Molekularbiologie: DNA, Replikation, Transkription & Mutation

DNA als Träger der genetischen Information

Die Molekularbiologie befasst sich mit der Erforschung der Mechanismen, die für die Übertragung und Expression der genetischen Information, die letztlich bestimmen die Funktionen und zelluläre Strukturen.

Das erste Problem durch die Molecular Biology konfrontiert wurde, um das Molekül verantwortlich für die Erhaltung, Übertragung und Expression der genetischen Information, dh die molekulare Natur des Gens zu identifizieren. Die Antwort auf diese Frage kam durch Versuche von Griffith im Jahr 1928 getragen von Avery, MacLeod und McCarty in 1944 und Hershey und Chase im Jahr 1952.

Diese Experimente führten zu der Annahme, dass die DNA das genetische Material der Zellen .

Nach der Chromosomentheorie der Vererbung Morgan Die Gene sind die Positionen eingezeichnet Chromosomenfragmenten in eine lineare und fixiert. Der Nachweis, dass DNA-Gen ist das genetische Material der Zellen ermöglichte die zu klären, die molekulare Natur.

Ein Gen ist ein lineares DNA-Sequenz, die die Funktion enthält die notwendigen Informationen für die Synthese von Makromolekülen (RNA und Protein) mit einer spezifischen zellulären. Das Gen stellt die Speicherung der genetischen Information und die Einheit der Vererbung, um diese Informationen an die Nachkommen weitergeben.

Alle zellulären Funktionen werden durch die Synthese von RNA und Proteinen, die sowohl abhängig von der Satz von Genen wie die Gene, die zu jeder Zeit geäußert werden, vermittelt.

Im Jahr 1958, Englisch Molekularbiologe Francis Crick Harry Compton (1916-2004) vorgeschlagen, die Hypothese der Folge, dass "es einen Zusammenhang zwischen der linearen Anordnung der Nukleotide in der DNA und die lineare Anordnung der Aminosäuren in Polypeptiden. Umwandlung der Information in Proteine enthalten eine DNA-Sequenz in einem bestimmten heißt Genexpression, und umfasst zwei aufeinander folgende Schritte, zusammen mit der DNA-Replikation, sind das zentrale Dogma der Molekularbiologie:
· Transkription der DNA (Gen). Der erste Schritt der Genexpression ist die Transkription der DNA (Gen) in RNA. An dieser Stelle gibt es die erste Stufe der Verordnung davon.
· Übersetzung von Informationen aus RNA. Der zweite Schritt der Genexpression ist die Übersetzung von RNA transkribiert Informationen im vorherigen Schritt in ein bestimmtes Protein. An diesem Punkt gibt es auch regulatorische Mechanismen der Genexpression, obwohl die häufigste Form der Regulierung wird durch Prozesse, die die Aktivität von Proteinen steuern, nachdem sie synthetisiert worden.
Transkription in Prokaryoten
Im Jahr 1955, der Arzt und Biochemiker Spanier Severo Ochoa de Albornoz (1905-1993) entdeckte und isolierte ein Enzym aus dem Bakterium Escherichia coli, die er als Polynukleotid Phosphorylase und im Jahr 1960 untersucht und identifiziert durch amerikanische Biochemiker Jerard Hurwitz (1928) als verantwortliche Enzym für die Synthese von RNA: RNA-Polymerase.

Die RNA-Polymerase ist ein Enzym, katalysiert die Union in der Tat Mai? 3 Ribonukleotid Triphosphat zu bilden Stränge der RNA, wobei als Vorlage eine DNA-Sequenz.

In Prokaryoten gibt es eine einzige RNA-Polymerase, die Synthese aller Arten von RNA: mRNA, tRNA und rRNA katalysiert.

Die RNA-Polymerase von E. coli Holoenzym ist ein lösliches, Kugelsternhaufen, die verschiedenen Untereinheiten zusammengesetzt ist aus fünf: 2A, A, A, U, oder. Die ersten vier sind der Kern des Enzyms verantwortlich für die Initiierung und Transkription Verlängerung der RNA-Kette.
Die Untereinheit gebunden ist oder schwach und kann von anderen Untereinheiten getrennt werden. Es ist zuständig für spezifische Bindung des Enzyms an eine DNA-Sequenz, die Konsensus-Sequenzen, die die Transkription zeigen den Punkt beginnen, auf die. Die Konsensus-Sequenzen sind häufiger in Prokaryoten und TTGACA TATAAT und ist die Lage in einer Region, genannt Promotoren, befindet sich in einer Entfernung von etwa 10 bis 35 Basenpaare (bp), bzw., zeigen Sie auf der linken Seite an den Start Transkription.

