Biologie-Lernzettel fürs Abitur


Prüfungsvorbereitung, 2015

71 Seiten


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Mittelstufe

E-Phase

Q1 Genetik

Q1 A DNA und Regulation der Gentätigkeit
DNA ist die Erbsubstanz
Bakteriengenetik, Phagengenetik
Bausteine der DNA, Doppelhelix, Replikation
Die Proteinbiosynthese
Ort der Proteinbiosynthese
RNA
Ablauf der Proteinbiosynthese
Regulation der Gentätigkeit
Operon-Modell
Aktivitätsprofil der Gene
Epigenetische Modifikationen

Q1 B Voraussetzungen & Methoden der Gentechnik
Humangenomprojekt
Kartierung & Identifizierung von Genen
Gendiagnose
Methoden der Gentechnik
Versuche zur Gentechnik

Q1 C Biomedizinische Aspekte der Genetik
Stammzellen
Verschiedene Formen des Klonens & die erhofften therapeutischen Möglichkeiten
Genetische Aspekte von Krebserkrankungen
Genetische Aspekte der Immunreaktion

Q2 Ökologie & Stoffwechselphysiologie

Q2 A Ökosystem
Bestandteile eines Ökosystems
Biogeographie
Strukturierung von Ökosystemen
Beschreibende Blockschaltbilder
Stoff- & Energiefluss
Stoffkreisläufe & Energiefluss in Ökosystemen

Q2 B Stoff- & Energiefluss in Lebewesen
Übersicht über Stoffwechselzusammenhänge
Fotosynthese
Zellatmung
Methode: Experiment

Q2 C Wechselbeziehung zwischen Umwelt & Mensch
Formen des Populationswachstums
Anreicherung, Wirkung eines Schadstoffes
Ökosystem- Management

Q3 Verhaltensbiologie

Q3 A Physiologische Grundlagen
Signalübertragung & Verrechnung
Reize (äußere Bedingungen & Rezeption)
Nervensystem
Beeinflussung des Nervensystems

Q3 B Vorwiegend ethologische Aspekte des Verhaltens
Beobachtung & verbale Beschreibungen
Handlungen
Handlungsabfolge-Diagramme bzw. beschreibende Blockschaltbilder
Methode: Beobachtung
Steuerung von Verhalten durch äußere Faktoren & innere Bedingungen
Verhaltensänderungen
Fachwissenschaftliche Problematik „erworbenes/angeborenes Verhalten“

Q3 C Vorwiegend ökologische & evolutionäre Aspekte des Verhaltens
Überlebenswert von Verhaltensmerkmalen (Gesamtfitness)

Mittelstufe

Mitose

1. Interphase (keine Mitosephase)

- DNA-Verdopplung; Ein-Chromatid-Chromosom à Zwei-Chromatid-Chromosome

2. Prophase

- Kernhülle & Nucleolus lösen sich auf
- Chromatinfaser kondensieren (Spiralisierung & Verkürzung)
- Spindelapparat wird gebildet

3. Metaphase

- Spindelapparat ist voll ausgebildet
- Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene an
- Chromosomen sind maximal kondensiert

4. Anaphase

- Chromatiden werden am Centromer getrennt
- Ein-Chromatid-Chromosome wandern zu den Zellpolen

5. Telophase

- Chromosomen entspiralisieren sich
- Kernhülle & Nucleolus bilden sich
- Zelle teilt sich durch Membraneinschnürung

Meiose

Erste Reifeteilung:

1. Prophase I (2n)

- Paarung der homolgen Chromosomen
- Beim menschen bilden sich so aus 46 Chromosomen 23 Chromosomenpaare

2. Metaphase I (2n)

- Spindelapparat voll ausgebildet
- Chromosome max. kondensiert
- Anlagerung der Chromosomenpaare in Äquatorialebene

3. Anaphase I (2n)

- Trennung der homologen Chromosomen eines jenden Paares

4. Telophase I (2n)

- Bildung 2 Zellen mit Zwei-Chromatiden-Chromosomen

- Zweite Reifeteilung: gleicht im Velauf der Mitose

- Chromatiden eines Zwei-Chromatiden-Chromosoms werden geteilt
- Ergebnis: 4 gleichgroße hapolide Spermien bzw. 1 haploide Eizelle & 3 zugrunde gehende kleine Pollkörperchen

n = Anzahl der Chromosomen

c = Anzahl der Chromatiden

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Mendelsche Regeln

- Kreuzungsversuche mit Erbsen
- Erbse bietet:
- Kurzen Generationszyklus à bereits nach kurzer Zeit liegen die Nachkommen (Samen) einer Kreuzung vor
- Hohe Nachkommenzahl à genügend Material, um die Ergebnisse statistisch abzusichern
- Zahlreiche, einfach zu unterscheidende Merkmale
- Möglichkeit der Selbstbestäubung à Reinerbigkeit (Homozygot) ist gewährleistet
- Möglichkeit der Fremdbestäubung à führt zur Mischerbigkeit (Heterozygot)

