Stränge unterscheiden, mRNA ableiten, Introns zählen — hier wird aus der Abschrift 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
DNA oder RNA?
AFB I
Ordnen Sie jedes Merkmal der DNA zu, der RNA oder beiden Nucleinsäuren zu.
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 DNA
2 beide
3 nur RNA
DNA und RNA teilen Phosphat und die Basen A, G und C. Die DNA trägt Desoxyribose und Thymin und liegt als Doppelstrang vor; die RNA enthält Ribose und Uracil und ist meist einzelsträngig. Nur die mRNA verlässt den Kern.
Achten Sie auf Zucker und Basen.
Drei Merkmale gehören zu beiden Nucleinsäuren.
A2
Wer macht was?
AFB I
Nennen Sie zu jedem Fachbegriff seine Funktion, indem Sie ihn mit der passenden Beschreibung verbinden.
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 Terminator begrenzen die Transkriptionseinheit. Der codierende Strang heißt so, weil seine Basenfolge der mRNA entspricht — abgelesen wird aber der codogene Strang.
Gegenstrang und Matrize sind nicht dasselbe.
„Codierend“ bedeutet: gleiche Sequenz wie die mRNA.
A3
Eine mRNA ableiten
AFB I
Der codogene Strang eines Gens lautet 3′-GACTTAGCA-5′. Geben Sie die mRNA an, indem Sie die Bausteine in die richtige Reihenfolge bringen.
Klicken Sie die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
mRNA: 5′-CUGAAUCGU-3′. Jede Base des codogenen Strangs wird durch ihre Partnerbase ersetzt (A → U, T → A, G → C, C → G); die mRNA verläuft antiparallel, beginnt also am 5′-Ende. Thymin kommt in RNA nicht vor.
Gegenüber von A steht in der RNA ein U.
Die mRNA beginnt gegenüber dem 3′-Ende der Matrize mit ihrem 5′-Ende.
A4
Vom Gen zur reifen mRNA
AFB II
Beschreiben Sie den Weg von der Bindung der Polymerase bis zum Export, 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 DNA wird lokal entwunden, der codogene Strang liegt frei.
3Die Polymerase knüpft komplementäre Ribonucleotide an das 3′-Ende der RNA.
4Am Terminator löst sich die Polymerase, die Prä-mRNA wird frei.
5Introns werden herausgespleißt, die Exons verknüpft.
6Die reife mRNA verlässt den Zellkern durch die Kernporen.
Die Bindung am Promotor ist Voraussetzung für die Entwindung. Erst nach der Termination liegt die vollständige Prä-mRNA vor; der Export ins Cytoplasma folgt zuletzt, weil nur reife mRNA den Kern verlässt.
Ohne Bindung am Promotor beginnt nichts.
Der Export durch die Kernporen ist der letzte Schritt.
A5
Bakterium und Eukaryot
AFB II
Vergleichen Sie die Transkription bei Prokaryoten und Eukaryoten, indem Sie jedes Merkmal einordnen.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Merkmal
nur Prokaryoten
nur Eukaryoten
beide
Die Transkription findet im Zellkern statt.
Die Translation beginnt, bevor die Transkription beendet ist.
Die RNA-Polymerase benötigt einen Promotor.
Die Prä-mRNA wird gespleißt.
Die mRNA erhält ein 5′-Cap.
Die RNA wird in 5′→3′-Richtung synthetisiert.
Prokaryoten haben keinen Zellkern: Transkription und Translation laufen gekoppelt im Cytoplasma. Prozessierung (Cap, Poly-A, Spleißen) gibt es nur bei Eukaryoten. Promotor und 5′→3′-Synthese sind allen gemeinsam.
Denken Sie an den Zellkern als Trennwand.
Zwei Merkmale gelten für beide Gruppen.
A6
Wie viel bleibt übrig?
AFB II
Ein menschliches Gen ist vom Transkriptionsstart bis zum Ende 9 600 bp lang. Es besitzt vier Exons mit 180, 420, 260 und 340 Nucleotiden. Berechnen Sie Schritt für Schritt.