Die Stadien in der Transkription von Prokaryoten sind:
1.Unión unspezifische RNA-Polymerase an die DNA. Das Enzym DNA gilt für die Konsensus-Sequenzen von Promotoren suchen.
2.Unión spezifischen Untereinheit oder der Sponsor. Dies ist die Enzym-Promotor geschlossen, in denen DNA-Doppelhelix ist Helix noch verpackt in einem.
3.Formación Enzym-Promotor zu öffnen. RNA-Polymerase wickelt etwa 15 bp der DNA um die Website zu starten, damit der Faden zu März verfügbar? 5 DNA, die Transkription für dienen als Vorlage.
4.Inicio der Transkription. Erfolgt durch die Aufnahme der ersten zwei Ribonukleotid Triphosphat, immer Nummer 5? 3. Wenn Sie Polymerase trat etwa 10 Nukleotiden oder Untereinheit der N uclear getrennt.
5.Elongación RNA-Kette. Die Polymerase bewegt sich auf die DNA-OH Vorlage der Hälfte unter dem Ribonukleotiden (ATP, GTP, CTP oder UTP), dessen Basis ist komplementär zu der DNA, hat zu kämpfen, und indem du einen kostenlosen 3-Enden der naszierenden Kette.
Mit fortschreitendem Polymerase wickelt die DNA-Vorlage in Front, während Rollback den Sie gerade transkribiert, Wartung abgewickelt einer Länge von ca. 15 bp im Bereich der Transkription.
Das Ergebnis ist ein DNA-Strang-RNA komplementär zu der Vorlage (und identisch zu den anderen DNA-Strang, außer für den Wechsel von T mit U).
6.Terminación der Transkription. Es tritt auf, wenn RNA-Polymerase eine Kündigung Signal, in diesem Fall separate RNA, die RNA-Polymerase-Template DNA und Begegnungen.
Die häufigsten Kündigung Signal in E. coli ist ein Palindrom-Sequenz, gekennzeichnet durch gleich und symmetrisch auf beiden Strängen nach den komplementären Basen. Zum Beispiel, wenn Sie beginnen mit CGG CCG wird Ende.
Die Kündigung Palindrom-Sequenzen sind in der Regel GC reichen und werden von vier oder mehr Rückstände von A. gefolgt
In Bakterien, Ribosomen sofortigen Zugriff auf die mRNA zu erhalten, während es noch konsolidieren, das heißt, tritt gleichzeitig mit der Übersetzung Transkription.

DNA-Transkription ist Gegenstand regulatorischer Prozesse, die es zu kontrollieren. Der Arzt François Jacob (1920) und der Biologe Jacques Monod-Lucien (1910-1976) schlugOperon-Modell zu erklären, den Mechanismus der Regulation der Genexpression in Prokaryoten.

Das Operon besteht aus den folgenden Gene zusammen:
· Strukturanalyse Gene oder Cistronen (c). Transkribiert mRNA zu geben, die bestimmte Proteine zu bilden.
· Gen-Operator (o). Diese Region der DNA befindet sich unmittelbar vor der strukturellen Genen, die spezifisch an ein regulatorisches Eiweiß.
· Gen-Promotor (p). Diese Region der DNA auf die RNA-Polymerase bindet spezifisch an die Transkription zu beginnen. Es ist unmittelbar vor dem Operator-Gen.
· Genregulator (i). DNA-Sequenz vor dem Promotor, aber nicht unbedingt daneben platziert. Das regulatorische Gen kodiert für ein Protein, das regulatorische Betreiber erkennt die Reihenfolge der Region und der ihm beitritt, Sperrung (negative Kontrolle) oder induzieren (positive Kontrolle) Transkription.
oin Steuerungssysteme negative regulatorische Protein ist ein Repressor. Diese Systeme können wiederum werden von zwei Arten:
§ induzierbaren Systemen (zB Lactose-Operon). Das regulatorische Protein ist ein aktiver Repressor verhindert, dass die Gene der Ausdruck der strukturellen. Der Induktor inaktiviert den Repressor-System, so dass die Expression von Cistronen.
§ reprimierbaren Systeme (zB Tryptophan-Operon). Das regulatorische Protein ist ein Repressor inaktiv, so die strukturellen Gene exprimiert werden. Ist die Anwesenheit von Korepressor, dass die Transkription aktiviert den Repressor, die Blöcke.
oin positive Kontrollsysteme der Transkription regulatorisches Protein ist ein Aktivator, der unerlässlich ist für die Transkription stattfindet.
Transkription in Eukaryoten
Transkription in Eukaryoten stellt mehrere Funktionen, die es von der Transkription in Prokaryoten:

• Es gibt drei verschiedene Arten von RNA-Polymerasen, die jeweils spezifisch für eine Art von RNA:

oder RNA-Polymerase II. Transkribiert Protein-kodierende Gene, das heißt, macht die mRNA.
oder RNA-Polymerase I. Spezialisiert auf die Transkription der ribosomalen RNA Genen, in der Gegend von Chromatin entsprechenden gelegen, um die Nucleolar Veranstalter.
oder RNA-Polymerase III. TRNA-Gene transkribiert, eine Art von rRNA und einige kleine lösliche RNA.
· Die eukaryotischen RNA-Polymerasen müssen Faktoren interagieren mit einer Reihe von Proteinen, um wesentliche Form der Transkription Einleitung komplex, um die Transkription zu initiieren.
• Die Consensus-Sequenz der Promotoren ist häufiger in eukaryontischen TATA und Transkription liegt etwa 25-30 Nukleotide auf der linken Seite der Website starten. Diese Sequenz ist bekannt als das Feld Tata.
• Die Terminator-Sequenz ist in der Regel TTATTT, und wenn er findet die RNA-Polymerase komplexe transkriptionelle distanziert und gibt die RNA-Transkript.
· Alle eukaryotischen RNA synthetisiert werden RNA-Transkripte primären oder pre-RNA, Reifung a, muss, um funktionsfähig sein.
Die Regulation der Transkription in Eukaryoten präsentiert Schwierigkeiten nicht in Prokaryonten gefunden, da die DNA im Kern der Interaktion mit Histonen verpackt ist, was es schwierig macht, den Zugang.
Somit nimmt die Regulation der Transkription in Eukaryoten auf zwei Ebenen statt:
Der Text der Grad der Verpackung des Chromatins.
Stimulieren oder hemmen die Aktivität der RNA-Polymerase. Wir wissen, einige Punkte der Regulation der Transkription:
oder regulatorische Regionen. Ihre Konsensus-Sequenzen sind CCAAT (CAT-Box) und GGGCGG (GC-Box) und sind Paare befindet sich ca. 70 und 100 Base, bzw. von der Startseite der Transkription der Box links von der TATA. In diesen Bereichen beitreten Faktoren, die spezifisch die Aktivierung zu stimulieren Transkription durch RNA-Polymerase zu helfen Transkription werden in der richtigen Position beim Start der Website.
oder Promotoren oder Enhancer. Dies sind Regionen sogar Tausenden von Nukleotiden nach links oder rechts von der TATA-Boxen, GC-und CAT. Oberhalb dieser Faktoren binden Aktivatoren.
oder Schalldämpfer. Sie sind Transkription eingeklemmt zwischen den oben genannten Regionen, die Repressoren binden die Transkriptionsfaktoren dieser Handlung geht die Geschwindigkeit zu verringern, verhindert die Bindung von aktivierenden Faktoren oder durch Eingriffe in die Transkriptionsfaktoren.
In Bakterien, Ribosomen erhalten sofortigen Zugriff auf die mRNA, während es noch synthetisiert wird. Doch in Eukaryonten, mRNA primäre Transkript synthetisiert wird in Form eines RNA oder pre-mRNA-Synthese zu unterziehen müssen eine Reihe von Änderungen vor Protein wird in das Zytoplasma exportiert, wo sie binden an Ribosomen und beginnt.

