Übungen zur Proteinbiosynthese (inklusive Lösungen) PDF

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Übungsaufgaben zur Proteinbiosynthese 1.1 Bei Experimenten mit sich wiederholenden Copolymeren baut ACAC... Threonin und Histidin ein, CAACAA... baut Glutamin, Asparagin und Threonin ein. Welches Triplett kann man eindeutig Threonin zuordnen?

ACACACACACACACACAC —> mögliche Tripletts: ACA und CAC CAACACaCaACAACAACACaACAA —> mögliche Tripletts:

CAA, AAC, ACA

ACA ist das einzige Trinukleotid, das auch im anderen Copolymer vorkommt —> muss Aminosäure kodieren, die in beiden Experimenten eingebaut wird (Threonin). 1.2 Ein doppelsträngiges DNA-Molekül mit der unten aufgeführten Sequenz produziert in vivo ein Polypeptid von genau fünf Aminosäuren Länge.

TACATGATCAT T TCACGGAAT T TCTAGCATGTA ATGTACTAGTAAAGTGCC T TAAAGATCGT

a) Beschriften Sie den Matrizenstrang, den Nich Matrizenstrang und das Startcodon. In welch Richtung verläuft die Transkription? b) Wie lautet die Sequenz des Peptids? c) Beschriften Sie 5’ und 3’ Enden der DNA!

1.3 Ein Aminosäure-Gemisch besteht zu 1/4 aus Guanin und zu 3/4 aus Adenin. a) Welche möglichen Codons gibt es? b) Welche Aminosäuren kommen zu welchen Anteilen im Gemisch vor? Welche Aminosäure kommt am häufigsten vor?

a) mögliche Codons: GGG, AAA, GGA, GAA, AAG, AGG, AGA, GAG b) Wahrscheinlichkeit, dass G eingebaut wird: ¼; Wahrscheinlichkeit, dass A eingebaut wird: ¾. So ergibt sich für: GGG (Glycin): 1/4*1/4*1/4= 1/64= 1,6% AAA(Lysin): 3/4*3/4*3/4= 27/64= 42,2% GGA (Glycin): 1/4*1/4*3/4= 3/64= 4,7% GAA (Glutaminsäure): 1/4*3/4*3/4= 9/64= 14,1% AAG (Lysin): 3/4*3/4*1/4= 9/64= 14,1% AGG (Arginin): 3/4*1/4*1/4= 3/64= 4,7% AGA (Arginin): 3/4*1/4*3/4= 9/64= 14,1% GAG (Glutaminsäure): 1/4*3/4*1/4= 4,7%

1.4 Obwohl die Strukturgene lacZ, Y und A als einzige polycistronische mRNAs transkribiert werden, enthält jedes Gen die richtigen Initiations- und Terminationssignale, die für die Translation essentiell sind. Was wird Ihrer Ansicht nach geschehen, wenn eine Zelle, die in Gegenwart von Lactose wächst, eine Deletion auf einem Nucleotid entweder früh im Gen Z oder früh im Gen A enthält?

Leseraster existieren nur in der Translation, erst hier wird mit Hilfe von Trinukleotiden in Aminosäuren übersetzt Das Leseraster beginnt mit jedem Startcodon.

In einer polycistronischen mRNA hat jedes Cistron sein eigenes Startcodon! Eine Deletion und ein daraus folgendes frame shift hat keine Auswirkung auf andere Cistrons, da ihre Leseraster voneinander unabhängig sind.

1.5 Sie untersuchen ein E.-Coli Gen, das für ein Protein kodiert. Ein Teil der Proteinsequenz ist: a) Ala – Pro – Trp – Ser – Glu – Lys – Cy Sie haben eine Reihe von Mutanten isolie haben folgende Sequenzen erhalten: Mutante b): Ala – Pro – Trp – Arg – Glu – Lys – Cys – His – Mutante c): Ala – Pro Mutante d): Ala – Pro – Gly – Val – Lys – – Cys – His – Benennen Sie die molekulare Basis (Sequenzveränderung (von – zu) sowie die Art der Mutation.

b) Missencemutation: aus Ser (AGU/AGC) wird Arg (AGA/ AGG/CGU/CGC) c) Nonsence-Mutation: ein Stopp-Codon entsteht, statt Trp (UGG) entsteht STOPP (UGA) d) Leserastermutation: (X= Deletion, Y= Insertion) GCN - CCN - UGG - AGY -GAR - AAR - UGY - UAY GCN - CCN - XGGA - GUG - AAA - AAY - UGY - UAY

N= U/G/C/A; Y= Pyrimidinbase; R= Purinbase

1.6 Warum ist Oligo-dT ein effektiver Primer für die Reverse-Transkriptase? Ziel der reversen Transkription ist meist das Decodieren einer reifen mRNA, um nur die codierende Sequenz eukaryotischer Gene (ohne Introns, etc.) zu erhalten und diese z.B. in Bakterien (die kein Splice-System haben) zu exprimieren. Da reife mRNAs immer einen PolyA-Schwanz tragen, kann ein Olido-dT-Primer an diese reife mRNA hybridisieren und die Rücktranskription ihrer Sequenz in DNA einleiten. 1.7 In der RNA (dem wahrscheinlich entwicklungsgeschichtlich älteren Nukleinsäuremolekül) kommt Uracil als eine der vier Basen vor; in der DNA aber stattdessen Thymin. Haben Sie eine schlüssige Erklärung dafür?

Die Mutationsrate wäre unvertretbar hoch, da jede Deaminierung von Cytosin zu einem Uracil führt. Deaminierungen treten recht häufig spontan auf. Wäre Uracil ein regulärer Bestandteil

der

DNA,

würde

Uracil

nicht

als

fehlerhaft

erkannt

und

durch

Reparaturmechanismen aus der DNA entfernt werden können. In der DNA-Replikation wird Uracil mit Adenin komplementär gepaart, was schließlich eine irreversible Veränderung der Basenfolge und damit eine Punktmutation zur Folge hätte. Durch die „Verwendung“ von Thymin als Paarungspartner für Adenin in der DNA, ist es aber möglich, jedes spontan entstehende Uracil als fehlerhaft zu erkennen und rechtzeitig (vor der Replikation) zu entfernen.

H2 O

NH3...