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DNA-Replikation Lernzettel - Bio LK Q1 Zusammenfassung PDF

Name: Knowunity
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DNA-Replikation Lernzettel - Bio LK Q1 Zusammenfassung PDF

Luna

@luna.stoehr

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Die DNA-Replikation ist ein komplexer Prozess zur Verdopplung des Erbguts. Enzyme wie Topoisomerase, Helicase und DNA-Polymerase spielen dabei Schlüsselrollen. Der Leitstrang wird kontinuierlich, der Folgestrang diskontinuierlich mit Hilfe von Okazaki-Fragmenten synthetisiert. Die Proteinbiosynthese umfasst Transkription und Translation, wobei mRNA als Botenmolekül fungiert. Bei der Transkription wird DNA in mRNA umgeschrieben, während bei der Translation die mRNA-Sequenz in Proteine übersetzt wird. Ribosomen und tRNA sind für diesen Prozess essentiell.

30.3.2022

9914

Replikation der DNA
1. Die Topoisomerase entwendet die Doppelhelix
2. Die Helicase öffnet die Doppelstränge durch Trennung der Wasserstoffbr

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Transkription

Die Transkription ist der erste Schritt der Proteinbiosynthese, bei dem die genetische Information von der DNA auf die mRNA übertragen wird. Dieser Prozess läuft in mehreren Schritten ab:

Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor
Öffnung der DNA durch die RNA-Polymerase
Ablesen des codogenen Strangs
Bildung eines komplementären RNA-Einzelstrangs
Anlagerung von Nucleosidtriphosphaten in 3'→5'-Richtung
Erkennung von Start- und Stoppsignalen
Verlassen des Zellkerns durch die fertige mRNA

Vocabulary: Der codogene Strang, auch Matrizenstrang genannt, ist der DNA-Strang, der die genetische Information für die mRNA-Synthese enthält.

Highlight: Bei der Transkription wird Thymin in der DNA durch Uracil in der RNA ersetzt.

Die RNA-Polymerase spielt eine zentrale Rolle in diesem Prozess:

Sie erkennt spezifische Sequenzen auf der DNA (Promotor).
Sie öffnet die DNA-Doppelhelix blasenartig.
Sie synthetisiert den komplementären RNA-Strang.

Definition: Die Transkription ist der Prozess, bei dem die genetische Information von der DNA auf die mRNA übertragen wird, um als Vorlage für die Proteinsynthese zu dienen.

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Proteinbiosynthese

Die Proteinbiosynthese ist ein zentraler Prozess in der Zellbiologie, der die Umsetzung genetischer Information in funktionelle Proteine ermöglicht. Dieser Vorgang basiert auf der Ein-Gen-Ein-Enzym-Hypothese:

Definition: Die Ein-Gen-Ein-Enzym-Hypothese besagt, dass ein Gen die genetische Information für die Synthese eines spezifischen Polypeptids (Proteins) enthält.

Proteine, insbesondere Enzyme, spielen eine entscheidende Rolle als Biokatalysatoren:

Sie beschleunigen Reaktionen und senken die Aktivierungsenergie.
Sie bleiben nach der Reaktion unverbraucht.

Der Informationsfluss von der DNA zum Protein erfolgt über Botenmoleküle:

Die genetische Information wird aus dem Zellkern transportiert.
Messenger-RNA (mRNA) dient als Botenmolekül.
mRNA ist eine einzelsträngige Kopie kurzer DNA-Abschnitte.

Highlight: Ohne mRNA ist keine Proteinbiosynthese möglich.

Die RNA unterscheidet sich von der DNA durch den Austausch von Thymin durch Uracil:

Vocabulary: RNA besteht aus den Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil.

Der gesamte Prozess der Proteinbiosynthese folgt dem zentralen Dogma der Molekularbiologie:

DNA → Transkription → mRNA → Translation → Protein

Example: Bei der Herstellung von Antikörpern muss die genetische Information aus dem Zellkern zu den Ribosomen gelangen, wo die eigentliche Proteinsynthese stattfindet.

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Translation

Die Translation ist der zweite Hauptschritt der Proteinbiosynthese, bei dem die in der mRNA enthaltene Basensequenz in die Aminosäuresequenz eines Proteins "übersetzt" wird. Dieser Prozess findet an den Ribosomen statt und benötigt die tRNA für den Transport der Aminosäuren.