Die Menge der Änderungen, die bekannt sind, bei denen dieses pre-mRNA Reifung und umfasst die folgenden Prozesse:

· Modifizierung der 5 durch den Beitritt die Reste von 7-methylguanosine, bilden die sogenannte Cap oder Cap-Struktur für die Bindung und Ausrichtung der mRNA am Ribosom während der Übersetzung. Der Zusatz von Cap-Struktur wird während der Transkription, wenn das neu synthetisierte prä-RNA wird etwa 25 und 30 Nukleotiden.
· Modifizierung der 3 durch Zugabe einer Kette von 50 bis 250 Adeninreste, Poly-A-Schwanz, der mRNA stabilisiert und reguliert die Übersetzung.
· Beseitigung von Introns, dh nicht-kodierenden Sequenzen, Sequenzen liegt zwischen Exons oder Codierung. Das Entfernen der Introns wird erreicht durch eine splice Spleißmechanismus oder, durchgeführt von ayustosomas, gebildet durch die Vereinigung mehrerer kleiner Ribonukleoprotein (RNPpn snurps = kleiner Kern oder Ribonukleoproteine). Die ayustosoma bindet an mRNA und der Intron Falten in eine Schleife, während Enzym katalysiert Intron Exzision und Spleißen der beiden freien Enden der Exons.
Am Ende dieses Prozesses ist die reife mRNA, die in Proteine übersetzt werden kann.
Übersetzung: Der genetische Code
Die Übersetzung ist die letzte Stufe der Genexpression, in denen Proteine synthetisiert werden mittels Transkription der mRNA-Strang als Vorlage produzierte während.

Ribosomen sind die Organellen, die diesen Schritt durchführen, durch einen Mechanismus, dass die Informationen von RNA und Proteinen legen sollte, die Verknüpfung der Nukleotide und Aminosäuren.

In diesem Mechanismus beteiligt tRNA-Moleküle, von denen jede eine Aminosäure, die im Ort durch die Verpaarung von spezifischen Basensequenzen in der tRNA und mRNA gelegt wird befestigt ist.

Diese Kopplung ist abhängig von der bekannten genetischen Code ist der Satz von Regeln, nach denen Informationsmaterial kodierten genetischen wird in Proteine übersetzt in (Aminosäure-Sequenzen) in lebenden Zellen. Der Code definiert die Beziehung zwischen Sequenzen von drei Nukleotiden, genannt Codons und Aminosäuren. Seine Merkmale sind:
• Der Code wird in Codons organisierten Drillinge oder, das heißt, jede Gruppe von drei Nukleotiden oder stickstoffhaltigen Basen in RNA (Triplett) bestimmt eine Aminosäure. Wenn jeder Nucleobase (A, G, C und U) bestimmt eine Aminosäure kodieren kann ¹ nur vier verschiedene Aminosäuren (VR ¹₄ = ₄ = _4). Wenn alle zwei stickstoffhaltigen Basen codieren eine Aminosäure, wären ² haben insgesamt 16 binäre Kombinationen (VR ² 4 = 4 = 16), während immer noch unzureichend für die zwanzig Arten von Aminosäuren, die es gibt. Mit Gruppen von drei stickstoffhaltigen Basen sind 64 verschiedene Tripletts (VR ³₄ = ₄³ = 64), die ausreichend ist, um mehr als 20 verschiedene Säuren codieren Aminosäuren.
Der genetische Code ist degeneriert : Es gibt mehr als Codons Aminosäuren, so dass eine bestimmte Aminosäure kodiert sein Triplett von mehr als. Synonym Codons der Regel unterscheiden sich nur an der Basis der 3, ist das, was ist bekannt als Ausgangspunkt der Ausgleich des letzten. Der genetische Code ist nicht überlappend , Dh ein Codons nie gehört zwei auf einmal. Beim Lesen des genetischen Codes ist "ohne Komma." Ist Punkt durchgeführt in Gruppen von jeweils drei Basen aus starten, ohne Lücken. Die Codons, dass die Übersetzung markieren den Ausgangspunkt und das Ende der sind:ola Start-Signal ist in der Regel das AUG-Codon, das auch kodiert die Aminosäure Methionin in Eukaryonten oder Formylmethionin in Prokaryoten.
ENAL ola s Kündigung ist gegeben durch drei UGA Codons Unsinn nicht tun Aminosäuren kodieren und UAA, UAG und.
• Der genetische Code ist nahezu universell. Jedes Codon kodiert die gleiche Aminosäure in den meisten Organismen, sowohl Eukaryonten und Prokaryonten. Die wichtigste Ausnahme von dieser Allgemeinheit ist in der mitochondrialen genetischen Code.
Mechanismus der Translation
Die Übersetzung beinhaltet die Interaktion zwischen drei Typen von RNA: Transfer-RNA, Boten-RNA und ribosomale RNA und Protein zahlreichen Faktoren und Enzyme.

