Die Zellbiologie und DNA: Lernzettel PDF

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Summary

Zellzyklus: Teilung der Zellen, Mitose und Meiose (auch im Vergleich), Entwicklungszyklus des Menschen, molekularer Aufbau der DNA, Chargaff, Regel, Meselson & Stahl-Experiment, kontinuierliche und diskontinuierliche Replikation, Genwirkkette, Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese, Transkription: Umschreiben ...

Description

BIOLOGIE LERNZETTEL Zellzyklus: Teilung der Zellen Interphase: Vorbereitung auf die Zellteilung G1-Phase (Wachstumsphase): Proteinbiosynthese bildet Zellorganellen, Zellplasma, Zellbestandteile aus S-Phase: DNA-Replikation und somit Verdopplung des genetischen Materials (1-Chromatid-Chromosomen zu 2-Chromatid-Chromosomen) G2-Phase: Vorbereitung auf die Mitose Es wird überprüft ob DNA fehlerfrei verdoppelt wurde. Mitose-phase:...

Mitose: Zellteilung 0 Interphase (siehe Oben) 1 Prophase: Chromosomen spiralisieren sich und der Spindelapperat bildet sich an den Zellpolen 2 Metaphase: Die Kernhülle löst sich auf. Die beiden Chromosomen ordnen sich in der Mitte an (Äquatorialebene) und von dort heftet sich der Spindelapperat an sie. 3 Anaphase: Spindelfasern verkürzen sich und dabei teilen sich die Chromosomen zu zwei Chromatidensätze und werden zu den Polen gezogen. Auf beiden Seiten befindet sich ein identischer Chromatidsatz 4 Telophase: Es bildet sich eine neue Kernhülle um die beiden Sätze. Und die Zelle teilt sich. Es sind zwei identische Zellen entstanden. Es kommen raus: diploider Chromosomensatz

Meiose: Produzieren von haploiden Geschlechtszellen Meiose 1: Reduktionsteilung Ausgangspunkt: 2n 0 Interphase: Verdopplung des 1 Chromatid-Chromosomen zu 2-Chromatid-Chromosomen 1 Prophase I: Spindelapperat bildet sich und das Erbmaterial beginnt sich zu ordnen und die Chromosomen werden erkennbar. Es kommt zu einem „Crossing-Over“ (Austauschen von Abschnitten der DNA von Mutter und Vater. Kernhülle wird aufgelöst. 2 Metaphase I: Die Chromosomen ordnen sich an der Äquatorialebene an und Spindelapperat dockt sich an den Chromosomen an. 3 Anaphase I: Gesamte Chromosomen werden zu den Polen gezogen und nicht geteilt. 4 Telophase I: Eine Kernhülle bildet sich um jeweils die Pole und die Zelle teilt sich. Es sind nun Teile von Mutter und Vaterzelle auf beiden Seiten. Beide Chromosomensätze sind nun Haploid (1n) aus 2 Chromatid-Chromosomen.

Meiose 2: Ausgangspunkt: 1n/2-C-Chr Prophase II: Kernhülle löst sich auf und ein Spindelapperat wird an den Polen gebildet. Metaphase II: die 2-Chromatid-Chromosomen ordnen sich an der Äquatorialebene an und der Spindelapperat dockt an die Chromosomen. Anaphase II: Die Spindelfasern verkürzen sich und die einzelnen Chromatiden werden zu den Polen gezogen. Telophase II: Es bildet sich eine Kernhülle um die beiden Pole, um dem haploiden Chromosomensatz. Die Zelle teilt sich und es bleiben übrig. Es entstehen 4 haploide Tochterzellen mit 1 Chromatid-Chromosomen Wenn ein Spermium (1n) und eine Eizelle (1n) sich nun miteinander verbinden entsteht ein diploider Chromosomensatz (2n)

Mitose und Meiose im Vergleich: Mitose

Meiose

2x Diploid 46 Chromosomen (2n) am Ende

4x Haploid 23 Chromosomen (1n) am Ende

Zwei genetisch identische zur Mutterzelle am Ende

4 genetisch unterschiedliche Zellen am Ende

Nur bei Eukaryoten

Nur bei Eukaryoten

4 Phasen

2 mal 4 Phasen (8 Phasen)