Monohybrider dominant-rezessiver Erbgang: man betrachtet nur ein Merkmal (Bsp.: Samenfarbe Grün o. Gelb)

1. Uniformitätsregel: kreuzt man reinerbige Eltern (P), die sich in einem Merkmal unterscheiden, so sind alle Nachkommen (F1) untereinander gleich (uniform)
2. Spaltungsregel: kreuzt man die F1-Induvidien untereinander, so spaltet sich die F2-Generation im Zahlenverhältnis 3:1 (dominant-rezessiver Erbgang) o. 1:2:1 (intermediärer Erbgang) auf Dihybrider dominant-rezessiver Erbgang: man betrachtet zwei Merkmale (Bsp.: Samenfarbe & Samenform)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3. Unabhängigkeitsregel: kreuzt man Individuen einer Art, die sich in mehreren Merkmalen voneinander unterscheiden, so wird jedes Merkmal unabhängig von den anderen vererbt Spaltung & Neukombination im Verhältnis 9:3:3:1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

E-Phase

Enzymregulation

Kompetitive Hemmung:

- Hemmstoff ähnelt in seiner chemischen Struktur dem Substrat
- Konkurriert mit diesem um die Besetzung des aktiven Zentrums
- Gebundener Hemmstoff wird nicht umgesetzt & löst sich wieder aus dem aktiven Zentrum
- Verringert dadurch die Geschwindigkeit die Enzymreaktion
- Erhöhung der Substratkonzentration führt zur Veränderung des Hemmstoffs
- Bei hoher Substratkonzentration wird die maximale Reaktionsgeschwindigkeit trotz des Hemmstoffs erreicht

Nichtkompetitive Hemmung:

- Hemmstoff lagert sich außerhalb des aktiven Zentrums an das Enzym
- Führt zu einer Veränderung der dreidimensionalen Strukturen des Enzyms à Form des aktiven Zentrums verändert sich
- Substrat-Moleküle können nicht mehr binden
- Wenn sich der Hemmstoff ablöst, bindet er sofort an einem anderen Enzym-Molekül
- Zahl aktiver Enzyme wird verringert
- Die maximale Reaktionsgeschwindigkeit einer ungehemmten Reaktion kann nicht erreicht werden
- Erhöhung der Substratkonzentration kann die Hemmwirkung nicht beeinflussen à da Hemmstoff & Substrat nicht um das aktive Zentrum konkurrieren

Katalyse

- Geschwindigkeit einer Reaktion wird durch den Zusatz eines Stoffes erhöht
- Erniedrigen die Aktivierungsenergie & ermöglichen damit Reaktionen, die sonst nicht o. äußerst langsam ablaufen würden
- Stoffe gehen aus der Reaktion unverändert hervor
- Enzyme

Membranaufbau

- Besteht aus Lipiden, Proteinen, geringe Menge aus Kohlenhydraten
- Proteine sind mosaikartig eingelagert à dienen dem Stofftransport & Verknüpfung der Zellen
- Proteine, die lose an die Membranoberfläche gebunden = periphere Proteine
- Proteine, die unterschiedlich in die Lipid-Doppelschicht eindringen = integrale Proteine
- Können sich ganz hindurch ziehen à Tunnelproteine
- Kohlenhydratketten sind nur auf Membranaußenseite an Lipide & Proteine gebunden

Zellzyklus

- G0-Phase: Zelleteilt sich nicht mehr, sie differenziert sich zur Gewebezelle & erfüllt ihr Funktion
- G1-Phase: Chromosomen liegen als entspiralisierte DNA-Moleküle vor (Ein-Chromatid-Chromosom)
- S-Phase: Verdopplung der DNA; Ein-Chromatid-Chromosomen werden zu Zwei-Chromatid-Chromosomen
- G2-Phase: Wachstum der Zelle; Vorbereitung für die Mitose & Zellteilung kommen zum Abschluss
- Mitose & Cytokinese à Teilung der Erbinfo & zufällige Aufteilung der übrigen Zellbestandteile

