoren ab. wie MENSCH/TIER dsRNA RNA-1 A- Editing Transkriptions faktor Promotor Beim RNA-Editing So entsteht ein Exon Dicer-Enzym zerlegt. daRNA in siRNA mRNA RdRP Spieißstellen Translation X Dicer-Enzym THRIT RORP ergänzt mRNA Komplementär zu einer dsRNA m Intron verlässt den Zellkern TITO SiRNA dsRNA mRNase anskription RISC-Komplex siRNA bindet an die mRNase, es entsteht ein RISC-Komplex Alteratives Spleißen Dicer. Enzym prä-mRNA dienen als Primer für RORP gebundene siRNA zerfällt in Einzelstränge, Leitstrang bleibt, es Holo-RISC Die von der RNA-Polymerase synthetisierte prä-mRNA wird durch das Spleißen zur m. RNA. Beim Spleißen werden die Introns entfernt und es bleiben nur die codierenden Exons übrig. Bel Alternativen Spleißen geht es darum, dass durch das Weglassen von codierenden Stücken der mRNA, neve Proteine entstehen. Demnach codiert ein Gen für mehrere Proteine. Protein 1 Dicer-Enzym zerlegt siRNA daRNA in (Holo Ris) SiRNA Leitstrang Tim Protein 2 PODDA 1 2 3 5 TOMT Protein S siRNA serfällt in Einzelstränge Translation X Holo-RISC bindet an den Kompleme tören mRNA-Strang aus dem Zellkern MRNA Fragment mRNA wird abgetrennt es entsteht ein mRNA. Fragment werden nach Transkription und vor Translation einzelne Nucleosinbasen der mRNA ausgetauscht. größeres Transkriptom (Gesamtheit der mRNA). OMIES LIN Genom (Gene) RNA-Editing Methylierung Transkriptom (MRNA) Proteom (Proteine) Alternatives Spleißen RNA- Interferenz Metabolom (Metaboliten) Quellen: Bioskop SIl Qualifikationsphase Niedersachsen, Westermann Gruppe, Braunschweig, Druck A^, 2019 Sicher im Abi Oberstufen-Wissen Biologie, Klett Lern training, PONS GmbH, 4. Auflage, 2020 Natura 11/12 Biologie für Gymnasien Niedersachsen G8, Ernst Klett verlag GmbH, 1. Auflage, 2010 Bioskop SII Einführungsphase Niedersachsen, Westermann Gruppe, Braunschweig, Druck A², 2018. n Phenom (Merkmale)