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6: DNA- und Proteinsynthese - Biologie

6: DNA- und Proteinsynthese - Biologie


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Dieses Kapitel enthält Informationen über die DNA-Entdeckung, das zentrale Dogma der Biologie, DNA-Replikation, Transkription und wie Proteine ​​durch den Translationsprozess synthetisiert werden. Darüber hinaus beleuchtet das Kapitel die Genregulation. In diesem Kapitel werden auch die Arten von Mutationen und ihre Ursachen diskutiert. Weitere Themen dieses Kapitels sind die Biotechnologie und das Human Genome Project. Um die personalisierte Medizin zu verstehen, müssen wir wissen, was Gene tun, wie sie interagieren und alle Unterschiede in der DNA zwischen Menschen kennen. Denken Sie beim Lesen dieses Kapitels darüber nach, wie wichtig ein Verständnis des menschlichen Genoms und der menschlichen Genetik ist, um herauszufinden, wie Medikamente jeden von uns individuell beeinflussen können.

  • 6.1: Fallstudie - Warum müssen wir das Genom jedes Einzelnen sequenzieren?
    Die Pharmakogenomik basiert auf einer besonderen Art von Gentests. Es sucht nach kleinen genetischen Variationen, die die Fähigkeit einer Person beeinflussen, Medikamente zu aktivieren und zu deaktivieren. Die Ergebnisse der Tests können Ärzten helfen, das beste Medikament und die wirksamste Dosis für einen bestimmten Patienten auszuwählen. Viele Medikamente müssen durch die eigenen Enzyme des Patienten aktiviert werden, und vererbte Variationen der Enzyme können beeinflussen, wie schnell oder effizient dies geschieht.
  • 6.2: DNA und RNA
    Diese junge Frau hat von Natur aus rote Haare. Warum ist ihr Haar rot statt einer anderen Farbe? Und was gibt ihr im Allgemeinen die spezifischen Eigenschaften, die sie hat? Es gibt ein Molekül im Menschen und den meisten anderen Lebewesen, das größtenteils für ihre Eigenschaften verantwortlich ist. Das Molekül ist groß und hat in Eukaryoten eine spiralförmige Struktur. Welches Molekül ist das? Mit diesen Hinweisen wissen Sie wahrscheinlich, dass das Molekül DNA ist.
  • 6.3: Chromosomen und Gene
    Chromosomen sind gewundene Strukturen aus DNA und Proteinen. Sie sind die Form des Erbguts einer Zelle während der Zellteilung. Chromosomen sind mit genetischen Anweisungen zur Herstellung von Proteinen kodiert. Diese Anweisungen sind in Einheiten organisiert, die als Gene bezeichnet werden. Die meisten Gene enthalten die Anweisungen für ein einzelnes Protein. Auf einem einzigen Chromosom können Hunderte oder sogar Tausende von Genen vorhanden sein.
  • 6.4: Proteinsynthese
    Ihre DNA oder Desoxyribonukleinsäure enthält die Gene, die bestimmen, wer Sie sind. Wie kann dieses organische Molekül Ihre Eigenschaften kontrollieren? DNA enthält Anweisungen für alle Proteine, die Ihr Körper herstellt. Proteine ​​wiederum bestimmen die Struktur und Funktion all Ihrer Zellen. Was bestimmt die Struktur eines Proteins? Es beginnt mit der Abfolge der Aminosäuren, aus denen das Protein besteht. Anweisungen zur Herstellung von Proteinen mit der richtigen Aminosäuresequenz sind in der DNA kodiert.
  • 6.5: Genetischer Code
    Der genetische Code besteht aus der Sequenz von Stickstoffbasen in einer Polynukleotidkette von DNA oder RNA. Die Basen sind Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T) (oder Uracil, U, in RNA). Die vier Basen bilden die „Buchstaben“ des genetischen Codes. Die Buchstaben werden in Dreiergruppen kombiniert, um Code-„Wörter“ zu bilden, die Codons genannt werden. Jedes Codon steht für (kodiert) eine Aminosäure, es sei denn, es kodiert für ein Start- oder Stoppsignal. Es gibt 20 gängige Aminosäuren in Proteinen.
  • 6.6: Mutationen
    Mutationen sind zufällige Veränderungen in der Basensequenz in DNA oder RNA. Das Wort Mutation mag Sie an Ninja Turtles denken lassen, aber das ist eine falsche Darstellung der Funktionsweise der meisten Mutationen. Zunächst einmal hat jeder Mutationen. Tatsächlich haben die meisten Menschen Dutzende oder sogar Hunderte von Mutationen in ihrer DNA. Zweitens sind Mutationen aus evolutionärer Sicht essenziell. Sie werden für die Evolution benötigt, da sie die ultimative Quelle aller neuen genetischen Variationen bei jeder Art sind.
  • 6.7: Regulation der Genexpression
    Die Verwendung eines Gens zur Herstellung eines Proteins wird als Genexpression bezeichnet. Es umfasst die Synthese des Proteins durch die Prozesse der DNA-Transkription und der Translation von mRNA. Es kann auch die weitere Verarbeitung des Proteins nach der Synthese umfassen. Die Genexpression wird reguliert, um sicherzustellen, dass die richtigen Proteine ​​hergestellt werden, wann und wo sie benötigt werden. Die Regulation kann zu jedem Zeitpunkt der Expression eines Gens erfolgen.
  • 6.8: Biotechnologie
    Biotechnologie ist die Nutzung von Technologie, um die genetische Ausstattung von Lebewesen für menschliche Zwecke zu verändern. Im Allgemeinen besteht das Ziel der Biotechnologie darin, Organismen so zu verändern, dass sie für den Menschen nützlicher sind. Biotechnologie kann beispielsweise verwendet werden, um Pflanzen zu erzeugen, die mehr Nahrung liefern oder Insektenschädlingen oder Viren widerstehen, wie die oben abgebildeten virusresistenten Kartoffeln. Es wird auch daran geforscht, die Biotechnologie einzusetzen, um genetische Erkrankungen des Menschen mit Gentherapie zu heilen.
  • 6.9: Das menschliche Genom
    Das menschliche Genom bezieht sich auf die gesamte DNA der menschlichen Spezies. Die menschliche DNA besteht aus 3,3 Milliarden Basenpaaren und ist in mehr als 20.000 Gene auf 23 Chromosomenpaaren unterteilt. Das menschliche Genom umfasst auch nicht-kodierende Sequenzen (z. B. intergene Region) von DNA.
  • 6.10: Schlussfolgerung und Kapitelzusammenfassung der Fallstudie Parmacogenomics
    Steve fragte seinen Arzt nach Pharmakogenomik. Der Arzt erklärt Steve, dass Pharmacogenomics die Anpassung von Arzneimittelbehandlungen an die genetische Ausstattung des Menschen ist, eine Form der „personalisierten Medizin“.

