DNA - Zusammenfassung Biologie PDF

Preview

Summary

Erstsemester zur Allgemeinen Biologie
Zusammenfassung zum Aufbau der DNA...

Description

DNA Die DNA ist ein Kettenmolekül, dessen Kettenglieder Nukleotide heißen. Jedes Nukleotid besteht aus 3 verschiedenen Bestandteilen: 1. Desoxyribose: Einfachzucker mit Grundgerüst aus C-Atomen. 2.Phosphorsäure: eine anorganische Säure mit der Formel H3PO4. 3. Eine Base: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin. Diese sind in einer genau festgelegten Reihenfolge zu einer langen Kette verknüpft – dies ist der Schlüssel für die Aminosäurensequenz des Proteins. Zusätzlich zu den festen Bindungen mit ihren beiden Nachbarn kann jede Base aber auch noch über so genannte Wasserstoffbrücken eine lockere Bindung mit einer weiteren Base eingehen – Adenin allerdings nur mit Thymin und Cytosin nur mit Guanin, diese Basen sind komplementär. Die DNA liegt daher in der Regel als Doppelstrang vor. Die Basenpaarung spielt eine wesentliche Rolle für die DNA-Replikation, für die Transkription und Translation im Zuge der Proteinbiosynthese sowie für vielfältige Ausgestaltungen der Tertiärstruktur von Nukleinsäuren. Replikation: Vervielfältigung des Erbinformationsträgers DNA in einer Zelle. exakte Verdoppelung der DNA Transkription: Synthese von RNA anhand einer DNA als Vorlage Translation: Synthese von Proteinen in den Zellen anhand der auf mRNAMoleküle kopierten genetischen Informationen

Bevor Mitose oder Meiose ablaufen kann, muss eine Zelle ihre DNA verdoppeln. Dies geschieht durch die Replikation während der Interphase. 1. Das Enzym Topoisomerase entwindet die DNA Doppelhelix. 2. Daraufhin spaltet die Helicase den nun enspiralisierten Doppelstrang der DNA zu zwei Einzelsträngen, indem sie die Wasserstoffbrückenbindungen der gegenüberliegenden Basenpaare unter ATP Verbrauch auflöst. 3. Die Primase synthetisiert an den 3' Enden sogenannte Primer, die für den Beginn der eigentlichen Replikation nötig sind und als Startpunkt dienen. 4. Am 3' Ende des Primers beginnt die DNA Polymerase mit der Synthese von komplementären Basen, wodurch ein neuer DNA Doppelstrang entsteht.

Jedoch kann die DNA Polymerase nur von 5' nach 3' ablaufen. Das führt dazu, dass am antiparallelen Strang (3' nach 5') die Synthese in entgegengesetzter Richtung ablaufen muss. Und das funktioniert nur wenn immer wieder neue Primer gesetzt werden. Auf diese Weise entstehen zwischen den Primern, einzelne synthethisierte Stücke der DNA, die sogenannten Okazaki-Fragmente. Man spricht auch von einer diskontinuierlichen Bildung des DNA Stranges. 5. RNase H entfernt nun die RNA Primer aus der DNA und eine weitere DNA Polymerase schließt die entstandenden Lücken mit komplementären Basen. 6. Zuletzt verknüpft das Enzym Ligase den diskontinuierlich-gebildeten Strang durch Esterbindungen. Im Ergebnis sind jetzt zwei identische DNA Stränge entstanden. Übersicht der Enzyme und deren Tätigkeiten Topoisomerase: Entwindet die Doppelhelix Helicase: Öffnet die Doppelhelix RNA Primase: Synthethiseren ein Stück RNA (Primer) DNA Polymerase: Fügt am 3' Ende komplementäre Nukleotide an RNase H: entfernt RNA Primer wieder aus der neu synthetisierten DNA DNA Ligase: Verknüpft die gebildeten Stränge durch Esterbindungen Proteinbiosynthese Die DNA befindet sich im Zellkern, die Proteinsynthese findet an den Ribosomen im Zellplasma statt. Als Vermittler erstellt die mRNA eine einsträngige Kopie der DNA (Transkription) und bringt sie zu den Ribosomen. Den Aufbau des Proteins am Ribosom bezeichnet man als Translation. Transkription Ablauf der Proteinbiosynthese:Bei der Transkription wird ein DNA-Abschnitt in die Basensequenz einer mRNA umgeschrieben. Die Transkription wird durch das Enzym RNA-Polymerase katalysiert. Dieses Molekül bindet an eine spezielle Nukleotidsequenz auf der DNA, den Promoter, und beginnt von dort aus in festgelegter Richtung mit der Transkription. Während die RNA-Polymerase an der DNA entlang gleitet, werden die DNA-Stränge entwunden und auf einer Strecke von etwa 20 Nukleotidpaaren die Wasserstoffbrücken zwischen den komplementären Basen getrennt. Nach dem Basenpaarungsprinzip lagern sich komplementäre Nukleotide an und werden mithilfe des Enzyms RNA-Polymerase zu einem RNA-Einzelstrang verbunden. Nur einer der beiden DNA-Einzelstränge wird als codogener Strang abgelesen. Stößt die RNA-Polymerase auf eine Stopp-Sequenz, beendet sie die Transkription. Die m-RNA trennt sich dann von der DNA und wandert durch die Poren der Kernmembran zu den Ribosomen. Translation Ablauf der Proteinbiosynthese:An den Ribosomen wird nun die Nukleotidsequenz der mRNA in die Aminosäuresequenz eines Proteins übersetzt. Ribosomen bestehen aus zwei Untereinheiten, die getrennt voneinander vorliegen, solange das Ribosom inaktiv ist. Erst wenn sich beide Untereinheiten verbinden, kann die Translation