Der Ablauf der Translation lässt sich in folgende Schritte unterteilen:

Bindung der mRNA an die kleine Untereinheit des Ribosoms
Anlagerung der Start-tRNA mit Methionin
Anlagerung der großen Ribosomen-Untereinheit
Bindung einer zweiten tRNA
Verknüpfung der Aminosäuren zum Dipeptid
Verlassen der entladenen tRNA
Verschiebung des Ribosoms um ein Triplett
Bindung einer neuen tRNA
Verlängerung der Peptidkette
Wiederholung bis zum Stoppcodon

Vocabulary: tRNA (Transfer-RNA) ist für den Transport der Aminosäuren zu den Ribosomen verantwortlich.

Highlight: Die Translation erfolgt vom 5'-Ende zum 3'-Ende der mRNA, wobei jeweils ein Basentriplett (Codon) für eine spezifische Aminosäure codiert.

Besondere Merkmale der Translation:

Das Startcodon codiert immer für die Aminosäure Methionin.
Die Verknüpfung der Aminosäuren wird durch Enzyme des Ribosoms katalysiert.
Das Ribosom besitzt eine P-Stelle (Peptidyl) und eine A-Stelle (Aminoacyl) für die tRNA-Bindung.

Definition: Die Translation ist der Prozess, bei dem die genetische Information der mRNA in die Aminosäuresequenz eines Proteins umgesetzt wird.

Example: Bei der Synthese eines Enzyms würde die mRNA-Sequenz AUG-CCU-GGU-UAA für die Aminosäurefolge Methionin-Prolin-Glycin codieren, wobei UAA das Stoppcodon darstellt.

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DNA-Replikation

Die DNA-Replikation ist ein fundamentaler Prozess in der Zellbiologie, bei dem die genetische Information verdoppelt wird. Dieser Vorgang wird durch verschiedene Enzyme gesteuert und läuft in mehreren Schritten ab:

Die Topoisomerase entwindet die DNA-Doppelhelix.
Die Helicase öffnet die Doppelstränge durch Trennung der Wasserstoffbrückenbindungen.
Die Primase synthetisiert Primer als Startmoleküle.
Die DNA-Polymerase heftet komplementäre Nucleotide an und synthetisiert die Tochterstränge.

Highlight: Die DNA-Replikation erfolgt semi-konservativ, wobei jeder neue Strang zur Hälfte aus dem alten Strang besteht und zur anderen Hälfte neu synthetisiert wird.

Der Prozess unterscheidet zwischen Leitstrang und Folgestrang:

Der Leitstrang wird kontinuierlich synthetisiert.
Der Folgestrang wird diskontinuierlich in Form von Okazaki-Fragmenten synthetisiert.

Vocabulary: Okazaki-Fragmente sind kurze DNA-Abschnitte, die während der diskontinuierlichen Replikation des Folgestrangs entstehen.

Die Ligase ersetzt schließlich die RNA-Primer durch DNA und verknüpft die Fragmente zu einem durchgehenden Strang.

Definition: Semi-konservative Replikation bedeutet, dass jeder neue DNA-Doppelstrang aus einem alten und einem neu synthetisierten Einzelstrang besteht.

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Transkription

Die Transkription ist der erste Schritt der Proteinbiosynthese, bei dem die genetische Information von der DNA auf die mRNA übertragen wird. Dieser Prozess läuft in mehreren Schritten ab:

Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor
Öffnung der DNA durch die RNA-Polymerase
Ablesen des codogenen Strangs
Bildung eines komplementären RNA-Einzelstrangs
Anlagerung von Nucleosidtriphosphaten in 3'→5'-Richtung
Erkennung von Start- und Stoppsignalen
Verlassen des Zellkerns durch die fertige mRNA

Vocabulary: Der codogene Strang, auch Matrizenstrang genannt, ist der DNA-Strang, der die genetische Information für die mRNA-Synthese enthält.

Highlight: Bei der Transkription wird Thymin in der DNA durch Uracil in der RNA ersetzt.

Die RNA-Polymerase spielt eine zentrale Rolle in diesem Prozess:

Sie erkennt spezifische Sequenzen auf der DNA (Promotor).
Sie öffnet die DNA-Doppelhelix blasenartig.
Sie synthetisiert den komplementären RNA-Strang.

