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Typische Fehler

Strangrichtung, Codons, Mutationen — die zwölf Stolperfallen, die in der Molekulargenetik am meisten Punkte kosten.

Hier sind die 12 häufigsten Fehler aus Klausuren zur Molekulargenetik — von Strangrichtung und Code-Sonne über Mutationen bis zu PCR, Stammbaum und CRISPR. Lesen Sie sie durch: Wer einen Fehler kennt, macht ihn seltener.

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Die 12 häufigsten Fehler

1mRNA = Kopie des codogenen Strangs

codierend5′-ATG GCA TTC-3′codogen3′-TAC CGT AAG-5′komplementärmRNA5′-AUG GCA UUC-3′mRNA = codierender Strang mit U statt T
Welcher Strang ist das Vorbild?

So wird es oft notiert: „Die mRNA ist eine Kopie des codogenen Strangs, nur mit U statt T.“

Richtig ist: Die RNA-Polymerase liest den codogenen Strang als Matrize und baut die mRNA komplementär und antiparallel dazu. Die gleiche Basenfolge (mit U statt T) hat der codierende Strang.

Merksatz: Codogen = Matrize, codierend = gleiche Sequenz.

2Neue Stränge wachsen 3′→5′

Matrize (alter Strang)3′5′5′Polneuer Strang wächst 5′→3′3′→5′-Synthese gibt es nicht
Polymerasen verlängern nur am 3′-Ende.

So wird es oft notiert: „Am Folgestrang arbeitet die DNA-Polymerase in 3′→5′-Richtung.“

Richtig ist: Die DNA-Polymerase hängt Nucleotide nur an ein freies 3′-OH-Ende. Jeder neue Strang wächst 5′→3′, die Matrize wird 3′→5′ gelesen; deshalb entsteht der Folgestrang in Okazaki-Fragmenten mit jeweils neuem Primer.

Merksatz: Neu immer 5′→3′ — bei Replikation, Transkription und PCR.

3Code-Sonne mit DNA-Tripletts

codogen3′-TAC-5′mRNA5′-AUG-3′Code-SonneMetTAC wie ein Codon gelesen→ „Tyr“ — falsch
Erst transkribieren, dann übersetzen.

So wird es oft notiert: „Das Triplett 3′-TAC-5′ im codogenen Strang codiert Tyrosin.“

Richtig ist: Die Code-Sonne gilt nur für mRNA-Codons, gelesen 5′→3′. Aus 3′-TAC-5′ wird die mRNA 5′-AUG-3′ — das Startcodon für Methionin.

Merksatz: Code-Sonne nur mit mRNA-Codons.

4Spleißen entfernt die Exons

Prä-mRNAE1IntronE2IntronE3SpleißosomE1E2E3reife mRNAIntrons: abgebaut
Exons bleiben, Introns gehen.

So wird es oft notiert: „Beim Spleißen werden die Exons herausgeschnitten; die Introns bleiben als Bauplan übrig.“

Richtig ist: Das Spleißosom schneidet die Introns heraus und verknüpft die Exons zur reifen mRNA (mit Cap und Poly-A-Schwanz). Beim alternativen Spleißen werden Exons verschieden kombiniert — ein Gen, mehrere Proteine.

Merksatz: Exons werden exprimiert, Introns entfernt.

5Jede Punktmutation ändert das Protein

GAAGluGlutaminsäureGAGGluGlutaminsäuremRNA-Codon3. BaseCode degeneriert:Protein unverändert (stumme Mutation)
Der Code ist degeneriert.

So wird es oft notiert: „Eine Substitution führt immer zu einer anderen Aminosäure.“

Richtig ist: Weil der Code degeneriert ist, kann das neue Codon dieselbe Aminosäure codieren (stumme Mutation), z. B. GAA → GAG, beides Glutaminsäure — besonders oft an der 3. Base. Sonst entsteht Missense (andere Aminosäure) oder Nonsense (Stopp).

Merksatz: Substitution: stumm, Missense oder Nonsense — im Code nachsehen.

6Jede Deletion verschiebt das Raster

WildtypAUG AUC UUU GGU GUUMet Ile Phe Gly Val− 3 BasenAUG AUC GGU GUUMet Ile Gly ValPhe fehlt− 1 BaseAUG AUC UUG GUG UU…Met Ile Leu Val …nur 1, 2, 4 … Basen verschieben das Raster
Durch drei teilbar oder nicht?

So wird es oft notiert: „Bei ΔF508 fehlen drei Basen — das Leseraster ist verschoben, alle folgenden Aminosäuren sind falsch.“

Richtig ist: Fehlen drei Basen (oder ein Vielfaches davon), bleibt das Raster erhalten: Dem Protein fehlt eine Aminosäure, bei ΔF508 das Phenylalanin. Nur Insertionen oder Deletionen von 1, 2, 4 … Basen verschieben das Raster.

