3. Die RNS (engl. RNA)

Im Gegensatz zur DNS ist sie einsträngig. Das Thymin wird durch Uracil ersetzt, aber die Paare bleiben gleich.

4. Speicherung von Informationen im genetischen Code

4.1. Grundlagen

Die Informationen werden durch unterschiedliche Abfolge der Basen in der DNS codiert. Und zwar in der Form eines sogenannten Triplett-Codes, bei dem immer drei aufeinander folgende Basen eine Aminsoäure codieren.

4.2. Vorgang des Ablesens

Transkription Translation

DNA

Zellkern

Zellkern

Es wird nur eine Seite der DNS ausgelesen, was auf der anderen Seite ist, ist unerheblich.

Die m-RNA (Boten-RNA) wird aus der DNS gebildet und wandert zu den Ribosomen, die aus einer grossen und einer kleinen Untereinheit bestehen. Dort wird die m-RNA von t-RNA’s ausgelesen. Diese haben eine Kleeblattform. Auf der einen Seite haben sie den genetischen Code und auf der anderen Seite die dazu passende Aminosäure. Trifft die t-RNA nun in einem Ribosom an der a-Stelle auf einen passenden m-RNA-Code, setzt sie die Aminosäure frei. Die m-RNA wandert weiter und der Vorgang wiederholt sich solange, bis das Kettenende durch ein Triplett signalisiert wird.

Die Aminsoäuren verbinden sich während des Ablesevorgangs zu einer Kette, die dann das Protein bilden. Dabei verbinden sich immer die an der p-Stelle vorhanden Aminosäuren mit der Aminosäure an der a-Stelle. Danach rutscht die gesamte Kette, wieder weiter auf die p-Stelle und an der a-Stelle kann wieder eine t-RNA ankoppeln.

4.3. Beispiel für Umwandlung von DNS in Proteine

Für die Umwandlung von der t-RNA in Proteine wird die Codesonne verwendet. Diese zeigt die einzelnen Aminosäuren auf, die zusammen dann das Protein bilden.

Codogen

Codon

Anti-Codon

5. Peptidbindungen

Aminogruppe

Carboxylgruppe

Peptidbindung

6. Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Prokaryoten und Eukaryoten

Erläuterungen:

* Swendbergkonstante: Konstante die angibt, wie schwer etwas ist. Desto größer die Zahl umso schwerer ist es.

* 1 Polysacharid

7. Bakteriophagen

7.1. Aufbau einer Bakteriophage

Kopf

Schwanz

Stachel

Bakteriophagen sind Viren, die sich nur mit der Hilfe von Bakterien vermehren können.

7.2. Vermehrung von Bakteriophagen

1. Adsorption: Die Bakteriophagen landen auf einer Bakterie und docken an.

2. Injektion der DNS: Genmaterial wird in die Zelle gespritzt; Es bleibt nur die leere

Hülle der Bakteriophage über, die sich auflöst

3. Vermehrung der Phagenbestandteile in der Bakterie

4. Lyse: Auflösen der Zellwand der Bakterie; Freisetzen der Phagen

Lyse

Zusammenlagerung

der Bausteine zu neuen Phagen

Bildung von

Phagenproteinen

Vervielfältigung

der Phagen-DNS

8. Bakterien (hier als Beispiel: Escherichia coli)

8.1. Aufbau von Escherichia coli

Wandaußenschicht (aus Lipiden und Proteinen)

Bakterienchromosom

8.2. Wachstum von E. coli

lg der Zellzahl pro

ml

8.3. Keimzahlbestimmung

1:100 1:100 1:10 1:10 1:10

ÜNK

(Übernachtungs-

kultur)

8.4. Flukutationstest

Kontrolle Kontrolle

Vermehrung

der Bakterien

→ Mutanten

Ergebnis: Mutanten treten spontan und zufällig auf. Es gibt keine Regelmäßigkeiten, wie der rechte Versuch zeigt, dort gibt es mal mehr und mal weniger resistente Bakterien.

8.5. Genfaktoren bei Bakterien

Bakterien könen Stoffe synthetisieren. Mutanten einer Bakterien-Art wiederum nicht (solche Bakterien werden auch Mangelmutante genannt). Das heißt, das in den Erbinformationen die Informationen für das Bilden eines Stoffes nicht vorhanden sind. Dies wird durch ein Minus gekennzeichnet, zum Beispiel leu- heißt, daß die Bakterie nicht in der Lage ist Leucin zu bilden, weil ihr das nötige Erbgut fehlt. Bei leu+ hingegen wäre diese Bakterie in der Lage Leucin zu bilden. Diese Schreibweise kann auch mit beliebigen Buchstaben (z. B. A, B, C, etc., außer F) erfolgen, wobei die Buchstaben dann für beliebige Eigenschaften stehen können.

