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Übung AFB I

Zehn Grundaufgaben quer durch die Molekulargenetik — wer sie sicher löst, holt die ersten Punkte der Klausur.

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Aufgabenblock — AFB I

Zehn Standardaufgaben zum Wiedergeben: Begriffe kennen, Werte ablesen, Abläufe ordnen — von Replikation und Proteinbiosynthese über Chromatin, RNA-Interferenz und Krebs bis zu PCR und Gelelektrophorese.

A1
Bausteine der RNA-Interferenz
AFB I

Nennen Sie alle Moleküle und Vorgänge, die an der RNA-Interferenz durch siRNA beteiligt sind.

Mehrere Antworten können richtig sein. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
dsRNA → Dicer → siRNA → RISC (Argonaute) → Passagierstrang weg → Leitstrang findet die mRNA → Schnitt, Abbau. Die DNA bleibt dabei unverändert; RNAi wirkt im Cytoplasma nach der Transkription.
Vier Aussagen stimmen — sie ergeben zusammen den Weg von der dsRNA bis zur gefundenen mRNA.
RNAi verändert weder die DNA noch den Promotor; sie greift an der mRNA an.
A2
Enzyme und ihre Aufgaben
AFB I

Geben Sie für jedes Enzym an, welche Aufgabe es hat.

Wählen Sie in jedem Menü den passenden Eintrag. Alle Felder müssen stimmen.
EnzymAufgabe
Helicase
Ligase
RNA-Polymerase
Aminoacyl-tRNA-Synthetase
Taq-Polymerase
Restriktionsenzym (z. B. EcoRI)
Helicase und Ligase arbeiten bei der Replikation, die RNA-Polymerase bei der Transkription, die Synthetase vor der Translation. Taq-Polymerase und Restriktionsenzyme sind Werkzeuge der Gentechnik: PCR bzw. Schneiden vor der Gelelektrophorese.
Zwei Enzyme gehören zur Replikation, zwei zur Proteinbiosynthese, zwei zu Laborverfahren.
Die Taq-Polymerase stammt aus einem Bakterium heißer Quellen — sie arbeitet bei der Elongation der PCR.
A3
Banden im Agarosegel
AFB I

Ein PCR-Produkt wurde ungeschnitten (Spur 1) und nach dem Schneiden mit einem Restriktionsenzym (Spur 2) neben einem Größenmarker (Spur M) aufgetrennt. Lesen Sie die Längen der Fragmente ab.

Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
BandeLänge in bp
Spur 1
Spur 2, obere Bande
Spur 2, untere Bande
Jede Bande liegt auf Höhe einer Markerbande: 1000 bp ungeschnitten, nach dem Schnitt 750 bp und 250 bp. Die Summe 750 + 250 = 1000 zeigt: Das Enzym hat genau einmal geschnitten. Kurze Fragmente laufen weiter zum Pluspol.
Legen Sie in Gedanken ein Lineal waagerecht von jeder Bande zur Markerspur.
Die Summe der beiden Fragmente aus Spur 2 muss die Länge aus Spur 1 ergeben.
−+M121000 bp750 bp500 bp250 bp100 bpLaufrichtung der DNA: von − nach +
A4
Fachbegriffe des Kapitels
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.
Die Begriffe stammen aus allen drei Abschnitten: Transkription (Promotor, Exon), Translation (Anticodon), Replikation (Okazaki-Fragment, Primer) und Gentherapie (PAM). Primer kommen in Zelle (RNA) und PCR (DNA) vor.
Beginnen Sie mit den Begriffen, bei denen Sie sicher sind, und schließen Sie aus.
Das Anticodon gehört zur tRNA, die PAM zu CRISPR/Cas9.
A5
Vom Gen zum Protein
AFB I

Beschreiben Sie den Weg vom Gen zum Protein in einer Eukaryotenzelle, indem Sie die Schritte ordnen.

Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Transkriptionsfaktoren und RNA-Polymerase binden am Promotor.
2Die RNA-Polymerase synthetisiert die Prä-mRNA am codogenen Strang.
3Cap und Poly-A-Schwanz werden angehängt, die Introns herausgespleißt.
4Die reife mRNA gelangt durch die Kernporen ins Cytoplasma.
5Die kleine Ribosomen-Untereinheit bindet an der Cap und sucht das Startcodon AUG.
6Beladene tRNAs verlängern an der A-Stelle Codon für Codon die Kette.
7Am Stoppcodon bindet ein Freisetzungsfaktor, das Protein wird frei.
Transkription und Prozessierung laufen im Zellkern, die Translation danach im Cytoplasma — getrennt durch die Kernhülle. Deshalb muss die reife mRNA erst den Kern verlassen.
Zuerst geschieht alles im Zellkern, dann alles an den Ribosomen.
Die Prozessierung braucht eine fertige Prä-mRNA, die Translation eine reife mRNA im Cytoplasma.
A6
Ein Protein von 44 kDa
AFB I

Ein Enzym besteht aus einer einzigen Polypeptidkette mit der Masse 44 kDa; eine Aminosäure hat im Protein im Mittel 110 Da. Berechnen Sie Schritt für Schritt die Größe des codierenden Abschnitts seiner mRNA.

Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
  1. Zahl der Aminosäuren
  2. Zahl der Codons einschließlich Stoppcodon
  3. Zahl der Nucleotide dieser Codons nt
  4. Zahl der Peptidbindungen im Protein
44 000 Da : 110 Da = 400 Aminosäuren → 400 Codons + 1 Stoppcodon = 401 Codons → 401 · 3 = 1203 Nucleotide. Zwischen 400 Aminosäuren liegen 399 Peptidbindungen; das Stoppcodon codiert keine Aminosäure.
1 kDa = 1000 Da; jede Aminosäure braucht ein Codon.
Das Stoppcodon zählt bei den Nucleotiden mit, bei den Aminosäuren nicht.
A7
Länge eines STR-Allels
AFB I

An einem STR-Ort ist die Einheit GATA bei einer Person 14-mal hintereinander wiederholt. Die beiden Primer sind so gewählt, dass das PCR-Produkt links und rechts der Wiederholungen je 38 bp weitere Sequenz (einschließlich Primer) enthält. Bestimmen Sie die Länge des PCR-Produkts.

Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
bp
14 · 4 bp = 56 bp Wiederholungen + 2 · 38 bp = 76 bp flankierende Sequenz → 132 bp. Eine Person mit 15 Wiederholungen hätte ein 136 bp langes Produkt — im Gel eine andere Bande.
Eine Wiederholungseinheit GATA ist 4 bp lang.
Beide Flanken zählen: links und rechts je 38 bp.
A8
Chromatin und Methylierung
AFB I

Stellen Sie die epigenetische Regulation dar, 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.

Im Zellkern ist die DNA um positiv geladene gewickelt; acht davon bilden mit der DNA ein . an den Histonschwänzen neutralisieren deren Ladung: Das Chromatin lockert sich zu , der Promotor wird zugänglich. Nach der Deacetylierung verdichtet es sich zu , das Gen wird kaum abgelesen. Auch an CpG-Stellen des Promotors schalten ein Gen stumm.

Histonacetylierung öffnet, Deacetylierung und DNA-Methylierung schließen das Chromatin. Beides ändert die Genaktivität, nicht die Basensequenz.
Die DNA ist negativ geladen, die Histone positiv — was passiert, wenn die Ladung der Histone neutralisiert wird?
„Ribosomen“ und „Codons“ gehören zur Translation und bleiben übrig.
A9
Schritte zur Krebszelle
AFB I

Erstellen Sie aus den Bausteinen eine mögliche Abfolge, in der aus einer normalen Darmzelle eine Krebszelle wird.

Klicken Sie die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Zwei Bausteine passen nicht. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
Krebs entsteht in mehreren Schritten: Das Onkogen wirkt wie ein klemmendes Gaspedal (ein Allel genügt), der Ausfall des Tumorsuppressorgens p53 wie eine defekte Bremse (beide Allele). Ohne p53 überleben geschädigte Zellen und sammeln weitere Mutationen.
Erst das Gaspedal, dann die Bremse — und dann die Folgen.
p53 ist ein Tumorsuppressorgen: Es fällt erst aus, wenn beide Allele defekt sind.
A10
Orte an der Replikationsgabel
AFB I

Zeichnen Sie in das Schema nacheinander ein, wo die gesuchten Enzyme arbeiten bzw. die gesuchten Strukturen liegen — klicken Sie dazu die passende Stelle an.

Klicken Sie die gesuchte Stelle an. Mit der Tastatur: Tab oder Pfeiltasten zum Wandern, Enter zum Auswählen.

ABCDE
A: Helicase an der Gabel · B: Leitstrang, wächst durchgehend zur Gabel hin · C: RNA-Primer am 5′-Ende des jüngsten Fragments · D: Lücke zwischen zwei Fragmenten — hier verknüpft die Ligase, nachdem der Primer durch DNA ersetzt ist · E: älteres Okazaki-Fragment. Die DNA-Polymerase verlängert beide neuen Stränge nur in 5′→3′-Richtung.
Der Folgestrang wächst von der Gabel weg und besteht deshalb aus Stücken.
Das jüngste Fragment liegt direkt an der Gabel und trägt noch seinen orangen Primer.