Merksatz: Durch 3 teilbar → Raster bleibt.

7Methylierung ist eine Mutation

unmethyliertTTACGTTAGen aktivmethyliertTTACGTTACH₃Gen stummBasenfolge in beiden Fällen gleich
Die Sequenz bleibt gleich.

So wird es oft notiert: „Durch die Methylierung wird Cytosin zu einer anderen Base — das Gen ist mutiert.“

Richtig ist: Die Methylgruppe hängt nur an Cytosin; die Basenfolge bleibt gleich. Das Gen wird schlechter abgelesen (epigenetisch). Das Muster wird bei Zellteilungen weitergegeben und kann sich durch Umwelteinflüsse ändern.

Merksatz: Epigenetisch: Aktivität ändert sich, Sequenz nicht.

8Jede Mutation wird vererbt

Hautzelle mutiert(somatisch)nur dieses GewebeKinder: nicht betroffenKeimzelle mutiert(Keimbahn)Zygote → alle ZellenKinder: erben sie
Nur die Keimbahn zählt für Kinder.

So wird es oft notiert: „Die durch UV-Strahlung mutierten Hautzellen gibt man an seine Kinder weiter.“

Richtig ist: Somatische Mutationen betreffen nur die Zellen, die aus der mutierten Körperzelle hervorgehen. An Nachkommen gelangen nur Keimbahnmutationen in Ei- oder Samenzellen bzw. deren Vorläufern.

Merksatz: Somatisch bleibt im Körper, Keimbahn geht weiter.

9Lange Fragmente wandern weiter

−+1500 bp700 bp300 bpkurz = weit
Das Gel wirkt wie ein Sieb.

So wird es oft notiert: „DNA wandert zum Minuspol; lange Fragmente kommen am weitesten, weil sie mehr Ladung tragen.“

Richtig ist: Die Phosphatreste machen DNA negativ, sie wandert zum Pluspol. Die Ladung je Nucleotid ist gleich, deshalb entscheidet die Länge: Kurze Fragmente schlüpfen leichter durch das Gel und wandern weiter. Die Länge liest man am Größenmarker ab.

Merksatz: Kurz kommt weit — DNA läuft zum Plus.

10PCR: sofort 2ⁿ Zielfragmente

alle Doppelstränge 2ⁿZielfragmente20Zyklus 140Zyklus 282Zyklus 3168Zyklus 43222Zyklus 5
Zielfragmente gibt es erst ab Zyklus 3.

So wird es oft notiert: „Nach dem ersten Zyklus liegen zwei Zielfragmente vor; nach n Zyklen sind es genau 2ⁿ.“

Richtig ist: In Zyklus 1 und 2 entstehen nur zu lange Stränge. Genau von Primer zu Primer reichende Doppelstränge gibt es erst ab Zyklus 3; ihre Zahl ist 2ⁿ − 2n je Ausgangsmolekül und nähert sich 2ⁿ erst bei vielen Zyklen. Später begrenzen Primer, dNTPs und Enzym (Plateau).

Merksatz: 2ⁿ zählt alle Doppelstränge, Zielfragmente: 2ⁿ − 2n.

11Gesundes Geschwister: ½ Anlageträger

AaAaAAAaAaaaEltern Aa × Aagesund bekannt:aa entfälltAa in 2 von 3P(Aa) = 2/3
Die Information „gesund“ verkleinert den Nenner.

So wird es oft notiert: „Die gesunde Schwester eines Erkrankten (Eltern Aa × Aa) ist mit der Wahrscheinlichkeit ½ Anlageträgerin.“

Richtig ist: Bei Aa × Aa ist das Verhältnis AA : Aa : aa = 1 : 2 : 1. Weil die Schwester gesund ist, entfällt aa; von den drei verbleibenden Feldern sind zwei Aa. Also P(Aa) = 2/3.

Merksatz: Gesund bekannt → Nenner 3.

12Die Guide-RNA schneidet

Cas9Guide-RNAPAMNGGCas9 schneidet beide SträngeGuide-RNA findet · NHEJ fehleranfälligHDR nur mit Vorlage
RNA findet, Protein schneidet.

So wird es oft notiert: „Die Guide-RNA schneidet die DNA; danach repariert die Zelle den Bruch fehlerfrei.“

Richtig ist: Die Guide-RNA paart mit dem Zielabschnitt und führt Cas9 dorthin; Cas9 schneidet beide Stränge — nur wenn eine PAM (5′-NGG-3′) folgt. NHEJ verknüpft die Enden fehleranfällig (Gen aus); gezielt ersetzt wird eine Sequenz nur per HDR mit Vorlage.

Merksatz: Guide-RNA findet, Cas9 schneidet, NHEJ zerstört, HDR ersetzt.