Miniaturansicht: DNA-Doppelhelix. Bild mit Genehmigung verwendet (gemeinfrei; NIH - Genome Research Institute).


Polypeptide und Proteine

Bei der Proteinsynthese ist es wichtig, zwischen Polypeptidketten und Proteinen zu unterscheiden. Alle Proteine ​​sind Polypeptide, aber nicht alle Polypeptide sind Proteine, jedoch bestehen sowohl Proteine ​​als auch Polypeptide aus Aminosäuremonomeren.

Der Unterschied zwischen einem Protein und einem Polypeptid ist die Form. Kleinere Aminosäureketten – in der Regel weniger als vierzig – verbleiben als Einzelketten und werden als Polypeptide bezeichnet. Größere Ketten müssen sich enger verpacken, sie falten sich zu festen Strukturen – sekundär, tertiär und quaternär. Wenn sich eine Polypeptidkette faltet, wird sie als Protein bezeichnet.

Polypeptidketten werden während des Translationsprozesses der Proteinsynthese gebildet. Diese Polypeptide können sich in einem späteren Stadium zu Proteinen falten oder auch nicht. Der Begriff „Proteinsynthese“ wird jedoch auch in der wissenschaftlichen Gemeinschaft verwendet und ist nicht falsch.

Die Proteinsynthese zu verstehen ist einfach, wenn wir uns unsere DNA als Rezeptbuch vorstellen. Dieses Buch listet die Anweisungen auf, die einer Zelle zeigen, wie sie jeden winzigen Teil jedes Systems, Organs und Gewebes in unserem Körper herstellen kann. Alle diese einzelnen Teile sind Polypeptide. Vom Keratin in Ihren Haaren und Fingernägeln bis hin zu den Hormonen, die durch Ihren Blutkreislauf fließen, sind Polypeptide und Proteine ​​die Grundsteine ​​jeder Struktur. Unsere DNA kodiert nicht für Lipide oder Kohlenhydrate – sie kodiert nur für Polypeptide.

