Hormone binden, Promotoren methylieren, Gewebe vergleichen — hier wird aus dem Schalter am Gen Handwerkszeug.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Wirkungsweise von Steroidhormonen
AFB I
Nennen Sie alle Aussagen, die auf Steroidhormone wie Testosteron zutreffen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Steroidhormone sind lipophil, binden an intrazelluläre Rezeptoren, und der Komplex wirkt als Transkriptionsfaktor. Die Basensequenz bleibt unverändert; Hormone sind keine mRNA und werden nicht translatiert. Membranrezeptoren nutzen hydrophile Hormone.
Steroide sind aus Cholesterin abgeleitet — wie verhalten sie sich gegenüber der Lipiddoppelschicht?
Drei Aussagen sind richtig.
A2
Fachbegriffe der Genregulation
AFB I
Ordnen Sie jedem Fachbegriff die passende Beschreibung zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Promotor und HRE sind DNA-Abschnitte, Transkriptionsfaktor und Methyltransferase sind Proteine. Die CpG-Stelle ist ein Dinucleotid in einem Strang, kein Basenpaar.
Unterscheiden Sie zuerst: Was ist DNA, was ist Protein?
„CpG“: das p steht für die Phosphatbindung zwischen C und G im selben Strang.
A3
Östrogen in der Gebärmutterschleimhaut
AFB I
Östrogen fördert in Zellen der Gebärmutterschleimhaut die Bildung von Proteinen für das Zellwachstum. Beschreiben Sie die Wirkungskette, indem Sie die Schritte ordnen.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Östrogen diffundiert durch die Zellmembran der Schleimhautzelle.
2Östrogen bindet an seinen Rezeptor.
3Der Hormon-Rezeptor-Komplex gelangt in den Zellkern und bindet an das HRE.
4Die RNA-Polymerase bindet verstärkt am Promotor der Zielgene.
5Die mRNA wird gebildet und ins Cytoplasma exportiert.
6An den Ribosomen entstehen Proteine für das Zellwachstum.
Das Hormon muss erst in die Zelle und an den Rezeptor; der Komplex wirkt im Kern als Transkriptionsfaktor. Erst danach folgen Transkription und Translation.
Beginnen Sie außerhalb der Zelle.
Transkription im Kern kommt vor der Translation im Cytoplasma.
A4
Chromatin locker oder dicht?
AFB II
Ordnen Sie die Befunde danach ein, ob sie die Transkription eines Gens fördern oder hemmen.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1fördert die Transkription
2hemmt die Transkription
Acetylierung lockert die Bindung zwischen Histonen und DNA (Euchromatin). Deacetylierung und Heterochromatin verdichten das Chromatin; ein methylierter Promotor verhindert die Bindung von Transkriptionsfaktoren. Wer die Deacetylasen hemmt, erhält die Acetylierung und damit die Transkription.
Histone sind positiv, DNA ist negativ geladen.
Ein Hemmstoff eines hemmenden Enzyms wirkt fördernd.
A5
Gleiches Genom, andere Zellen
MixAFB II
Erklären Sie die Zelldifferenzierung, indem Sie den Lückentext vervollständigen — zwei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Alle Körperzellen entstehen durch aus der Zygote und besitzen daher dasselbe . In einer Muskelzelle wird das Myosin-Gen von der in umgeschrieben. In einer Hautzelle ist der Promotor dieses Gens — das Gen bleibt stumm.
„Meiose“ und „tRNA“ bleiben übrig: Körperzellen entstehen durch Mitose, und die Transkription erzeugt mRNA. Zellzyklus und Mitose stammen aus Klasse 10, die Transkription aus dem Abschnitt „Vom Gen zum Protein“.
Wie entstehen Körperzellen aus der befruchteten Eizelle?
Welches Enzym schreibt DNA in RNA um?
A6
Genaktivität in vier Geweben
AFB III
Für ein Gen wurden in vier Geweben der Methylierungsgrad des Promotors und das Vorkommen eines nötigen Transkriptionsfaktors bestimmt (Modellwerte). Entscheiden Sie jeweils, ob das Gen stark oder kaum exprimiert wird.