Der

Transfer-RNA (TRNA) sind Polynukleotidsequenzen von 70-80 Ribonukleotiden, Prozess gefaltet in einem Kleeblatt, Übersetzung, sind zwei wesentliche die in Regionen tätig werden kann als Adapter zwischen Codons und Aminosäuren:
3ACC · Saiten. Aminosäuren sind kovalent binden an diese Region durch eine Esterbindung zwischen der Spitze - COOH-Gruppe der Aminosäure und 3 - OH der terminalen Ribose von Adenosin in einer Reaktion von einer Gruppe von Enzymen als Aminoacyl-tRNA-Synthetasen katalysiert bekannt. Die tRNA mit der dazugehörigen Aminosäure namens Aminoacyl-tRNA.
· Saiten des Anticodon. Sequenz von drei Nukleotiden, dass der tRNA befindet sich im Central Loop. Diese Sequenz ist die spezifische Paarung mit den Basen der Codon in der mRNA.
Ribosomen sind die Ribonukleoprotein Teilchen verantwortlich für die Synthese von Proteinen. Sie bestehen aus zwei Untereinheiten: ein großes und ein kleines. In einem Ribosom, gibt es drei Bindungsstellen für tRNA: der Standort P (Peptidyl) Grundstück A (Aminoacyl) und Site-E (Ausweisung). Diese Standorte A, P und E (Ribozyme sind unter Mitwirkung des ribosomalen RNA mit enzymatischer Aktivität). MRNAs können mehrere Ribosomen abgelesen werden gleichzeitig durch Abstand von etwa 80 Nukleotiden pro und bilden eine Polyribosom oder Polysomen. Sowohl in Prokaryoten und Eukaryoten die 5 'und 3' nicht-kodierende mRNA, ist nicht übersetzbar und die Übersetzung beginnt das AUG-Sequenz ist nicht genau am 5 'und endet vor dem Erreichen der 3' Ende. Obwohl das Startcodon Prokaryoten und ist Aug sowohl für Eukaryoten in Prokaryoten ist die erste Aminosäure Methionin Formylmethionin statt.

Für die Übersetzung, die beide Zelltypen f benötigt Akteure Protein Initiation, Elongation und loslassen, diese Faktoren sind viel zahlreicher als bei Eukaryonten in Prokaryoten

In Prokaryoten der mRNA Polypeptide aus mehreren unabhängigen Websites, die Einleitung der gesamten mRNA erscheint: genannt werdenPolycistronischen mRNA, während in eukaryotischen mRNAs kodieren einer einzigen Polypeptidkette: genannt werden monocistronische mRNA.

In Prokaryoten, denn es gibt einige Punkte über die Einleitung, AUG-Codons Einleitung vorangestellt sind Startvorgang durch eine spezifische, die Shine-Sequenz, die Delgarno Ribosom ist komplementär zu einer der Sequenz befindet sich in der kleinen Untereinheit der rRNA. Im Gegensatz dazu eukaryotischen Ribosomen binden an mRNA durch reconocimienoso von 7-methylguanosine der 5 Kappe, einmal zusammen reisen bis Aug finden die mRNA Startcodon.