Diffusion

- Gleichmäßige Verteilung von Teilchen im Raumà entlang des Konzentrationsgefälles à führt zum Konzentrationsausgleich
- Ursache: thermische Eigenbewegung der Teilchen, die auseinanderstoßen, sich abstoßen & dadurch verteilen à Brownsche Molekularbewegung
- Geschwindigkeit abhängig von: Temperatur, Konzentration, Art der Teilchen
- Freie Diffusion = ungehinderte Diffusion
- Transport ohne Energieaufwand in Richtung des Konzentrationsgefälles
- Transfer durch die Lipid-Doppelschicht
- Erleichterte Diffusion
- Transfer nur in Richtung des Konzentrationsgefälles ohne Energieaufwand
- Transport über Tunnelproteine o. spezifische Proteincarrier
- Schneller als freie Diffusion

Osmose

- Diffusion durch eine semipermeable Membran
- Membran = durchlässig für kleine, unpolare Moleküle à für andere Moleküle nicht durchlässig aufgrund ihrer Größe oder Ladung
- Plasmolyse = Wasser austritt aus der Zelle
- Deplasmolyse = Wasser eintritt in die Zelle

Q1 Genetik

Q1 A DNA und Regulation der Gentätigkeit

DNA ist die Erbsubstanz

Bakteriengenetik, Phagengenetik

Bau und Vermehrung von Bakterien:

- Bakterien = Prokaryoten
- Lassen sich mit geringem Aufwand unter sterilen Bedingungen züchten
- Besitzen kurze Generationsdauer
- Unter günstigen Bedingungen teilen sie sich alle 20 min
- Innerhalb weniger Stunden entsteht aus einer Zelle eine Kolonie 1010 erbgleichen Tochterzellen
- Benötigt nur einfache Nährstoffe als Kohlenstoff-& Energiequelle + Mineralien zum Wachsen à prototroph
- Mutationen treten aufgrund hohen Nachkommenzahl relativ häufig auf
- Bsp.: Mutanten denen Fähigkeit zur Synthese einzelner Aminosäuren fehlt à auxotroph
- Mangelmutanten sind beim Wachstum auf Zufuhr entsprechender Aminosäuren angewiesen
- Bakterien besitzen nur ein einziges ringförmiges Chromosom à haploid
- Ein mutiertes Gen wirkt sich also sofort aus und wird nicht
- Viele Bakterien besitzen extrachromosomale DNA in Form von kleinen ringförmigen Molekülen = Plasmiden
- Werden unabhängig vom Chromosom repliziert + enthalten Gene, dir für bspw.: Antibiotika-Resistenz verantwortlich sind
- An Zelloberfläche können fadenförmige Strukturen auftreten = Pili
- Dienen der Kontaktaufnahme mit anderen Bakterien

Rekombination: (siehe auch Rekombination von DNA bei Bakterien)

F+-Zellen = Spenderzellen à besitzen ein besonderes Plasmid (den Fertilitäts- o- F-Faktor)

F—Zellen = Empfängerzellen

- Einseitiger Gentransfer à F+-Zellen übertragen eine Kopie des F-Faktors auf die F—Zelle
- Diese wird zur F+-Zelle
- Ist das Plasmid mit dem F-Faktor in das bakterielle Chromosom eingebaut, so kommt es häufig zur Rekombination
- Diese Zellen werden Hfr-Zellen bezeichnet
- Bei der Konjugation wird eine Kopie des bakteriellen Chromosoms übertragen
- Kontakt der Zellen bricht meistens ab, bevor die gesamte DNA-Kopie in die F—Zelle gelangt
- Diese ist nun partiell diploid à neben der eigenen DNA ist auch ein Stück Spender-DNA enthalten
- Spender –DNA wird teilweise in das Chromosom der F—Zelle eingebaut à Eigenschaften der Hfr-Zelle können übertragen werden
- Das ausgetauschte Material wird in der F—Zelle anschließend abgebaut

Versuche von Griffith & Avery (Transformationsexperimente):

- S-Pneumokokken besitzen umhüllende Kapsel à verleiht den Bakterienkolonien eine glatte Oberfläche
- Verursachen bei Mäusen eine tödlich verlaufende Lungenentzündung
- R-Pneumokokken fehlt die Kapsel à besitzen eine raue Oberfläche
- Bakterien werden von Leukozyten des Wirtes vernichtet à R-Stamm ist folglich nicht erregend

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Griffith:

Entsprechenden Bakterienkolonien ließen sich auf Nährboden nachweisen

1 infizierte Mäuse mit S-Bakterien à starben

Keine Kolonien nachweisbar

infizierte Mäuse mit R-Bakterien à überlebten

3.

