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Genetik 1
Acetabularia (Schirmalge)
Vertauschen der Zellkerne
Versuch von Frederick Griffith mit Pneumokokken(= Bakterien, die Lungenentzündung verursachen) (1928)
Avery 1944
Zusammenfassung
des Experiments von
Avery, MacLeod und
McCarty, mit dem sie
nachwiesen, dass die
DNA das
transformierende
Prinzip ist.
Reproduktionszyklus eines geradzahligen T-Bakteriophagen, nach dem
Kenntnisstand von 1952. Die elektronenmikroskopische Aufnahme bildet
E.coli während der Zellinfektion durch zahlreiche Phagen ab.
Experiment von
Hershey und
Chase, Abb. 1/3
Experiment von
Hershey und Chase,
Abb. 2/3
Experiment von Hershey und Chase, Abb. 3/3
Hypothetische DNA-Replikationswege
Experiment von Meselson und Stahl (1957) 1/4
Aufreinigung von DNA über die Dichtegradienten-Zentrifugationim Caesiumchlorid-Gradienten
Die zu untersuchende Probe wird auf die Oberfläche des Zentrifugenröhrchens gegeben. Während der mehrstündigen Trennung sedimentieren die Moleküle mit unterschiedlicher Geschwindigkeit im Lösungsmittel, und zwar solange die Dichte der Probe größer ist als die Dichte des Lösungsmittels und umso schneller, je größer der Dichteunterschied ist. Bricht man die Zentrifugation zu einem geeigneten Zeitpunkt ab, erhält man unterschiedliche Banden der
Bestandteile der Probe.
Experiment von Meselson und
Stahl (1957) 2/4
Experiment von Meselson
und Stahl (1957) 3/4
Experiment von Meselson und Stahl (1957) 4/4
Struktur der Topoisomerase I. Dargestellt ist die Struktur des
Komplexes aus DNA und einem Fragment einer Typ-I-Topoisomerase
des Menschen. Die DNA liegt in einem zentralen Hohlraum innerhalb des
Enzyms. (Zeichnung nach 1EJ9.pdb.)
Exkurs: Wie arbeitet die
Topoisomerase?
Mechanismus der Topoisomerase I. Nachdem die Topoisomerase I
an die DNA gebunden hat, greift ein Tyrosin (Y) ein Phosphat an,
sodass ein Strang der DNA gespalten wird. Anschließend vollführt der
geschnittene Strang kontrollierte Drehungen um den anderen Strang.
Abgeschlossen wird die Reaktion durch Wiederverbinden des
gespaltenen Stranges. Der Vorgang führt dazu, dass sich ein
superspiralisiertes Plasmid ganz oder teilweise entspannt. [Plasmid =
kleine, ringförmige DNA, die Bakterien zusätzlich zu ihrem einen Chromosom
besitzen]
Exkurs: Folie 2
Exkurs: Folie 3
Mechanismen der DNA-Reparatur. Die Proteine des Replikationskomplexes besitzen auch
eine Funktion bei den lebenswichtigen DNA-Reparaturmechanismen. Sie stellen sicher, dass die
Matrizen-DNA exakt repliziert wird und dass bei jedem auftretenden Schaden eine Reparatur
erfolgt.
Eine wichtige Gruppe
chemischer Mutagene sind die
Basenanaloga. Sie sind den
Basen der DNA so ähnlich, dass
sie bei der Replikation anstelle
dieser eingebaut werden. Ein
Beispiel ist Bromuracil, das bis auf
eine Methylgruppe dem Thymin
entspricht. Die mutagene Wirkung
beruht darauf, dass Bromuracil
durch Umlagerung eines
Wasserstoffatoms von der Keto-
in die Enolform übergehen kann.
Während sich die Ketoform, wie
Thymin auch, mit Adenin paart, ist
zur Enolform Guanin
komplementär.
Schematische Darstellung der Schwierigkeit, die bei der Replikation an den Enden
linearer Chromosomen auftritt. Eine Lücke (--b--) bleibt nach der Synthese des
Folgestrangs offen.
Das Enzym Telomerase steuert
die Synthese der TTGGGG-
Sequenzen. Dies führt zur
Bildung einer Haarnadelstruktur
Jetzt kann die Lücke gefüllt
werden. Nach der Spaltung der
Haarnadelstruktur
verhindert dieser Vorgang
während der Replikation die
Bildung einer Lücke an den
Enden linearer Chromosomen.
Die Telomerase verlängert den TG-reichen Strang der Telomere durch DNA-
Synthese mithilfe einer eigenen RNA-Matrize. Neu
synthetisierte Hexanucleotide sind
schattiert dargestellt. Der
Elongationsmechanismus hängt von
der RNA-Matrize ab, die eine fast
vollständige Tandemwiederholung
enthält, wie sie in der folgenden
Sequenz durch Unterstreichung
markiert ist: 5'-CUAACCCUAAC-3'.
Beide Enden beider Doppelstränge
muss man sich als stark verkürzt
denken. Die weitere Verlängerung
des Leitstranges liefert die
notwendige Matrize für die DNA-
Polymerase, um die Synthese des
Folgestranges abzuschließen,d.h.
um auch diesen zu verlängern, der
ja mit einem 5’ endet.
Telomere und die Telomerase. a) Das Entfernen des RNA-Primers am 3'-Ende des
Folgestrangs führt dazu, dass ein DNA-Bereich nicht repliziert wird. b) Das Enzym
Telomerase bindet an das 3'-Ende und verlängert den Folgestrang der DNA. Eine RNA-
Sequenz, die in das Telomeraseprotein eingefügt ist, bildet die Matrize, sodass sich die DNA
insgesamt nicht verkürzt. c) Die helle Fluoreszenzfärbung markiert auf diesen blau gefärbten
menschlichen Chromosomen die Telomerbereiche.
Ein Modell für die Telomere. Aus dem Ende des Telomers ragt ein
einzelsträngiger Abschnitt des G-reichen Stranges. Nach einem
Modell für den Telomermechanismus wandert dieser Strang in den
Doppelstrang ein, sodass sich eine große doppelsträngige Schleife
bildet.