Die Übersetzung kann Etappen drei Bewerber aufgeteilt in:
>

Initiation. Je nachdem, ob prokaryotischen oder eukaryotischen Zellen, eine variable Anzahl von Faktoren, die Einleitung mit der kleinen Untereinheit des Ribosoms interagieren, mRNA und der ersten Aminoacyl-tRNA (Methionin in Eukaryonten und Formylmethionin in Prokaryoten). Die Aminoacyl-tRNA bindet, durch die Einleitung Faktoren führten zu der P-Stelle der kleinen Untereinheit des Ribosoms, bildet die Einleitung komplexer, was wiederum auf die Cap-Struktur (Eukaryoten verankert ist) oder Shine-Sequenz Delgarno (Prokaryoten). Die Einleitung beginnt dann um komplexe Moleküle zu erforschen, bis sie die mRNA Ribosomen findet die AUG-lnitiationscodon, in welchem Fall die Einleitung distanzieren Faktoren, wodurch die Bindung der großen Untereinheit des. Dehnung . An der Stelle des Ribosoms in die entsprechenden Aminoacyl-tRNA, unterstützt durch einen Faktor von Dehnung, und es ist richtig das Pairing zwischen den Basen der Codon-Anticodon und positioniert. Ein Enzym-Komplex der großen Untereinheit (bestehend aus rRNA und Proteinen), genannt Peptidyl trennt Methionin-tRNA in der P-Stelle, während die Union Peptidbindung katalysiert die Aminosäure durch tRNA Ort durchgeführt A. In der neu gebildeten Dipeptid bereits die Polarität Proteine gesehen: die Synthese ist immer der N-terminalen zum C-terminal oder, was dasselbe ist, die erste Aminosäure-Kette ist immer der NH2-terminal. Als nächstes kommt das Ribosom bewegt (Translokation) die Länge der ein Codon, die die tRNA Methionin verloren hat, den Standort und damit E ist in das Zytosol freigesetzt. Die tRNA, dass Dipeptid trägt das neu gebildete geht an der P-Stelle und auf der Baustelle A tritt in eine neue Aminoacyl-tRNA, die Dehnung beginnt ein zweiter Zyklus. Kündigung. Wo in der ribosomalen A-Stelle tritt eine Kündigung Codon (UAA, UAG, UGA), schließt sich ihm ein Release-Faktor mit einer Struktur sehr ähnlich, dass eine tRNA. Diese bindende Kraft Trennung der Polypeptidkette der tRNA und seine Freisetzung in das Zytosol, während distanzieren der mRNA, tRNA und die beiden ribosomalen Untereinheiten. So endet die Übersetzung mit der Bildung von Protein correspondiente.Tras Übersetzung, das Protein funktionell sein, muss richtig zu falten, also gibt sich eine native Konformation mit Hilfe der Chaperon-Proteine.
DNA-Replikation
Die Vervielfältigung bedarf der getreue Übertragung der genetischen Information vom Vater zum Sohn, und da es stützt sich auf die DNA, ist es wichtig, dass es einen Mechanismus, der DNA ermöglicht die exakte Replikation der. DNA-Replikation in der S-Phase Zelle und hat drei Eigenschaften:

Model-Replikation

Welche unterstützt die Replikation Modell heißt semikonservativer, Experimentell nachgewiesen wurde 1958 durch die amerikanische Molekularbiologe Stanley Matthew Meselson (1930) und William Franklin Stahl (1929). In diesem Modell jeder der Tochter Moleküle der DNA-Strang hat einen Elternteil und einer neuen Marke ein. Dazu müssen sie jedoch separate Stränge der beiden Muttergesellschaften DNA-Stränge, die komplementär zu dienen als eine neue Vorlage für die Synthese der beiden.

Replication Direction

Die Replikation beginnt an einer bestimmten Reihenfolge Regionen, dass die Replikation markieren Sie die Position des Ursprungs der Replikation, bei der beide Stränge der DNA-to separate beginnen ihre Selbstachtung. Vom Ursprung der Replikation gibt es zwei Möglichkeiten:
· Unidirektionale Replikation. Die Trennung der beiden Stränge in eine Richtung vom Ursprung der Replikation und der heranrückenden Front bildet eine Replikationsgabel. Diese Art der Replikation erfolgt in Ausnahmefällen, wie zB Mitochondrien-DNA, einige bakterielle Plasmide oder einige single-stranded bakteriellen Viren. <

Bidirektionale Replikation. Die Trennung der beiden Stränge in entgegengesetzte Richtungen bewegen vom Ursprung der Replikation, und die Fortschritte auf beiden Fronten bilden zwei Replikationsgabeln. Bidirektionale Replikation ist meist verbreiteten in Prokaryoten und Eukaryoten. Semidiscontinua Replication.

Im Jahr 1956, der amerikanische Biochemiker Arthur Kornberg (1918-2007) isoliert und gereinigt das erste DNA-Polymerase aus dem Bakterium Escherichia coli-DNA-Polymerase I. Anschließend entdeckten zwei anderen DNA-Polymerasen: DNA-Polymerase III und DNA-Polymerase II. DNA-Polymerasen I und III sind in der DNA-Replikation beteiligt ist, während die II hat eine wenig bekannte Rolle noch.

In fünf bekannten eukaryotischen Polymerasen: ã, A, A, A und A. Die DNA-Polymerase ist verantwortlich für die mitochondriale DNA-Replikation und DNA-Polymerase, A und A direkt im Kern-DNA-Replikation beteiligt ist, während A wird hauptsächlich in der Reparatur beschädigter DNA beteiligt.

DNA-Polymerasen alle teilen die folgenden grundlegenden Eigenschaften:
· Sie sind nicht in der Lage zu entspannen die DNA, wie sie kopiert werden. In diesem unterscheiden sie sich von der RNA-Polymerasen, dass sie in der Lage entspannen und wieder DNA-Transkription als rollende fortschreitender sind.
• Einige haben Exonukleaseaktivität im März? 5, so dass sie sich zurückziehen, wenn es eine falsche Nukleotid enthält, um die Teilung Deutschlands und die Reparatur des Fehlers. Die RNA-Polymerasen nicht über diese Fähigkeit, so dass die Fehlerquote bei der Transkription ist viel höher als bei der Replikation.
° wird erfordern eine 3-OH-Primer Ende der Zugehörigkeit zu einer vorgeformten Strang verbunden durch Wasserstoff-Bindungen an die Vorlage Strang. Nur mit einem 3-OH-Primer Ende der DNA-Polymerase kann beginnen Addition der deoxyribonucleoside Triphosphat, ist es am Start nicht de novo Synthese DNA, katalysieren die Verbindung der beiden ersten deoxyribonucleoside Triphosphat von denen in der Mitte. Die RNA-Polymerasen, jedoch sind sie in der Lage die Einleitung der Synthese eines neuen RNA-Strang ohne Primer.
· Synthetisieren DNA in eine Richtung 5? 3 (Polymerase-Aktivität 5? 3), hat also deoxyribonucleoside an der 3-OH der wachsenden Kette Triphosphat.
Eine Kette, die das Gewinde 3 kopieren? 5, wird laufend in Kraft Mai synthetisiert? 3 Nach den Fortschritt der Replikationsgabel. Es ist das sogenannte Advanced Faden oder Schnur.
Der andere Strang, den Strang oder hinken Strang, die Kopien der Strang 5? 3, ist in die entgegengesetzte Richtung, um die Weiterentwicklung der Replikationsgabel synthetisiert, so dass man unweigerlich müssen es zeitweise nicht in Form von kurzen DNA-Fragmente, entdeckte im Jahre 1968 durch japanische Biologe Reiji Okazaki (1930-1975) und bekannt durch den Namen des Okazaki-Fragmente. Sie beginnen ihre Synthese in der Öffnung Punkt der Replikationsgabel, und von dort aus wachsen, um die sofortige geschult, bevor gerecht zu werden, wird der nächste Schritt der Vereinigung der beiden Fragmente werden.
? Replikation in Prokaryoten
Die Replikation in Prokaryoten wurde coli untersucht in das Bakterium Escherichia und umfasst die folgenden Prozesse:

1.Gross der Replikationsgabel

In Bakterien gibt es einen einzigen Ursprung der Replikation, Ori C, die Proteine binden Initiator Trennung der beiden komplementären Stränge zu sprudeln Form der Replikation.

An jedem Ende der Blase ein Protein bindet, Helikase, deren Aufgabe es ist zu) entspannen die DNA in beide Richtungen (bidirektionale Replikation, und erstellt zwei Replikationsgabeln, die Replisomen durchzuführen repräsentieren die Regionen des aktiven DNA-Synthese. Um die zwei getrennten DNA-Stränge wieder zusammen Helikasen sind SSB verbunden mit zahlreichen Proteinen darunter.

Das Abwickeln der Doppelhelix auf Replikationsgabeln der Supercoiling erzeugt Spannung in den Rest der DNA-Strang. Dieses Problem wird gelöst durch die Vereinigten DNA-Gyrase, ein Enzym, dass die Akten von Schneiden von Gewinden und nach Beseitigung der Spannungen wieder.

Als DNA-Polymerasen benötigen einen Primer Ribonukleotiden von etwa zehn, ist dies durch eine Helikase synthetisierten RNA-Polymerase genannt Primase, primosome die die verbunden ist mit der Bildung.

DNA-Polymerase III ist ein Multienzymkomplex, in dem diese Teile werden unterschieden:
- Die katalytische Domäne mit Polymerase-Aktivität im Mai? 3
- Sliding Schellen, Donut-förmige, die DNA-DNA-Polymerase III verhindern distanzieren
- Eine Ladung mit komplexen verantwortlich für die korrekte Montage der Klemmen.
2.Síntesis neuer DNA-Stränge

In jedem der Replikationsgabeln bildete es einen Sinn DNA-Strang in 3? 5, die im Voraus wird Ihnen ein Strang als Vorlage für die Synthese und eine Sense-Strang in 5? 3, die diskontinuierlich kopiert werden, so die hinter der Vorlage Strang. Deshalb sind bei jeder Gabel Gewinde vor-und zurückbewegt.

Synthese von fortgeschrittenen Stränge

Sobald die RNA-Primer Primase hat aus seinen 3 OH, die DNA-Polymerase III synthetisiert katalysiert die kontinuierliche Synthese der Kette nach vorne (als Ergänzung zu der Kette 3? 5 DNA) in die Öffnung in Richtung der Gabel Replication 5? 3.
Abgeschlagen Strang-Synthese
Der Rückstand wird in kleinen Strang diskontinuierlichen Fragmente der DNA synthetisiert, die Okazaki-Fragmente, die in die entgegengesetzte Richtung unternommen werden, um die Replikationsgabel zu öffnen.
Die Synthese dieser Elemente wird in mehreren Stufen erfolgen:

- DNA-Polymerase III bindet an die 3-OH Enden der RNA-Primer, made by Primase, auf denen deoxyribonucleotides komplementär zu den DNA-Strang-Vorlage erstellt. Dies erzeugt Fragmente von RNA-DNA-Hybrid.

- DNA-Polymerase I, mit seinen zwei Aktivitäten, Exonuklease-5? Polymerase 3 und 5? 3, führt eine Reaktion genannt nick translation. Diese Reaktion erfordert die Beseitigung von Ribonukleotiden aus dem 5'-Ende des RNA-Primer und die gleichzeitige Zugabe von deoxyribonucleotides bei den vorangegangenen 3 Okazaki-Fragment, so dass die Primer durch DNA ersetzt.