Lebende S-Bakterien nachweisbar

durch Hitze abgetötete S-Bakterien à keine Wirkung / überlebten

4. Gemisch aus hitzeabgetöteten S-Bakterien + lebende R-Bakterien à starben

- Information zur Kapselbildung musste von toten S-Bakterien auf lebenden R-Stamm transformiert (übertragen) worden sein & sich krankheitserregende S-Bakterien bildeten
- Griffith nahm transformierendes Prinzip an

Avery:

- Aus abgetöteten S-Pneumokokken wurden Makromoleküle (Polysaccharide, Proteine, DNA) isoliert
- Gab lebende R-Pneumokokken hinzu
- Ausschließlich isolierte DNA bewirkte Bildung lebender S-Bakterien
- Übertragung von Erbinformationen mittels isolierter DNA (Transformation) liefert Beweis à nur DNA = Träger Erbinformation

Rekombination von DNA bei Bakterien:

- Transformation: kapsellose Bakterien nehmen nackte DNA auf
- Besitzen häufig spezielle Membran-Transportproteine à sie erkennen selektive Erbinformationen eng verwandter Arten & transportieren diese ins Zellinnere
- Fremde Gen wird durch einen Vorgang (entspricht Crossing-over) in Bakterienchromosom eingebaut

- Transduktion: Bakteriophagen/Viren übertragen Nucleinsäureabschnitte von einer Wirtszelle auf eine andere
- Gelegentlich wird ein kleines Fragment der Wirts-DNA statt/oder zusätzlich zu der Viren-DNA in ein Capsid eingebaut und später in ein anders Bakterium injiziert
- Danach kann injizierte Bakterien-DNA in das Bakteriengenom eingebaut werden

- Konjugation: direkter Transfer genetischen Materials zwischen 2 Bakterienzellen
- Bakterienzellen sind vorübergehend über Cytoplasmabrücken miteinander verbunden
- Eine Bakterienzelle fungiert als Spender, die andere als Empfänger
- Es können kurze DNA-Ringe (Plasmide), Teile des großen Ringgenoms oder das ganze Ringgenom übertragen werden
- Genübertragung ist auch zwischen verschiedenen Bakterienarten möglich (Horizontaler Genaustausch)

Antibiotika-Resistenzen:

- Verlust der Wirksamkeit eines Antibiotikums bei einem nicht resistenten Bakterium
- Kann spontan durch Mutation o. Übertragung entstehen
- Bakterien übertragen genetische Info über Transformation, Transduktion & Konjugation
- So können auch Resistenzgene mit übertragen werden

Bakterien verwenden verschiedenen Techniken um sich gegen Antibiotika zu schützen

a) verhindern die Bildung an o. den Eintritt in die Zelle
b) Produzieren ein Enzym, dass das Antibiotikum spaltet & so inaktiviert
c) Ändern den internen Bindungsort des Antibiotikums

Bau und Vermehrung von Phagen:

Viren allgemein:

- Besitzen entweder DNA oder RNA, die von einer Proteinhülle (Capsid) umgeben ist
- Besitzen keinen eigenen Stoffwechsel + sind bei Vermehrung auf einen Wirt angewiesen
- Bei Infektion nutzen sie Syntheseapparat des Wirtes, um neue Virenbestandteile zu bilden
- Wirtszelle geht dabei meist zugrunde à viele Viren = Krankheitserreger
- Wirtsspezifität à Bestimmte Gruppe befällt nur Bakterien à Bakteriophagen/Phagen

Bakteriophagen:

- Kopfteil mit doppelsträngiger DNA + Schwanzteil + Endplatte
- Der kontraktile Schwanz injiziert DNA in das Bakterium
- Der Schwanz besteht aus Spikes + langen Schwanzfäden à Anheftung an bakterielle Zellwand
- Nach Befall Wirtzelle = 2 Wege der Virenvermehrung à Lytischer- + Lysogener Zyklus
- Lytischer Zyklus:

1. Adsorptionsphase: Virus dockt nach Schlüssel-Schloss-Prinzip an Rezeptoren der bakteriellen Zellwand an
2. Injektionsphase: virale Erbinformation gelangt in die Zelle; die Phagenhülle bleibt zurück
3. Latenzphase: virale Erbinformation übernimmt den Stoffwechsel der Wirtszelle Phagenbausteine, wie Hüllenprotein, Phagen-DNA, Schwanzfäden werden aufgebaut
4. Reifungsphase: getrennt vorliegende Phagenbestandteile lagern sich in Selbstorganisation (self assembley) zu vollständigen Phagen zusammen
5. Freisetzungsphase: durch Wirkung des phagencodierten Enzyms Lysozym wird die Zellwand abgebaut Zelle platzt & gibt ca.200 neue infektiöse Phagen frei

- Die Wirtszelle wird zerstört / lysiert à lytischer Zyklus
- Lysogener Zyklus:
- Virus integriert sich nach der Infektion in Wirtschromosom & existiert als Prophage weiter
- Bakterienzellen teilen sich & die virale DNA repliziert sich mit
- Durch Signal (Temperaturschock, Strahlung, Chemikalien) kann die DNA des Prophagen aus dem Wirtschromosom ausgeschnitten werden à der Prophage wechselt dann in den lytischen Zyklus über

Bausteine der DNA, Doppelhelix, Replikation

Nucleinsäuren:

- Träger der genetischen Information
- RNA (Ribonucleinacid) à befindet sich im Kernplasma, Ribosomen, Cytoplasma à wichtig für die Proteinbiosynthese
- DNA (Desoxyribonucleinacid) à bei eukaryotischen Zellen im Zellkern, Mitochondrien, Chloroplasten à enthält Erbinformation
- Bausteine der DNA: Phosphorsäure + Zucker/Desoxyribose + 4 stickstoffhaltige, organische Basen: Adenin + Guanin (=Purine) & Cytosin + Thymin (=Pyrimide)
- Verknüpfung der Bausteine:
- Zucker + Base = Nucleosid
- Zucker + Base + Phosphorsäure = Nucleotid
- Vom Kohlenstoffgerüst des Zuckers ausgehend erfolgt die Verknüpfung mit der Base über C-1-Atom; die Phosphorsäure wird über C-3 bzw. C-5-Atom gebunden

Watson-Crick-Modell:

- Zucker-Phosphat-Bänder außen; Basen innen (Strickleitermodell)
- Komplementäre Basenpaarung durch Wasserstoffbrückenbindungen
- A+T = 2 H-Bindungen
- C+G = 3 H-Bindungen
- Zwei gegenläufige, antiparallele Polynucleotidstränge (ein Strang 5´à3´Richtung, der andere 3´à5´Richtung)
- Strickleiterartige Verdrehungen der beiden Polynucleotidstränge à Doppelhelix
- Zehn Basen pro Windung der Doppelhelix
- Abfolge der Basen, bestimmt die genetische Information

Semikonservative Replikation:

- DNA-Doppelstrang öffnet sich wie ein Reißverschluss
- An beiden freien Strängen lagern sich neue passende Nukleotide an
- Zwei neue DNA-Doppelstränge entstehen (jeweils zur Hälfte aus einem elterlichen & einem neuen Strang)
- MESELSON-STAHL-Experiment hat dies erwiesen
Auch denkbar: konservative Replikation
- Elterlicher DNA-Strang öffnet sich nicht, dient ausschließlich als Vorlage für die beiden neuen Doppelstränge

Ablauf:

- An DNA-Einzelstränge wird ein neuer komplementärer Strang in antiparalleler Richtung synthetisiert à die beiden Tochtermoleküle bestehen aus je einem alten und einem neuem synthetisierten Strang à semikonservativ

1. Helicase entwindet + trennt den DNA-Doppelstrang à Replikationsgabel entsteht
2. Topoisomerase verhindert eine Verdrillung der DNA-Doppelstränge; spaltet die Estherbindung zwischen Phosphat+ Zucker; stellt Estherbindung nach Entschraubung wieder her
3. Einzelstrangbindende Proteine binden + stabilisieren die getrennten Einzelstränge, bis diese als Matrize verwendet werden
4. RNA-Polymerase/Primase bildet kurze RNA-Startermoleküle/Primer an der Replikationsgabel à am Leitstrang (3´--> 5´) nur ein Primer nötig - am Folgestrang (5´--> 3´) mehrere Primer nötig
5. DNA-Polymerase 3 kann nur an das 3´-Ende des Primers einzelne Nucleotide binden à Synthese des neun DNA-Strangs nur in 5´--> 3´Richtung möglich