Definition: Die Transkription ist der Prozess, bei dem die genetische Information von der DNA auf die mRNA übertragen wird, um als Vorlage für die Proteinsynthese zu dienen.

Proteinbiosynthese

Definition: Die Ein-Gen-Ein-Enzym-Hypothese besagt, dass ein Gen die genetische Information für die Synthese eines spezifischen Polypeptids (Proteins) enthält.

Proteine, insbesondere Enzyme, spielen eine entscheidende Rolle als Biokatalysatoren:

Sie beschleunigen Reaktionen und senken die Aktivierungsenergie.
Sie bleiben nach der Reaktion unverbraucht.

Der Informationsfluss von der DNA zum Protein erfolgt über Botenmoleküle:

Die genetische Information wird aus dem Zellkern transportiert.
Messenger-RNA (mRNA) dient als Botenmolekül.
mRNA ist eine einzelsträngige Kopie kurzer DNA-Abschnitte.

Highlight: Ohne mRNA ist keine Proteinbiosynthese möglich.

Die RNA unterscheidet sich von der DNA durch den Austausch von Thymin durch Uracil:

Vocabulary: RNA besteht aus den Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil.

Der gesamte Prozess der Proteinbiosynthese folgt dem zentralen Dogma der Molekularbiologie:

DNA → Transkription → mRNA → Translation → Protein

Example: Bei der Herstellung von Antikörpern muss die genetische Information aus dem Zellkern zu den Ribosomen gelangen, wo die eigentliche Proteinsynthese stattfindet.

Translation

Der Ablauf der Translation lässt sich in folgende Schritte unterteilen:

Bindung der mRNA an die kleine Untereinheit des Ribosoms
Anlagerung der Start-tRNA mit Methionin
Anlagerung der großen Ribosomen-Untereinheit
Bindung einer zweiten tRNA
Verknüpfung der Aminosäuren zum Dipeptid
Verlassen der entladenen tRNA
Verschiebung des Ribosoms um ein Triplett
Bindung einer neuen tRNA
Verlängerung der Peptidkette
Wiederholung bis zum Stoppcodon

Vocabulary: tRNA (Transfer-RNA) ist für den Transport der Aminosäuren zu den Ribosomen verantwortlich.

Highlight: Die Translation erfolgt vom 5'-Ende zum 3'-Ende der mRNA, wobei jeweils ein Basentriplett (Codon) für eine spezifische Aminosäure codiert.

Besondere Merkmale der Translation:

Das Startcodon codiert immer für die Aminosäure Methionin.
Die Verknüpfung der Aminosäuren wird durch Enzyme des Ribosoms katalysiert.
Das Ribosom besitzt eine P-Stelle (Peptidyl) und eine A-Stelle (Aminoacyl) für die tRNA-Bindung.

Definition: Die Translation ist der Prozess, bei dem die genetische Information der mRNA in die Aminosäuresequenz eines Proteins umgesetzt wird.

Example: Bei der Synthese eines Enzyms würde die mRNA-Sequenz AUG-CCU-GGU-UAA für die Aminosäurefolge Methionin-Prolin-Glycin codieren, wobei UAA das Stoppcodon darstellt.

DNA-Replikation

Die Topoisomerase entwindet die DNA-Doppelhelix.
Die Helicase öffnet die Doppelstränge durch Trennung der Wasserstoffbrückenbindungen.
Die Primase synthetisiert Primer als Startmoleküle.
Die DNA-Polymerase heftet komplementäre Nucleotide an und synthetisiert die Tochterstränge.

Highlight: Die DNA-Replikation erfolgt semi-konservativ, wobei jeder neue Strang zur Hälfte aus dem alten Strang besteht und zur anderen Hälfte neu synthetisiert wird.

Der Prozess unterscheidet zwischen Leitstrang und Folgestrang:

Der Leitstrang wird kontinuierlich synthetisiert.
Der Folgestrang wird diskontinuierlich in Form von Okazaki-Fragmenten synthetisiert.

Vocabulary: Okazaki-Fragmente sind kurze DNA-Abschnitte, die während der diskontinuierlichen Replikation des Folgestrangs entstehen.

Die Ligase ersetzt schließlich die RNA-Primer durch DNA und verknüpft die Fragmente zu einem durchgehenden Strang.

Definition: Semi-konservative Replikation bedeutet, dass jeder neue DNA-Doppelstrang aus einem alten und einem neu synthetisierten Einzelstrang besteht.