Ort: Körperzellen Aufgabe: Wachstum, Erneuerung, ungeschlechtliche Fortpflanzung

Ort: Eierstock, Hoden Aufgabe: Für die Geschlechtliche Fortpflanzung Halbierung des Erbmaterials und Rekombination

Entwicklungszyklus des Menschen Im Hoden und im Eierstock befinden sich diploide Samen und Eizellen (46 Chromosomen/ 2n). Durch Meiose entwickeln sich aus den diploiden Zellen, haploide Zellen welche benötigt werden, da sich bei der Befruchtung und Verschmelzung beider Zellen, die Chromosomensätze addieren. Es entsteht eine diploide Zygote. Durch Mitose dupliziert sie sich und wächst zum Menschen heran. Ab der Pubertät ist auch dieser dazu fähig diesen Vorgang zu wiederholen.

DNA - Aufbau:

molekularer Aufbau der DNA Das DNA-Molekül besteht aus zwei Strängen welcher ähnlich wie eine Wendeltreppe in einer (Doppel-)Helixstruktur aufgebaut sind. Sie besteht aus vielen hintereinander geknüpften Nukleotiden: Sie bestehen aus Zuckermolekülen (Desoxyribose) , Phosphatgruppen und den organische Basen Adenin; Cytosin; Guanin; Thymin. Nukleotide verbinden sich mit einem passenden Nukleotide durch Wasserstoffbrückenbindungen. A—T C--G Bei den Eukaryoten befindet sich die DNA in dem Zellkern. Chargaff-Regel Chargaff fand heraus, dass sich die Basen immer in gleicher Prozentualen Menge im Menschen befindet. Dabei sind Adenin und Thymin beide 30% und Guanin und Cytosin beide 20%. Dies bewies, dass die Basen immer in festen Paaren auftreten.

DNA-Replikation: Meselson & Stahl-Experiment Die beiden Forscher züchteten E. coli Bakterien heran. Sie setzten diese auf einen Nährboden mit schweren Stickstoffmolekülen mit der Massenzahl 15N. Der DNA-Strang änderte sich. Er bestand nur noch aus schwerem Stickstoff. Danach fütterten sie E. Coli mit leichtem Stickstoff welcher aus 14N besteht. Sie warteten dann darauf, dass sich die DNA zweimal repliziert hat (1 E. Coli – 4 E. Coli) Bei jedem Schritt nahmen sie DNA Proben um herauszufinden ob die Doppelstränge aus schwerem oder leichtem Stickstoff bestehen. Nach einem Vorgehen indem man das Gewicht der Stränge bestimmen konnte, kam man auf dieses Ergebnis: I. 100% 15N (Noch kein Aufnehmen von 14N) II. 50% 15N 50% 14N (Zwei Doppelstränge mit jeweils einem 14N Strang und einem 15N Strang) III. 25% 15N 75% 14N

I

II

III

Dies bedeutet, dass bei einer Replikation jeweils eine Seite des Mutterstrangs genommen wird und dieser ein Gegenstück (mRNA) hergestellt bekommt. (semikonservative Replikation)

kontinuierliche und diskontinuierliche Replikation Manchmal ist ein Replikationsvorgang diskontinuierlich. Der gegenläufige neue Strang, Folgestrang genannt, muss stückweise von einer DNA-Polymerase synthetisiert werden. Dabei entstehen die sogenannten Okazaki-Fragmente. Deren RNA-Primer werden alsdann von einer anderen DNA-Polymerase durch DNA ersetzt. Anschließend können die Fragmente von einer DNA-Ligase zu einem Gesamtstrang verknüpft werden

Vom Gen zum Protein: Genwirkkette Genwirkketten sind Ketten aus verschiedenen Aminosäuren, Stoffen, Hormonen und Genen die verschiedene Reaktionen im Körper auslösen. Sie verlaufen nacheinander und ist eins der Reaktionen beschädigt , sprich funktioniert nicht richtig oder gar nicht, dann kann es dazu kommen, dass verschiedene Abläufen in der Genwirkkette wegfallen. Es kommt zu Gendefekten.

Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese Ein Gen codiert für ein Enzym die Information der DNA wird in eine andere „Sprache“ die der Eiweiße übersetzt Die Bildung der Eiweiße erfolgt an den Ribosomen im Cytoplasma

Proteinbiosynthese (Transkription und Translation) Transkription: Umschreiben von DNA in mRNA Die RNA Polymerase fährt den DNA-Doppel-Strang so lange ab bis er den Promoter/StartMet findet. Beim Promoter wird die DNA entwirrt und gespalten. Die DNA-Polymerase setzt sich ein. Der codogene-Strang (3'-5') wird von der DNA-Polymerase abgefahren und es bildet sich dazu ein komplementärer Strang. Dabei verbinden sich folgende Basen: Adenin-Uracil Thymin-Adenin

Cytosin-Guanin Guanin-Cytosin Der Entstandene Strang nennt man mRNA. Dies geht so lang weiter bis es bei einem Terminator ankommt (Stopp-Sequenz) Translation: Übersetzung der mRNA in Proteine Ein Ribosom hat 3 Bindungsstellen

die A-Stelle (Aminoacyl-Stelle) die P-Stelle (Polypeptid-Stelle) die E-Stelle (Exit-Stelle). Ein Ribosom setzt sich an die mRNA an und fährt sie ab. In Jede der 3 Stellen passt genau ein Basen-Triplett. Mit der A-Stelle wird jedes der Tripletts abgelesen. Dies macht sie so lange bis sie das Start-Codon erreicht hat (AUG). Es wird eine passende tRNA in das Start-Codon eingesetzt. Es bildet sich am Ende der tRNA eine passende Aminosäure . Das Ribosomen rückt nun so weiter, dass sich das Triplett AUG in der P-Stelle befindet. In die A-Stelle ist ein neues Triplett gerutscht, welches abgelesen wird und eine passende tRNA bekommt. Dazu bildet sich erneut eine passende Aminosäure. Die Aminosäure in der P-Stelle wird abgeben und heftet sich an die in der A-Stelle. Wenn das Ribosomen weiter den Strang entlang rutsch und sich ein Triplett in der E-Stelle befindet wird die tRNA einfach abgelöst und ins Cytoplasma gelassen. Die Aminosäure in der P-Stelle setzt sich an die in der A-Stelle. Dies wird so oft wiederholt bis es eine Stopp-Sequenz erreicht. Dort zerfällt das Ribosomen in seine Einzelteile. Die Aminosäure bildet sich in dem Cytoplasma zu einem Protein und begibt sich zu seinem Zielort.

DNA-Replikation Zuerst wird der DNA-Doppelstrang entwirrt und von einem Enzym aufgetrennt. Um die beiden Stränge voneinander zu lösen müssen die Wasserstoffbrückenbindungen aufgelöst werden. Dies macht das Enzym Helicase. Es entsteht die y-förmige Replikationsgabel. Zu beginn der Replikation wird ein Primer, welcher von der Primase hergestellt an den Anfang des Stranges angebracht (3'). Es werden komplementäre Nukleotide von der RNA-Polymerase an den Mutterstrang von 3'- zu 5'Ende angebracht. Die beiden Stränge verlaufen antiparallel. Der Leitstrang wird ohne Unterbrechung verlängert werden, denn er arbeitet in die gleiche Richtung wie die Helicase. Es ist eine kontinuierliche Replikation. Die RNA-Polymerase baut den Strang von 5' bis 3' Ende auf.. Der Folgestrang jedoch, ist umgekehrt (5' zu 3') und da die Polymerase immer von 3' zum 5' Ende arbeitet entstehen Probleme. Es müssen mehrere Primer gesetzt werden, damit die RNAPolymerase den Tochterstrang des Folgestrangs aufbauen kann. Sie fährt den Strang schließlich ab und schließt die Lücken zwischen den mehreren Primeren. Diese Fragmente (zwischen den Primeren) nennt man auch Okazaki-Fragmente. Man bezeichnet diese Replikation als diskontinuierliche Replikation Am Schluss werden die Primer aufgelöst und eine weitere RNA-Polymerase schließt alle Lücken in denen die Primer waren. Das Enzym Ligase verschließt die Stellen an denen die Okazaki-Fragmente liegen....