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Das genetische System der Eukaryoten
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lenaaa
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11/12/13
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-Mosaikgene, Introns und Exons -Prozessierung der mRNA (Spleißen, capping, Poly-A-Schwanz) -transnationale Modifizierung -Unterschiede zwischen Pro- und Eukaryoten
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Das genetische System der Eukaryoten • eukaryotische Gene bestehen nicht aus einer durchgehend codierenden Nukleotidsequenz co sie sind „gestückelt"→→ Mosaikgene genetische Information ist auf der DNA von Sequenzen unterbrochen, die für Codierung nicht nötig sind. →nicht codierende Segmente der DNA: Introns → codierende Segmente der DNA: Exons •wenn eine mRNA mit passender, denaturierter einzelsträngiger DNA zusammengebracht wird entsteht ein DNA- RNA-Hybridmolekül ↳ komplementäre DNA- und RNA-Sequenzen haben sich zusammengelagert Hybridmolekül zeigt schleifenartige Ausstülpungen Dentstehen weil einige DNA-Sequenzen keine passende mRNA-Sequenzen haben → Schleifen = Introns. •das erste Exon hat eine Leadersequenz →→ hilft bei Anheftung der mRNA ans Ribosom • sowohl Introns als auch Exons werden bei Eukaryoten in eine prä-mRNA transkribiert < verlässt den Zellkern nicht, sondern wird im Zellkern spezifisch enzymatisch verändert: ↳ Introns werden herausgeschnitten und die Exons zu einer zusammenhängenden mRNA verknüpft → Vorgang: Spleißen am 5-Ende wird ein bestimmtes Nukleotide (methyliertes Guanin) als „Kappe“ aufgesetzt. cap-S -Struktur am 5´-Ende 4 Zellkern erfolgt durch katalytische Wirkung von Spleißosomen (bestehen aus RNA-Molekülen und Proteinen) schützt mRNA vor enzymatischem Aufbau und erleichtert das Anheften an die Ribosomen. ans 3-Ende werden bis zu 250 Adenin-Nukleotide angefügt → Poly-A-Schwanz am 3-Ende 4 erleichtert Export der mRNA ins Cytoplasma und schützt 3´-Ende vor enzymatischem Aufbau RNA- Polymerase... Transkription AMWATAFANT -Zellmembran .-D NA prä- mRNA Exon Rozessierung desprä-mRNA 3 Kernpore 1- Intion reife mRNA wachsende Polypeptidkette Dan (Pro) (Trp Phe Ribosom IMG Translation ----------- Ovalbumin-Gen P200 bp ------- DAJA 4 A2B3C405 € 6|F7 68⁹ 6 DNA-mRNA-Hybridisierung beim Ovalbumin-Gen. A: EM-Bild; B: Schema Cytoplasma Amino. Met säure mRNA tRNA -- +...
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Met 1-9 Exons A-G Introns PNA poly-A FRIA. Synthetase (Met) beladene +RNA • Veränderungen, die von der prä-mRNA zur reifen mRNA führen werden als mRNA-Reifung der mRNA-Prozessierung zusammengefasst durch Prozessierung wird aus prä-mRNA eine übersetzbare mRNA aus manchen prä-mRNAs können verschiedene Abschnitte als Introns herausgeschnitten und bausteinartig in unterschiedlicher Weise zusammengesetzt werden: → alternatives Spleißen. 4 so können aus gleiche prä-mRNA verschiedene mRNAs erstellt werden. → transkribierter DNA-Abschnitt kann mehrere verschiedene Proteine codieren ↳ ermöglicht die Vielfalt der Proteine, die die Anzahl der Gene übersteigt •reife mRNA verlässt durch die Kernporen den Zellkern und wird an den Ribosomen im Cytoplasma translatiert. ↳ 5´-cap-Struktur, die sich anschließende Leadersequenz und der Poly-A-Schwanz werden nicht in Aminosäuren translatiert. • Polypeptide werden nach Translation noch verändert : translationale Modifikation - zB: Abspaltung von Aminosäuren oder Anheftung von Zuckern oder Phosphatgruppen an bestimmte Aminosäuren - zB: Insulin D wird zunächst als durchgehendes Polypeptid synthetisiert ↳ Mittelteil (35 Aminosäuren) ermöglicht Eintritt in Golgi-Apparat So wird dort entfernt ↳ es entsteht ein aktives Hormon, das aus zwei Polypeptidketten besteht, die durch zwei Disulfidbrücken verbunden sind Unterschiede Pro- und Eukaryoten genetische Systeme der Pro- und Eukaryoten sind sehr ähnlich, haben jedoch einige wichtige Unterschiede: Prokaryoten DNA-Aufbau DNA ist ringförmig und histonfrei Räumliche Organisation Transkription und Translation im Cytoplasma (Kompartimentierung) Zeitliche Organisation Translation beginnt vor Abschluss der Transkription Genaufbau Gene enthalten fast nur codierende Sequenzen Reifung der mRNA Die mRNA wird ohne Modifizierung translatiert Ribosomenaufbau 70s-Ribosomen bestehen aus 50s und 30s Untereinheiten Posttranslationale keine Modifikation der Polypeptide Modifikation Cytoplasma--. mRNA mRNA-Lebensdauer Kurze Lebensdauer, wegen kurzer Generationszeit kein Nachteil Durch cap-Struktur und Poly-A-Schwanz verlängerte Lebensdauer DNA- Matrizenstrang Transkription 705-Ribosom... Translation wachsende Polypeptidkette- харах Cytoplasma. Kernpore --- Kernmembran. DNA- Matrizenstrang Transkription prä-mRNA Prozessierung reife mRNA -- 80S- Ribosom Eukaryoten DNA ist fadenförmig und um Histone gewickelt Transkription im Kern, Translation im Cytoplasma cap - wachsende Polypeptidkette Poly-A-Schwanz Translation beginnt nach Abschluss der Transkription Mosaikgene, enthalten Exons und Introns Die prä-mRNA wird durch Spleißen, capping, Anheftung des Poly-A-Schwanzes prozessiert 80s-Ribosomen bestehen aus 60s und 40s Untereinheiten häufige Modifikation nach Translation VXXXX Translation
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