- Nach dem Löschen aller Oligonukleotide, Begegnungen der DNA-Polymerase eine Struktur, die sich nicht schließen kann, dh eine Einbuchtung, die ein 3-Hydroxy-Ende ist und weitere 5-Phosphat. In diesem Fall wird das Enzym DNA-Ligase katalysiert Phosphodiesterbindung Bildung zwischen diesen beiden Extremen, die geschlossen ist und man den nick dem DNA-Strang intakt.
Top of Form

Replikation in Eukaryonten
Replikation in Eukaryonten stellt einige Unterschiede mit dem von Prokaryoten:
• In Eukaryoten gibt es mehrere Ursprünge der Replikation entlang der linearen DNA-Chromosomen, während in Prokaryonten gibt es einen einheitlichen Ursprung der Replikation in kreisförmigen Chromosomen.
• In eukaryotischen Primer sind kurze Fragmente von RNA-DNA-Hybrid von der Komplex-DNA-Polymerase-Primase (pol produziert a), während in Prokaryonten RNA-Primer werden durch Primase hergestellt.
• In Eukaryonten vorderen Strang synthetisiert wird von A und A-DNA-Polymerase (pol komplexen A / A), während in Prokaryonten wird durch DNA-Polymerase III synthetisiert
• In eukaryotischen Okazaki-Fragmente werden durch komplexe pol. A / C aus dem 3'-Ende der Primer synthetisiert, während in Prokaryonten durch DNA-Polymerase III aus den gleichen Zweck synthetisiert werden.
• In eukaryotischen DNA-Polymerase (und möglicherweise auch die DNA-Polymerase a) Beseitigung der kurzen Fragmente des RNA-DNA-Primer der Okazaki-Fragmente und füllen die Lücken zwischen ihnen überlassen, während in Prokaryonten die DNA-Polymerase I, die beseitigt RNA-Primer der Okazaki-Fragmente und füllen die Lücken zwischen ihnen überlassen.
DNA-Replikation in Eukaryonten stellt ein weiteres Problem: die DNA linear zu sein, nicht kreisförmig, die 5 Verzögerte Ketten sind unvollständig, da die DNA-Polymerasen benötigen immer einen 3-OH Ende, an dem deoxyribonucleotides hinzufügen, während die Beseitigung der RNA Grundierungen. Advanced Ketten zeigen nicht dieses Problem.

In einzelligen Eukaryoten und mehrzelligen Embryo-Zellen gibt es ein Enzym, Telomerase, die DNA 5 assoziiert ist mit einem RNA-Primer den, der vorsieht, die extreme 3 benötigt, um die Synthese katalysieren unvollständig waren, auf diese Weise, dank Telomerase, diese Zellen nicht verlieren Informationen in der 5-Ketten verzögert. Telomerase ist ungewöhnlich, DNA zu synthetisieren
mit RNA als Vorlage (Reverse Transkription-Prozess) für das, was Transkriptase als Reverse-Transkriptase-oder Rücklauf.

In differenzierten somatischen Zellen Telomerase-Aktivität inaktiviert. So beginnen diese Zellen verlieren ihre Chromosom Enden (Telomere) zwischen 50 und 100 Nukleotiden (Länge gleich der RNA-Primer) in jedem Replikationszyklus. Telomeric DNA besteht aus Sequenzen von sechs Nukleotiden, dass Tausende von Zeiten, die irgendwie minimiert den Effekt der Verlust dieser Klemme Nukleotide wiederholt werden.