Wählen Sie in jedem Menü den passenden Eintrag. Alle Felder müssen stimmen.
Gewebe
Expression
A: Promotor zu 6 % methyliert, Transkriptionsfaktor vorhanden
B: Promotor zu 88 % methyliert, Transkriptionsfaktor vorhanden
C: Promotor zu 5 % methyliert, Transkriptionsfaktor fehlt
D: Promotor zu 91 % methyliert, Transkriptionsfaktor fehlt
Nur wenn beide Bedingungen erfüllt sind — unmethylierter Promotor und vorhandener Transkriptionsfaktor —, wird das Gen stark abgelesen (A). Ein unmethylierter Promotor allein genügt nicht (C).
Zwei Bedingungen müssen gleichzeitig erfüllt sein.
Gewebe C ist die Falle: unmethyliert heißt nicht automatisch aktiv.
A7
Trickaufgabe: CpG-Stellen zählen
TrickAFB II
Ein Promotorabschnitt lautet 5′-ACGTTCGAGCGCATG-3′. Bestimmen Sie die Anzahl der CpG-Stellen in diesem Strang.
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Es sind 3 CpG-Stellen: ACGTTCGAGCGCATG. Die Falle: Die GC-Folgen (z. B. in „GCG“ und „CGC“) zählen nicht — entscheidend ist die Richtung 5′-C-G-3′ im selben Strang.
Suchen Sie nur die Folge C, direkt gefolgt von G, in 5′→3′-Richtung.
Eine Folge G, dann C ist keine CpG-Stelle.
A8
Ein Referat über Epigenetik
AFB III
Ein Schüler hält ein Kurzreferat. Überprüfen Sie seine Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Epigenetik verändert, welche Gene abgelesen werden, nicht die Gene selbst. Die Methylierung bleibt über Zellteilungen erhalten und wird durch Umwelt (Ernährung, Lebensweise) beeinflusst.
Prüfen Sie jede Aussage: Ändert sich die Basenfolge?
Drei Aussagen sind falsch.
A9
Wie stark sinkt die Expression?
AFB III
Betrachtet wird ein Gen, das in einer Zielzelle nur durch Östrogen angeschaltet wird. Beurteilen Sie, wie stark die Eingriffe die Expression dieses Gens senken.
Wählen Sie für jede Zeile eine Stufe von 1 (keine Senkung) bis 5 (fällt aus). Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = keine Senkung5 = fällt aus
Das Gen für den Östrogen-Rezeptor ist durch eine Mutation ausgefallen.
Die Zelle bildet nur halb so viele Rezeptormoleküle wie normal.
Ein Hemmstoff blockiert Membranrezeptoren für Peptidhormone.
Der Promotor des Gens ist an nahezu allen CpG-Stellen methyliert.
Die Östrogenkonzentration im Blut verdoppelt sich.
Ohne Rezeptor und bei vollständig methyliertem Promotor fällt die Expression aus. Weniger Rezeptoren senken sie teilweise. Peptidhormon-Rezeptoren betreffen diesen Weg nicht, und mehr Östrogen senkt die Expression nicht. Benachbarte Stufen werden akzeptiert.
Gehen Sie die Wirkungskette Hormon → Rezeptor → HRE → Promotor durch.
Zwei Eingriffe senken die Expression gar nicht.
A10
Hormonsignal und Methylierung
AFB II
Vergleichen Sie die Genregulation durch Steroidhormone mit der durch DNA-Methylierung.
Ordnen Sie jedes Merkmal einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 nur Steroidhormon
2 beide
3 nur DNA-Methylierung
Beide Mechanismen regulieren die Transkription am Promotor, ohne die DNA-Sequenz zu verändern. Das Hormon wirkt schnell und vorübergehend in Zielzellen, die Methylierung ist ein stabiles, vererbbares Muster.
Denken Sie an Zeitskala und Weitergabe bei Zellteilungen.