Das Enzym RNA-Polymerase öffnet das DNA-Rezeptbuch, das im Zellkern sitzt. Es verwendet bestimmte Codeteile als Lesezeichen, um die richtige Seite zu finden. Dieses Rezeptbuch ist in einer Fremdsprache geschrieben – mRNA kopiert das Geschriebene, ohne es zu verstehen. Die Rezepte werden in eine Sprache übersetzt, die später von anderen Molekülen entziffert werden kann. Die Übersetzer sind Ribosomen und tRNA. Sie lesen das Rezept und können die richtigen Zutaten sammeln und in der richtigen Reihenfolge das fertige Polypeptidprodukt herstellen.


DNA vs RNA und Proteinsynthese aktualisierte Zusammenfassung von Amöbenschwestern

Wessen Sendung ist das?

DNA sollte nicht die ganze Anerkennung bekommen! Sehen Sie sich für diesen Teil das Video Amoeba Sisters DNA vs. RNA an. Schreiben Sie dann „D“ für DNA, „R“ für RNA oder „BOTH“, wenn es sich sowohl auf DNA als auch auf RNA bezieht. 1._____ Ich bin ein Nukleinsäure.

2._____ Ich bin normalerweise einsträngig.

3._____ Ich bin im Allgemeinen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Kern [in eukaryontischen Zellen].

4._____ Ich bin arrangiert als Doppelhelix, und meine Form wird oft beschrieben als „ verdrehte Leiter .”

5._____ Ich schließe Basen ein Guanin , Cytosin , und Adenin.

6._____ Jedes meiner Nukleotide enthält a Phosphat , Zucker , und Base.

7._____ Ich schließe die Basis ein uracil.

8._____ Ich schließe die Basis ein Thymin.

9._____ Ich bleibe generell in der Kern [in eukaryontischen Zellen].

10.____ Ich habe den Zucker Desoxyribose.

11.____ ich bin zusammengesetzt aus Nukleotide.

12.____ Ich habe den Zucker ribose.

Vervollständigen Sie für die folgenden besprochenen RNA-Typen die fehlenden Informationen in den Feldern unten. Einige Felder wurden für Sie ausgefüllt.

Typ: mRNA

  1. Typ : __
    1. Typ : __

    15.___

    16. ___

    Steht für:

    RNA übertragen

    Skizze zum Erinnern: 17.

    Skizze zum Erinnern: Skizze zum Erinnern: 18.


    DNA und RNA

    Die zwei Haupttypen von Nukleinsäuren sind Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA). DNA ist das genetische Material in allen lebenden Organismen, von einzelligen Bakterien bis hin zu mehrzelligen Säugetieren. Es befindet sich im Kern von Eukaryoten und in den Organellen, Chloroplasten und Mitochondrien. Bei Prokaryoten ist die DNA nicht in eine membranöse Hülle eingeschlossen.

    Der gesamte genetische Inhalt der Zelle ist ihr Genom, und das Studium von Genomen ist Genomik. In eukaryotischen Zellen, aber nicht in Prokaryoten, kann ein DNA-Molekül Zehntausende von Genen enthalten. Viele Gene enthalten Informationen zur Herstellung von Proteinprodukten (z. B. mRNA). Andere Gene kodieren für RNA-Produkte. Die DNA steuert alle zellulären Aktivitäten, indem sie die Gene „an“ oder „aus“ schaltet.

    Die andere Art von Nukleinsäure, RNA, ist hauptsächlich an der Proteinsynthese beteiligt. Die DNA-Moleküle verlassen nie den Zellkern, sondern kommunizieren über einen Vermittler mit dem Rest der Zelle. Dieser Vermittler ist die Boten-RNA (mRNA). Andere Arten von RNA – wie rRNA, tRNA und microRNA – sind an der Proteinsynthese und deren Regulation beteiligt.