Spanische Biologin Maria Blasco Antonia, Forscher am National Cancer Center (CNIO), die Telomerase Köpfe der Gruppe der Telomere und hat gezeigt, dass die Integrität der Telomere von wesentlicher Bedeutung ist für die Stabilität von Chromosomen, so dass, wie wiederholten Zyklen der Replikation und alternden Zellen, Sequenzen der Telomere sind repetitive kürzer und kürzer, was zu chromosomaler Instabilität und Zelltod durch Alterung.
Mutations Eine Mutation ist eine Veränderung oder Veränderung der Erbinformation (Genotyp) eines Lebewesens und kann daher Nachkommen zu übertragen. Die genetische Einheit der Lage ist, die Gen mutiert. Die Mutationen können nur Mutationen vererbt werden, sind diejenigen, die Einfluss auf die Keimbahn Keimbahn-Zellen oder. Somatische Mutationen sind die Auswirkungen auf den Rest der Körperzellen und werden nicht vererbt. Mutationen können in eingestuft werden: 1. Oder molekularen Gen-Mutationen sind Mutationen, die Auswirkungen auf eine oder mehrere der Nukleotide der DNA. Es gab keine mikroskopischen und kann: zwei Arten entweder durch Basenaustausch-Mutation. Sie treten in einer Position zur anderen zu wechseln einem Basenpaar für. Abhängig von der Basenaustausch, Mutationen sind diese wie folgt klassifiziert: § Übergangszeit Mutationen. Basis ist ein Purin (geändert durch ein anderes Purin-A? G) oder Pyrimidin Pyrimidin auch für einen anderen (T • C). § transversionales Mutationen. Basis ist ein Purin-G geändert werden, um ein Pyrimidin (A,? T, C) oder eine Pyrimidin für ein Purin (T, C? A, G). Oder strukturelle Verschiebung Mutationen. Sie treten auf, wenn hinzugefügt oder entfernt Basenpaare, die Änderung der Länge des Strings. Turn, werden klassifiziert als: § Loss Mutation oder Deletion von Basen, wenn Sie verlieren Nukleotiden eine oder mehrere in der Kette. § Mutation durch Insertion von Basen, wenn, im Gegenteil, Nukleotide sind zusätzliche Strang eingefügt in die DNA , eingegangen ist unter den vielen bereits. Mutationen können Gene haben vier Folgenauf Protein - Silent-Mutation, da sie keine Auswirkungen auf die Aminosäuresequenz des Proteins, weil entweder oder in Introns oder weil sie Curren: Codons sind gleichbedeutend mit Code für die gleiche Aminosäure AGA (Arg)? AGG (Arg). - Mutation in die falsche Richtung, weil es neue Triplett-Codierung für eine andere Aminosäure, Protein hat eine Aminosäure ändern. Dies geschieht, um die Kette des Hämoglobins in Sichelzellanämie, in dieser Kette der sechsten Aminosäure ist ein Valin anstelle von Glutaminsäure: GAG (Glu)? GUG (Val). - Nonsense-Mutationen, die Codon-stop wurden gesehen, CAG (Gln)? UAG (FIN), so dass das Protein kürzer ist. - Mutation zur Veränderung des Leserasters stattfindet durch Addition oder Deletion von einer Reihe von Nukleotiden ist nicht ein Vielfaches von drei, so dass das Leseraster verschiebt und das Protein ist völlig anders als Punktmutation. 2 . Chromosomenmutation Chromosomenmutationen sind Veränderungen in der internen Struktur der Chromosomen und sind daher unter dem Mikroskop sichtbar. Oft stören die richtige Paarung der Chromosomen während der Meiose, die die Fruchtbarkeit reduziert. Sie können aus vier Typen: Inversion oder Mutation eines Chromosoms Fragment. Es ist die Umkehrung der ein Fragment in seinem Chromosom. Oder Deletionsmutation oder Verlust eines Chromosoms Fragment. Oder Mutation durch Vervielfältigung eines Chromosoms Fragment oder Umsiedlung Mutation oder Veränderung der Position eines Chromosoms Fragment. Die Translokation kann auf Gegenseitigkeit beruhen, wenn Fragmente zwei Chromosomen sind untereinander ausgetauscht und nicht-reziproke, in welchem Fall sie die Umsetzung genannt wird. 3. Karyotypischen und genomische Mutationen beeinflussen die Anzahl der Chromosomen und werden auch unter dem Mikroskop sichtbar. Kann in zwei Ausführungen: o Euploidía. Diese Mutationen beeinflussen die haploide Chromosomenzahl. Es kann sein: § Polyploidie, wenn mehr als zwei haploiden Chromosomensätze. So sprechen wir von Einzelpersonen triploiden (3n), tetraploid (4n) ... Die Polyploidie bei Pflanzen ist oft Proben begleitet von einer Zunahme der Größe der. Bei Menschen, Triploidie sind verantwortlich für viele Fehlgeburten, dies ist der Fall des triploid 69, XXX oder 69, XXY. Haploidie oder § monoploidíaWenn es einen einfachen Chromosomensatz n. Oder Aneuploidie. Diese sind Mutationen, die nur die Anzahl der Kopien eines Chromosomenpaar. Es kann sein: § Nulisomías (Mangel an vollständiger Partner). § Monosomies (fehlt ein Chromosomenpaar). Beim Menschen ist die häufigste Turner-Syndrom oder der sexuellen Monosomie XO. § Trisomien (es gibt ein zusätzliches Chromosom im Paar). Beim Menschen sind die häufigsten Trisomie 21 oder Down-Syndrom, Trisomie 18 oder Edwards-Syndrom, Trisomie 13 oder Patau Syndrom, Trisomie XXX sexuellen oder Triple-X-Syndrom, sexuelle Trisomie XXY oder Klinefelter-Syndrom und sexuelle Trisomie XYY-Syndrom § Tetrasomie Y. zweimal (es gibt zwei weitere Chromosomen im Paar). Beginning of Final Form 2b Form Bac 40 <http://www.maristas-oviedo.org/ava/user/view. php? id = 376 & Kurs = 8> (Exit <http://www.maristas-oviedo.org/ava/login/logout.php?sesskey=bUnwFnv6vD>)

Ursachen von Mutationen
Je nach Mutagen, dass stammt, gibt es zwei Arten von Mutationen: spontane und induzierte.

Spontane Mutationen

Sind vor allem auf:
· Fehler bei der Replikation
Der häufigste Grund Tautomerie, eine Art von Isomerie.
· Läsionen in der DNA-random
Mai werden die Desoxyribose durch despurinización und, was ist die Spaltung der glykosidischen zwischen den Purin-Ring; durch Desaminierung, davon ₂ ist der Verlust der Aminogruppen oder oxidative Schädigung der DNA durch freie Radikale verursacht werden: Sauerstoff _(O) Wasserstoffperoxid (H ₂ O ₂₎ oder Hydroxyl (- OH) mit Ursprung aus dem Stoffwechsel.
Te Element transposable genetische oder Transposons
Sind DNA-Sequenzen, die Genoms haben die Eigenschaft, das zu ändern Positionen innerhalb, so dass generieren Gen Streichungen und Ergänzungen, von wo aus in das Gen, in denen sie eingesetzt werden.
Induzierte Mutationen

Induzierte Mutationen entstehen als Folge einer Exposition gegenüber chemischen Mutagene oder Strahlung, die wichtigsten:
· Mutagene ersetzen, dass eine Basis in der DNA-Analoga bekannt als Basis.
· Mutagene verändern, dass die Grundlagen, die Diskrepanzen zu produzieren.
· Interkalierenden Mutagene sind die Deletionen eingeführt zwischen den stickstoffhaltigen Basen der DNA und verursachen oder Ergänzungen.
· Mutagene verursacht einen Verlust der spezifischen Kopplung. Diese mutagenen Schäden vielen Stickstoffbasen und führen zu einer Blockierung der DNA-Replikation. Dazu zählen UV-Licht, das Dimere bewirkt die Bildung von Pyrimidin durch die Bildung von kovalenten Bindungen zwischen zwei benachbarten Pyrimidinen undionisierende Strahlung wie Röntgen oder Gammastrahlen, die Fragment und kann brechen Phosphodiesterbindungen, und die DNA.