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Summe der ExonsNucleotide
Anteil der Introns an der Prä-mRNA%
Länge der reifen mRNA mit 220 A im Poly-A-Schwanz (Cap nicht mitzählen)Nucleotide
Exons: 180 + 420 + 260 + 340 = 1 200 nt. Die Prä-mRNA ist 9 600 nt lang, die Introns also 8 400 nt = 87,5 %. Reife mRNA: 1 200 + 220 = 1 420 nt. Bei vielen menschlichen Genen bestehen tatsächlich weit über 80 % der Prä-mRNA aus Introns.
Die Prä-mRNA ist so lang wie der transkribierte DNA-Abschnitt.
Der Poly-A-Schwanz wird zu den Exons addiert.
A7
Zwei Polymerasen im Vergleich
MixAFB II
Erläutern Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Replikation und Transkription, indem Sie den Lückentext vervollständigen — drei 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.
Beide Vorgänge beruhen auf der . Die DNA-Polymerase braucht einen als Startstück, die RNA-Polymerase nicht. Bei der Replikation werden Stränge kopiert, bei der Transkription dient nur der Strang eines Gens als Vorlage. Statt Thymin baut die RNA-Polymerase ein.
Die RNA-Polymerase kann eine Kette ohne freies 3′-Ende beginnen und braucht daher keinen Primer. Die Replikation kopiert das ganze Genom (beide Stränge), die Transkription nur einzelne Gene an einem Strang. „Ribose“ ist ein Zucker, keine Base; die Ligase wird nur bei der Replikation gebraucht.
Wiederholen Sie die Replikation: Primase, Primer, Okazaki-Fragmente.
Der Strang, der abgelesen wird, ist der Matrizenstrang.
A8
Trickaufgabe: Die richtige mRNA
TrickAFB III
Von einem Gen ist der codierende Strang bekannt: 5′-ATGTCCAAG-3′. Entscheiden Sie, welche Basenfolge die mRNA hat.
Genau eine Antwort ist richtig. Markieren Sie sie und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Die mRNA gleicht dem codierenden Strang, nur steht U statt T: 5′-AUGUCCAAG-3′. Die Falle: Wer reflexhaft „komplementär“ bildet, erhält 3′-UACAGGUUC-5′ — das wäre die RNA zum codierenden Strang als Matrize, abgelesen wird aber der codogene Strang.
Welcher Strang ist die Matrize — der gegebene oder sein Partner?
Komplementär zur Matrize heißt: gleich wie der codierende Strang.
A9
Ein Lernzettel zur Prozessierung
AFB III
Eine Schülerin hat sich Notizen gemacht. Überprüfen Sie ihre Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Exons „exportieren“ ihre Information, Introns liegen „inside“ und werden entfernt. Alternatives Spleißen verändert die Exon-Zusammensetzung und damit das Protein selbst. Der Poly-A-Schwanz entsteht nachträglich ohne Matrize.
Merkhilfe: Exons werden exprimiert.
Drei Aussagen sind falsch.
A10
Eingriffe in die Genexpression
AFB III
In einer menschlichen Zelle wird jeweils ein Vorgang gestört. Beurteilen Sie, wie stark die Menge an funktionsfähigem Protein des betroffenen Gens sinkt.
Wählen Sie für jede Zeile eine Stufe von 1 (kaum Wirkung) bis 5 (kein Protein mehr). Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = kaum Wirkung5 = kein Protein mehr
Das Pilzgift α-Amanitin blockiert die RNA-Polymerase, die mRNA herstellt, vollständig.
Eine einzelne Base mitten in einem langen Intron ist ausgetauscht.
Die mRNA erhält nur 20 statt rund 200 Adenin-Nucleotide im Schwanz.
Der Prä-mRNA fehlt das 5′-Cap.
Ohne RNA-Polymerase entsteht gar keine mRNA — der Knollenblätterpilz wirkt deshalb tödlich. Eine Base mitten im Intron wird meist mit herausgeschnitten und ist folgenlos. Ein kurzer Poly-A-Schwanz verkürzt die Lebensdauer der mRNA, sie wird aber noch eine Weile genutzt. Ohne Cap wird die mRNA rasch abgebaut und kaum translatiert. Benachbarte Stufen werden akzeptiert.
Fragen Sie jeweils: Entsteht noch mRNA, und wie lange hält sie?
Was mit dem Intron geschieht, landet nicht in der reifen mRNA.
