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Grundlagen der Molekularbiologie
Wie wird genetische Information in
biologische Funktion umgesetzt ?
Lit: ‚Molekulare Genetik‘ Rolf Knippers, Thieme
Proteine – Strukturelle Bausteine der Zelle und Reaktionsbeschleuniger
• Wichtige Bausteine der zellulären Architektur (Ionenkanäle, Zellgerüst)
• Enzyme: Reaktionsbeschleuniger (Synthetasen, Synthasen)
• Regulatorisch wirksame Stoffe (Ablesung der Erbinformation)
• Kleine Proteine (<20 Aminosäuren): ‚Peptide‘; oft Signalsubstanzen (Nobelpreis Chemie letzte Woche) oder Etiketten (Glutathion)
• Aufbau: Im Wesentlichen aus 20 verschiedenen Grundbausteinen (Aminosäuren) als lineare Kette (Primärstruktur)
• Komplexere Details des räumlichen Aufbaus und der Stabilität ergeben sich aus der genauen Sequenz; können aber oft nicht ‚vorhergesagt‘werden (Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur)
• Konformation und Dynamik von Proteinen oft entscheidend für Funktion
Sekundärstruktur: a-Helix
Oft aus 10 AS aufgebaut (5-40); theoretisch kann jede AS in einer Helixenthalten sein (Ausnahme Pro)
Globuläre Proteine: Alle Enzyme
Faserförmige Proteine: Zellwand (Pektin); oft bis 90 % Helix-Anteil
Tertiärstruktur
Proteine erhalten ihre charakteristische Form (und damit auch Funktion) durch Faltung, die von selbst ablaufen kann (self assembly), aber oft durch Chaperone unterstützt wird.
DNAAuch DNA ist ein lineares Makromolekül, dessen Sequenz einen hohen Informationsgehalt besitzt. Die vier Grundbausteine sind
A T
G C
Verknüpfung der Bausteine durch Phosphodiester-Brücken; Paarung der Basen durch Wasserstoff-Brücken.
DNA-Doppelhelix
Die räumliche Struktur wurde vor 50 Jahren aufgeklärt. Dies war der ‚Urknall‘ der Molekularbiologie.
Kurze und lange zwischengeschaltete Elemente
Nicht der gesamte DNA-Strang besitzt einen hohen Informationsgehalt
Entdeckung der Rolle des Chromosoms, klassisches Gen-
Mapping
Kreuzungsversuche mit Drosophila-Fliegen; Auszählen von Häufigkeiten für die Vererbung gewisser Merkmale und Korrelation mit Merkmalen, die an ‚bekannten‘ Orten des Chromosoms liegen. Erstellung von ‚Landkarten‘ in Maßeinheit centi-Morgan.
RNADie vier Grundbausteine der RNA sind
A U
G C
Verknüpfung der Bausteine erfolgt ebenfalls durch Phosphodiester-Brücken; Zucker-Bestandteil stärker oxidiert als bei DNA; Thyminwird durch Uracil ersetzt..
t-RNA
t-RNA-Moleküle bestehen aus 70-90 Basen und erkennen ein spezifisches Codon (manchmal auch mehrere) sowie eine spezifische AS (Bsp: Serin).