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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 Genregulation und Mutationen bis zu PCR und Gelelektrophorese.

A1
Was bei der Prozessierung geschieht
AFB I

Nennen Sie alle Veränderungen, die eine Prä-mRNA im Zellkern einer Eukaryotenzelle bis zur reifen mRNA erfährt.

Mehrere Antworten können richtig sein. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Cap, Poly-A-Schwanz und Spleißen (Introns heraus, Exons verknüpft) machen aus der Prä-mRNA die reife mRNA. Uracil wird schon bei der Transkription eingebaut, das Startcodon AUG liegt bereits in der Basenfolge, und Primer gibt es bei der Transkription nicht.
Vier Veränderungen gehören dazu: zwei an den Enden, zwei betreffen die Abschnitte dazwischen.
Uracil baut die RNA-Polymerase direkt ein — es muss nichts ersetzt werden.
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
Gene an- und abschalten
AFB I

Stellen Sie die Regulation der Genaktivität 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.

Steroidhormone wie Cortisol sind und gelangen deshalb durch die Zellmembran. In der Zelle binden sie an einen . Der Komplex bindet im Zellkern an ein vor dem Promotor und wirkt selbst als . Sind dagegen die Cytosine an den CpG-Stellen eines Promotors , bleibt das Gen stumm — die ändert sich dabei nicht.

Hormon-Rezeptor-Komplexe fördern die Transkription ihrer Zielgene; Methylierung des Promotors schaltet Gene ab, ohne die Basenfolge zu ändern (Epigenetik).
Steroidhormone sind fettlöslich — das erklärt, wie sie in die Zelle kommen.
„hydrophil“ und „Anticodon“ passen nirgends.
A9
Genwirkkette der Sichelzellanämie
AFB I

Erstellen Sie aus den Bausteinen die Genwirkkette der Sichelzellanämie von der Mutation bis zum Krankheitsbild.

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.
Molekül → Zelle → Organ → Organismus: Eine Missense-Mutation ersetzt eine geladene durch eine unpolare Aminosäure; HbS-Moleküle lagern sich zusammen und verformen die roten Blutzellen. Das Leseraster bleibt erhalten; der Chlorid-Kanal gehört zur Mukoviszidose.
Die Kette läuft über die Ebenen Molekül → Zelle → Organ → Organismus.
Es ist eine Substitution — das Leseraster bleibt gleich.
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.