9. Genübertragung bei Bakterien

9.1. Genübertragung zwischen Bakterien

9.1.1. Versuch zu Genübertragung

E. coli

A + , B + ,C - ,D -

+ + Nach Entfernen des Filters, wachsen die Bakterien auf dem Minimalnährboden. Schaut man sich das Erbgut dieser Bakterien an, so ergibt sich dieses Bild:

A + , B + , C + , D + . Daraus ergibt sich, daß die Bakterien Genaustausch betrieben haben

und daher nun auf dem Minimalnährboden wachsen können, weil sie alle Stoffe, die sie zum Wachsen brauchen, nun aus dem Minimalnährboden syntetisieren können. Daraus ergibt sich als Ergebnis:

Genaustausch ist nur dann möglich, wenn die Bakterien direkten Kontakt miteinander haben, und eine Plasmabrücke aufbauen können.

9.1.2. Der Fertilitätsfaktor

Der Fertilitätsfaktor (abgekürzt: F) befähigt eine Bakterie eine Plasmabrücke auszubilden. Es gibt verschiedene Arten:

F+ = Der Fertilitätsfaktor ist vorhanden, und befindet sich frei im Plasma, als Plasmid; die Bakterie kann eine Plasmabrücke aufbauen F- = Der Fertilitätsfaktor ist nicht vorhanden, die Bakterie kann keine Plasmabrücke aufbauen Hfr = Der F-Faktor ist in dem Chromosom der Bakterie eingebaut (kann jedoch auch wieder heraus gehen), daher sind Bakterien dieser Art bei der Teilung immer F+

Bei einer Konjugation, also dem Bilden einer Plasmabrücke zwischen zwei Bakterien, von dem eine F+ und die andere F- ist, wird der F+-Faktor auf die F- Bakterie übertragen, daher sind im Anschluss beide F+. Es kommen jedoch trotzdem immer wieder F- Bakterien vor, weil bei der Meiose der F- Faktor in einer Bakterie verbleibt und daher eine Bakterie F+ und eine F- ist.

F-F+

Sonderfall:

Es kann bei der Hfr-Bakterie passieren, daß wenn sich der F-Faktor aus dem Chromsom herauslöst, er einen Teil des Erbgutes mit sich nimmt. Diese Bakterien bezeichnet man als F‘, und den Vorgang als Sexduktion.

Übersicht:

9.1.3. Ablauf des Genaustausches über die Plasmabrücke

Mit Hilfe des Genaustausches kann man auch Genkarten erstellen. Schaut man sich an, wie lange es dauert, bis eine Eigenschaft übertragen wurde, so kann man damit die Lage dieser Eigenschaft bestimmen.

nach 7 min: leu - , gal -

nach9 min: leu + , gal - nach25 min: leu + , gal +

9.2. Genübertragung zwischen Bakterien durch Bakteriophagen

9.2.1. Versuch zu Genübertragung durch Bakteriophagen

Phagen

Bakterien-

wildtyp

9.2.2. Transduktion

Bei der Transduktion wird Erbmaterial von Bakterien durch Bakteriophagen auf andere Bakterien übertragen.

Wenn eine Bakteriophage ihr Erbmaterial in eine Bakterie eingespritzt hat, so bleibt dies beim Lysogenen Zyklus zunächst inaktiv. Nach einer gewissen Zeit wird die Phagen-DNS aktiv und das Bakterienchromosom wird zersetzt. Bei diesem Vorgang kann es vorkommen, daß ein Teil des Bakterienerbgutes in die Phagen-DNS hineinkommt. Die Phagen, die hieraus entstehen besitzen dann einen Teil des Erbgutes der Bakterie. Spritzen diese Phagen nun ihr Erbgut in eine andere Bakterie, so besitzt diese Bakterie nun auch die Fähigkeiten, die die Phage hat. (siehe auch Versuch oben, wo die Phagen, die Eigenschaft Leucin zu synthetisieren an die Mangelmutante weitergeben).

10. Genregulation am Beispiel von E. coli

10.1. Beispiel für Genregulation

Bakterien weiter wachsen

10.2. Vorgang der Genregulation bei E. coli

10.2.1. Abbauender Stoffwechsel

lac-Operon

Repressor

keine Enzym-Synthese, weil Operator durch

Substratinduktion: Durch Substrat wird eine Änderung des Repressorzustandes erreicht, dieser kann den Operator nicht mehr blockieren und die m-RNA Polymerase kann das Enzym bilden.

10.2.2. Aufbauender Stoffwechsel

try-Operon

Endproduktrepression: Das Endprodukt, welches nach der Synthese entsteht, unterdrückt die weitere Synthese.

10.2.3. Repressor

Für den Repressor gibt es Enzyme, die diesen, wenn er nicht mehr gebraucht wird, auflösen.