- Synthese verläuft daher am 3´--> 5´Richtung kontinuierlich auf die Replikationsgabel zu
- am anderen Strang verläuft sie diskontinuierlich; Synthese erfolgt von Replikationsgabel weg

6. Synthese bricht nach ca. 1000 Nucleotiden ab & beginnt in fortschreitenden Gabel erneut; Okazaki-Fragmente entstehen

7. DNA-Polymerase 1 entfernt die Primer an den Okazaki-Fragmenten & ersetzt ihn durch Nucleotide

8. DNA-Ligase sorgt für die letzte Verknüpfung der Okazaki-Fragmente

- Ziel = genetisch identische Verdopplung des DNA-Doppelstrangs; erfolgt semikonservativ (neue DNA aus einem alten + einem neuen Strang); die Neusynthese verläuft an einem Strang kontinuierlich & am anderen diskontinuierlich über Okazaki-Fragmente

Okazaki-Fragment:

- Kurzes DNA-Fragment, dass bei der diskontinuierlichen Replikation der DNA gebildet wird
- Primer + kurze DNA-Einzelstrangfragmente (Tochterstrang)

Chargaff-Regel:

1. Basenzusammensetzung variiert zwischen verschiedenen Spezies
2. Basenzusammensetzung in verschiedenen Geweben der gleichen Spezies ist identisch
3. Basenzusammensetzung innerhalb einer Spezies ist konstant (unabhängig von Alter, Ernährungszustand, Umgebung)
4. In allen DNA-Molekülen gilt: A=T & C=G à A+G = T+C

Chromosomenaufbau:

- Bestehen aus linearen DNA-Molekül + basisch reagierenden Proteinen, den Histonen
- DNA windet sich um die Außenseite der Histone à Nucleosome
- Erscheinen auf dem DNA-Faden aufgereiht wie eine Perlenkette
- Fortgesetzte Auffaltung der Kette führt zur Chromatinfaser
- Verdichtet sich durch weitere Aufwindungen + Faltungen extrem weiter à Chromosom
- Charakteristische Gestalt: bestehen aus 2 Hälften (Chromtiden) die in der Mitte durch das Centromer verbunden sind
- Die Chromatiden eines Zwei-Chromatiden-Chromosoms sind genetisch identisch & werden als Schwesterchromatiden bezeichnet
- Im Verlauf der Zellteilung werden diese Chromatiden getrennt àliegen dann als Ein-Chromatid-Chromosom vor
- im menschlichen Körper lassen sich Chromosomen nach Größe & Aussehen
- jeweils 2 Chromosomen einer Körperzelle zeigen ähnliche Gestalt à Homologe Chromosomen

- Homologe Chromosomen: je eins stammt von der Mutter, das andere vom Vater

- besitzen dieselbe Länge, dieselbe Position des Centromers, dasselbe Bandenmuster sind aber genetisch verschieden
- Kern einer Körperzelle enthält je einen Chromosomensatz der Mutter und einen vom Vater à er ist diploid (2n)
- In einer Keimzelle liegt nur ein einfacher, haploider Chromosomensatz (1n) vor
- 2 besondere Chromosomen à x-& y-Chromosom (y deutlich kleiner) = Geschlechtschromosomen
- Geschlechtschromosomen = Gonosomen
- Die übrigen Chromosomen = Körperchromosome = Autosome

Genmutation:

- Veränderungen innerhalb eines Gens à Genmutation
- Kann durch Substitution einen komplementären Basenpaares erfolgen à Punktmutation (eine Base wird verändert)

- Verschiedenen Mutationen:
- Substitution à Basen = ausgetauscht
- Insertion à Basen = eingefügt
- Deletion à Basen = ausgefallen
- Duplikation à Basen = verdoppelt
- Punktmutation kann unterschiedliche Auswirkungen haben
- Stumme/neutrale Mutation à Mutationen in nichtcodierenden Bereichen der DNA & Mutationen die aufgrund des degenerierten genetischen Codes zur selben Aminosäure führen à haben keine Auswirkungen (Substitution)
- Missense-/Fehlsinnmutation à Einbau einer falschen Aminosäure in das Protein à gravierende Folgen, wenn die betroffene Aminosäure im Zentrum eines Enzyms von Bedeutung ist (Substitution)
- Nonsense-/Unsinnmutation à Mutation die zu neuem Stopp-Codon führen à Funktionsverlust des Proteins
- Rastermutation à Hinzufügen / Entfernen eine Nucleotids führt zur Verschiebung des Leserasters à andere Tripletts werden abgelesen & veränderte Aminosäuresequenz gebildet à verändertes Protein entsteht (Insertion / Deletion)