beginnen. Dafür sind zwei Schritte nötig. Zunächst nimmt die mRNA mit der kleineren Untereinheit Kontakt auf. Damit sich auch die größere Untereinheit anlagert, muss die tRNA in Aktion treten. Gendrift Zufällige (nicht durch Selektion bewirkte) Änderung oder Zusammensetzung eines Genpools (bspw. Blitzschläge oder Überschwemmungen). Gründerprinzip:

Flaschenhalseffekt:

Nur wenige Individuen (einer großen

Großteil einer Population wird getötet

Population) besiedeln ein neues Gebiet als

(Dürre/Seuche), danach steigt

Population Gründerindividuen. So bringen sie nur einen geringen Teil der Allele der Stammpopulation

wieder an. Mit dem Tod vieler Tiere auch die Allele aussterben. Bei der Rest-

mit.

Population ist nur noch ein geringer Teil

➥ Verkleinerung des Genpools

der Gene vorhanden. ➡ Der Flaschenhalseffekt ist eine Drastische Reduzierung der

Genetischen Vielfalt. *Ein Allel bezeichnet eine mögliche Zustandsform eines Gens, das sich an einem bestimmten Ort (Locus) auf einem Chromosom befindet. Mutation Vererbung beruht darauf, dass die Erbinformation identisch verdoppelt und weitergegeben wird. In seltenen Fällen kommt es dabei zu Fehlern, den Mutationen. Wenn durch Mutation eine neue genetische Information entsteht, vergrößert sich der Genpool einer Population und damit gleichzeitig ihre genetische Variabilität. Mutation ist der basale, Neues schaffende Faktor der Evolution. Rekombination Unter Rekombination versteht man die Neuverteilung von Erbgut während der Meiose. Die Rekombination macht es quasi unmöglich, das zwei identische Nachkommen gezeugt werden und ist somit maßgeblich für eine hohe genetische Variabilität. Im Gegensatz zum Evolutionsfaktor Mutation, die neue Variationen schafft, sorgt die Rekombination nur für eine andersverteilung des vorhandenen(!) genetischen Materials. Damit findet keine Veränderung des Genpools statt. Modifikation.Eine Modifikation ist eine durch Umweltfaktoren hervorgerufene Veränderung des Phänotyps, des Erscheinungsbildes eines Lebewesens. Dabei werden die Gene nicht verändert, das bedeutet, dass eine Modifikation – anders als eine Veränderung durch Mutation – nicht vererbbar ist, eine epigenetische Weitergabe dieser Veränderung ist aber nicht auszuschließen....