    DNA und RNA bestehen aus Monomeredas nennen Wissenschaftler Nukleotide. Die Nukleotide verbinden sich miteinander zu a Polynukleotid, DNA oder RNA. Jedes Nukleotid besteht aus drei Komponenten: einer stickstoffhaltigen Base, einem Pentose-(Fünf-Kohlenstoff-)Zucker und einer Phosphatgruppe. Jede stickstoffhaltige Base in einem Nukleotid ist an ein Zuckermolekül gebunden, das an eine oder mehrere Phosphatgruppen gebunden ist. Obwohl die Begriffe „Base“ und „Nukleotid“ manchmal austauschbar verwendet werden, enthält ein Nukleotid daher eine Base sowie einen Teil des Zucker-Phosphat-Rückgrats.

    Vergleich von RNA (linkes Molekül) und DNA (rechtes Molekül). Die Farbe der Basen in RNA und DNA stimmt mit den farbigen Kästchen neben jedem Basenmolekül überein.


    Verarbeitung von mRNA

    In Eukaryoten ist die neue mRNA noch nicht zur Translation bereit. In diesem Stadium wird es als Prä-mRNA bezeichnet und muss weitere Verarbeitungsschritte durchlaufen, bevor es den Zellkern als reife mRNA verlässt. Die Verarbeitung kann Spleißen, Editieren und Polyadenylierung umfassen. Diese Prozesse verändern die mRNA auf verschiedene Weise. Solche Modifikationen ermöglichen die Verwendung eines einzelnen Gens, um mehr als ein Protein herzustellen.

    • Spleißen entfernt Introns von mRNA, wie in Abbildung 5.7.3 gezeigt. Introns sind Regionen, die nicht für das Protein kodieren. Die verbleibende mRNA besteht nur aus Regionen namens Exons die das Protein codieren. Die Ribonukleoproteine ​​in der Abbildung sind kleine Proteine ​​im Kern, die RNA enthalten und für den Spleißprozess benötigt werden.
    • Bearbeitung verändert einige der Nukleotide in der mRNA. Zum Beispiel hat ein menschliches Protein namens APOB, das beim Transport von Lipiden im Blut hilft, aufgrund der Bearbeitung zwei verschiedene Formen. Eine Form ist kleiner als die andere, weil die Bearbeitung ein früheres Stoppsignal in der mRNA hinzufügt.
    • 5′ Kappen fügt dem “head” der mRNA eine methylierte Kappe hinzu. Diese Kappe schützt die mRNA vor dem Abbau und hilft den Ribosomen zu wissen, wo sie an die mRNA binden sollen
    • Polyadenylierung fügt der mRNA einen „Schwanz“ hinzu. Der Schwanz besteht aus einer Reihe von As (Adeninbasen). Es signalisiert das Ende der mRNA. Es ist auch am Export von mRNA aus dem Zellkern beteiligt und schützt mRNA vor Enzymen, die sie abbauen könnten.

    Abbildung 5.7.3 Prä-mRNA-Prozessierung. mRNA muss verarbeitet werden, bevor sie den Zellkern verlässt.

    Proteine ​​sind für die Aufrechterhaltung der Zellen unerlässlich, indem sie Hormone und Enzyme bilden und die Zelle verteidigen. Die Anordnung der DNA- und RNA-Basen bestimmt, welche Prot.

    Freie Ribosomen und gebundene Ribosomen sind austauschbar. Die Zelle kann die Zahlen je nach ihrem Stoffwechselbedarf ändern. Die Ribosomen lesen und übersetzen Kabeljau.

    DNA ist wie die Anleitung zur Herstellung des Proteins. Der erste Schritt besteht darin, die mRNA durch einen Prozess namens Transkription herzustellen. Bei der Transkription a.

    Die Translation kann entweder im Zytoplasma oder im rauen endoplasmatischen Retikulum erfolgen. Zwei molekulare Faktoren, die eine Schlüsselrolle bei der Translation spielen, sind Transfer-RNAs.

    Nach dem Replikationsprozess der DNA würde sich der neue DNA-Strang einfach zu einer Doppelhelix aufwickeln. Transkription macht RNA zu einem Teil einer Gensequenz. .

    mRNA wird hergestellt, indem sie von der DNA-Matrize transkribiert wird. mRNA wird dann basierend auf komplementären Basenpaaren in eine bestimmte Reihenfolge von Aminosäuren übersetzt. Die bin.