- Inversion à Basensequenz wird aus DNA ausgeschnitten & in umgekehrter Reihenfolge an gleicher Stelle wieder eingebaut

Die Proteinbiosynthese

Ort der Proteinbiosynthese

Ribosomen:

- Große + kleine Untereinheit, bestehend aus Protein & rRNA (ribosolmale RNA)
- An ihnen findet Proteinbiosynthese statt
- Der genetische Code wird in Funktionsmolekül der Zelle „übersetzt“
- Polysomen = viele Ribosomen hintereinander

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

RNA

Struktur & Funktion von mRNA:

- mRNA = messenger RNA
- Einzelsträngige Kopie kurzer DNA-Abschnitte
- Bringt die genetische Information aus dem Zellkern zu den Ribosomen

Struktur & Funktion von tRNA:

- tRNA = transfer RNA
- innerhalb eines tRNA-Moleküls kommt es teilweise zu Basenpaarungen
- Folge = typische Raumstruktur mit 3 Schleifen („Kleeblattstruktur“)
- Jede tRNA enthält spezifischen Basentriplett à Anticodon
- Mit diesem bindet die tRNA an ein komplementäres Codon der mRNA
- Bindung der spezifischen Aminosäure erfolgt am 3´-Ende des tRNA-Moleküls (Aminosäureanhaftungsstelle); endet stets mit den Basen CCA
- Vermittelt in Ribosomen den Einbau einzelner Aminosäuren in die wachsende Proteinkette

Ablauf der Proteinbiosynthese

Genbegriff

- Ein Abschnitt auf einer DNA à beinhaltet Erbinformation zur Ausprägung eines genetischen Merkmals
- Dieser DNA-Ausschnitt besteht aus 3 Basen à Tripletts
- Ein Triplett steht für eine Aminosäure à werden bei Proteinbiosynthese zu Polypeptidkette zusammengefügt à stellt die Primärstruktur eines Proteins dar

Transkription & Translation bei Prokaryoten

Transkription:

1. Bindung der RNA-Polymerase an die DNA

2. Initiation: Bildung eines Promotorbereichs zwischen Polymerase & DNA

- Löst Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen
- Offener Promotorkomplex entsteht (DNA-Stränge entwinden sich)
- RNA liest von codogenem Strang ab (Matrizenstrang)

3. Elongation:

- RNA-Polymerase bewegt sich in 3´-5´Richtung (ohne Primer)
- Anlagerung der DNA-komplementären Nukleotiden
- Hinter der Polymerase löst sich (neu gebildete) RNA vom
- Doppelhelix schließt sich wieder

4. Termination:

- Erreichen einer Terminatorsequenz
- Polymerase löst sich von der DNA
- mRNA wird endgültig freigesetzt
- Produkt: einzelsträngige RNA-Moleküle à zum codogenen Strang komplementär à mRNA

Translation:

-Findet im Plasma statt
-Vermittler: tRNA

1. Initiation 1:

- kleine ribosomale Untereinheit des Ribosoms lagert sich an in Nähe des Start-Codon, an mRNA an

- bewegt sich zum Start-Codon
- mit Aminosäure beladenen tRNA lagert sich am Start-Codon an

2. Initiation 2:

- Große ribosomale Untereinheit (mit 3 tRNA-Bindungsstellen) lagert sich an
- Start-tRNA sitzt in P-Stelle
- Vervollständigt den Initiationskomplex

3. Elongation 1:

- Neue t-RNA (mit Aminosäure beladen) lagert sich an
- Anticodon passt zum Codon der mRNA
- Lagert sich in A-Stelle an

4. Elongation 2:

- Enzym im Ribosom katalysiert Übertragung der Aminosäure/wachsende Peptidkette von tRNA in P-Stelle auf tRNA in A-Stelle

5. Elongation 3:

- Ribosom bewegt sich entlang des der mRNA
- „leere“ tRNA gelangt in E-Stelle
- Mit Peptidkette versehene tRNA gelangt in P-Stelle

6. Elongation 4:

- „freie“ tRNA löst sich
- Gelangt ins Cytoplasma
- Wird von Enzym erneut mit der zugehörigen Aminosäure beladen

7. Termination 1:

- Stopp-Codon gelangt in A-Stelle
- Keine tRNA bindet, sondern Release-Faktor bindet an mRNA an

8. Termination 2:

- Peptid wird von letzten tRNA ausgelöst & freigesetzt

- Beide ribosomale Untereinheiten, mRNA, Release-Faktor lösen sich voneinander

Transkription & Translation bei Eukaryoten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Prozessierung:

- Prä-mRNA enthält Exons (codierende Abschnitte) & Introns (nicht codierende Abschnitte)
- Prä-mRNA durchläuft mehrfachen Umbau im Zellkern bis zu reifen mRNA
- Introns müssen herausgeschnitten werden (Bildung von „Lasso-Strukturen“) à Spleißen
- 5´-Ende enthält cap-Sequenz à erleichtert Anlagerung an das Ribosom
- 3´-Ende ist mit Poly-A-Sequenz versehen à verhindert den schnellen Abbau der mRNA

Genetischer Code

- Ist ein Triplett-Code = 3 Basen (Codon) enthalten Info für spezifische Aminosäuren
- Ist degeneriert = viele Aminosäuren werden durch mehrere verschiedene Codons bestimmt
- Kommafrei = Codons schließen lückenlos aneinander
- Nicht überlappend = eine Base immer nur Bestandteil eines Codons
- Ist universell

Umgang mit der Code-Sonne

- Jedes Basentriplett lässt sich eindeutig einer Aminosäure zuordnen
- Gibt die Sequenz der mRNA an
- Wird von innen nach außen gelesen (5´à3´Richtung)
- Start-Codon: AUG
- Stopp-Codon: UAA, UAG, UGA

Modell der Raumstruktur von Proteinen/Enzymen

Proteine:

- Proteine (Eiweiße) = 20 verschiedene Aminosäuren (AS), die durch Peptidbindungen miteinander verknüpft sind
- Allgemeine Formel:
- Sequenz (Abfolge) der AS ist in der DNA codiert & wird während der Proteinbiosynthese realisiert
- Globuläre Proteine = annähernd kugelförmig & meist in Wasser o. Salzlösung gut löslich
- Fibrilläre Proteine = fadenförmige o. faserige Struktur & meist wasserunlöslich
- 4 verschiedene Strukturebenen:
- Primärstruktur = Reihenfolge der AS im Molekül
- Sekundärstruktur = rühmliche Anordnung der AS-Kette kommt durch H-Brückenbindungen zwischen den an Peptidbindung beteiligten H- & O-Atomen zustande
- Als Spirale = a-Helix o. Gefaltet = b-Faltblattstruktur
- Tertiärstruktur = räumliche Anordnung der Sekundärstruktur in verschiedenen Formen à wird durch Wechselwirkungen zwischen den Seitenketten des AS stabilisiert
- Quartästruktur = Struktur aus verschiedenen Untereinheiten, teilweise mit Nichteiweißkomponenten

Enzyme:

- Enzyme = Protein, die für biochemische Reaktionen benötigt werden
- Schlüssel-Schloss-Prinzip
- Substratmolekül (Schlüssel) verbindet sich mit dem Enzym (Schloss) à bildet Enzym-Substrat-Komplex
- Substrat bindet an bestimmten Abschnitt des Enzyms (aktives Zentrum); Enzym muss passende Form haben à substratspezifisch
- Aktionszentrum lässt nur bestimmte chemische Reaktion zu à reaktionsspezifisch (wirkungsspezifisch)
- Zerfällt der Enzym-Substrat-Komplex, werden Produkt + Enzym freigesetzt
- Beeinflussung der Enzymatkivität durch Temperatur
- Trägt man Enzymaktivität gegen Temperatur auf, erhält man eine Optimumkurve
- Mit steigender Temp. wächst die Teilchenbewegung (BROWN´sche Bewegung) à Zusammentreffen von Enzym & Substrat wird begünstigt à Enzymaktivität steigt
- RGT-Regel (ab einer bestimmten Temp. führt eine weiter Erhöhung zur Zerstörung (Denaturierung) des Enzyms)

[...]

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Details

Titel
Biologie-Lernzettel fürs Abitur
Veranstaltung
Abitur
Autor
Jahr
2015
Seiten
71
Katalognummer
V298506
ISBN (eBook)
9783656956235
Dateigröße
4111 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Nicht zu ausführlich und nicht zu knapp zusammengefasst.
Schlagworte
biologie-lernzettel, abitur
Arbeit zitieren
Viviana Moro (Autor), 2015, Biologie-Lernzettel fürs Abitur, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/298506

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