    Die Beziehung zwischen zentralem Dogma und genetischem Code Die lebenswichtige Abfolge verschiedener Prozesse, die den genetischen Code von der DNA über die mRNA auf die Fina übertragen.

    Das Enzym RNA-Polymerase synthetisiert mRNA nach den Regeln der kompatiblen Basenpaarung. Zum Beispiel zeigt die DNA-Sequenz A, T, G, C, G das Komplementäre an.

    In diesem Beitrag werden die Replikation von DNA und RNA sowie die Prozesse der Transkription und Translation der Proteinsynthese beschrieben. Was ist DNA? DNA ist ein.

    Das Enzym Polymerase wird verwendet, um den wachsenden DNA-Strängen neue Nukleotide hinzuzufügen. Primer, bei denen es sich um kurze Nukleinsäuresequenzen handelt, werden in DNA-Replikaten benötigt.


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    DNA und Bedeutung von Proteinen | Molekularbiologie

    Die Länge der DNA-Doppelhelix wird in einer typischen Säugerzelle berechnet (einfach durch Multiplikation der Gesamtzahl der bp mit dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden bp, d. h. 6,6 x 10 9 bp x 0,34 x 10 -9 m/bp), was ungefähr kommt auf 2,2 Meter.

    Eine Länge, die weit über der Abmessung eines typischen Kerns liegt (ca. 10 -6 m).

    DNA (die negativ geladen ist) wird mit einigen Proteinen (die positiv geladen sind) in einer Region gehalten, die als ‘Nukleoid’ bezeichnet wird. Die DNA in Nukleotid ist in großen Schleifen organisiert, die von Proteinen gehalten werden. Es gibt eine Reihe von positiv geladenen, basischen Proteinen, die als Histone bekannt sind. Ein Protein erhält Ladung in Abhängigkeit von der Häufigkeit von Aminosäureresten mit geladenen Seitenketten.

    Histone sind reich an den basischen Aminosäureresten Lysine und Argentinien. Beide Aminosäurereste tragen positive Ladungen in ihren Seitenketten. Histone sind so organisiert, dass sie eine Einheit von acht Molekülen bilden, die als Histonoctamer bezeichnet wird. Um eine Struktur namens Nukleosom zu bilden, wird die negativ geladene DNA um das positiv geladene Histonoctamer gewickelt, wie in Farbbild 4.4 gezeigt.

    Ein typisches Nukleosom enthält 200 bp DNA-Helix. Die sich wiederholende Einheit einer Struktur im Kern wird Chromatin genannt, die in Nukleosomen vorhanden ist. Im Zellkern befinden sich fadenförmig gefärbte (farbige) Körper die Nukleosomen und Chromatin wird als ‘Kügelchen-auf-Schnur’-Struktur gesehen. Bei Betrachtung unter dem Elektronenmikroskop (EM), wie in Abb. 4.1 gezeigt.

    Um Chromatinfasern zu bilden, wird die Perlen-auf-Schnur-Struktur in Chromatin verpackt. Die Chromatinfasern werden im Metaphasenstadium der Zellteilung weiter gewickelt und kondensiert, um Chromosomen zu bilden. Die Verpackung von Chromatin auf höherer Ebene erfordert einen zusätzlichen Satz von Proteinen, die zusammen als Nicht-Histon-chromosomale (NHC) Proteine ​​bezeichnet werden.

    Einige Chromatinbereiche in einem typischen Zellkern sind lose gepackt (und färben hell) und werden als Euchromatin bezeichnet. Chromatin, das dichter gepackt ist und sich dunkel verfärbt, wird als Heterochromatin bezeichnet. Heterochromatin ist inaktiv, während Euchromatin als transkriptionell aktives Chromatin bezeichnet wird.


    Schau das Video: Proteinbiosynthese Biologie GeroMovie (Juni 2022).


Bemerkungen:

  1. Thierry

    Du hast nicht recht. Ich bin sicher. Schreiben Sie in PM, wir werden kommunizieren.

  2. Stefon

    Sie müssen das sagen - die Lüge.

  3. Zugrel

    Welche Worte ... großartig, eine bemerkenswerte Phrase

  4. Tujas

    Meiner Meinung nach irren Sie sich. Schreib mir per PN.



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