Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)

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1 Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)
Aufbau und Funktion des Zellkerns Organisation und Funktion eukaryotischer Gene Zellteilung (Mitose) Keimzellbildung (Meiose) Rekombination und Genkartierung Übersicht Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)

2 Zellkern

3 Zellkern (Nucleus) Der Zellkern ist die genetische Steuerzentrale
eukaryotischer Zellen. Er enthält die genetische Information in Form doppelsträngiger DNA Übersicht Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)

4 Weitergabe der genetischen Information
Die Replikation der DNA erfolgt im Kern Durch Transkription (im Kern) und Translation (im Cytoplasma) wird die genetische Information umgesetzt Übersicht Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)

5 Aufbau des Zellkerns Im Kernplasma befinden sich keine Membranen
Prominenteste Struktur ist der Nucleolus, in dem die Synthese der Ribosomen statt- findet Übersicht Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)

6 Nukleolus

7 Aufbau des Zellkerns Der Kern ist umgeben von einer Kernhülle
Diese besteht aus einer äußeren und einer inneren Membran, dazwischen befindet sich der perinukleäre Raum

8 Kernhülle Übersicht

9 Aufbau des Zellkerns Der perinukleäre Raum steht mit dem
endoplasmatischen Retikulum (ER) in Verbindung In der Kernhülle befinden sich komplex aufgebaute Kernporen

10 Kernporen Übersicht

11 Kernporen

12 Aufbau des Zellkerns Übersicht
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13 Kern-Import und Kern-Export
Kernproteine tragen ein Kernlokalisierungs- signal (NLS), das von einem Importapparat erkannt wird Das Kernlokalisierungssignal wird beim Import nicht prozessiert, damit die Kernproteine auch nach der Mitose wieder in den Kern gelangen können

14 NLS

15 Laminschicht Unterhalb der Kernhülle befindet sich eine
Laminschicht, die die Stabilität des Kerns bewirkt Die Laminschicht setzt sich aus drei verschiedenen Proteinen zusammen (Lamin A, B, C), von denen Lamin B mit den Chromosomen in Verbindung steht

16 Übersicht

17 Lamin A Lamin B Lamin C Übersicht
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18 Aufbau der Chromosomen
Das Erbmaterial liegt im Kern als Chromosomen vor Chromosomen sind DNA-Protein-Komplexe, die zu 1/3 aus DNA und zu 2/3 aus Protein bestehen.

19 Übersicht Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)

20 Aufbau der Chromosomen
Die negativ geladene DNA ist in den Chromsomen mit basischen Proteinen assoziiert Dazu gehören auch die Histone, die die Nukleosomen bilden

21 Nucleosomen Übersicht Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)

22 Aufbau der Nucleosomen
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23 Aufbau der Nukleosomen
Die Nukleosomen sind aus vier verschiedenen Histonmolekülen aufgebaut (H2A, H2B, H3 und H4), von denen je zwei Kopien in einem Nukleosom vor- kommen Zwischen den Histonkomplexen befindet sich noch Histon H1 (Linkerhiston)

24 Kondensierung der Chromosomen
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25 Aufbau der Chromosomen
Im Zellkern liegen die aktiv transkribierten Gene als lockeres Euchromatin vor Inaktive Chromsomenabschnitte, aber auch eines der beiden X-Chromosomen bei Frauen liegen als hochkondensiertes Heterochromatin vor

26 Barr-Körperchen (inaktiviertes X-Chromosom)
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27 Verkürzung der Chromosomen
Während der Kernteilung und im Heterochromatin liegen die Chromosomen sehr stark verkürzt vor Dabei bilden sich geordnete Superstrukturen, die eine geordnete Verteilung auf die Tochterzellen erlauben

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29 Aufbau der Nukleinsäuren
Die DNA und RNA sind lange Polynukleotide, die aus einem Zuckerrest (Ribose bzw. Desoxyribose), einer Phosphatgruppe und einer organischen Base aufgebaut sind

30 5’ DNA H 3’

31 5’ RNA OH 3’

32 Aufbau der DNA Die DNA besteht aus zwei Polynukleotidsträngen,
die über komplementäre Basenpaarungen miteinander verbunden sind

33 GC-Basenpaar AT-Basenpaar

34 Struktur der DNA

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36 Cambridge, 1953

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39 Aufbau der DNA Die DNA liegt als gepaarte Doppelhelix vor
Auf der Oberfläche kann man eine „major groove“ und eine „minor groove“ unterscheiden

40 „major groove“ „minor groove“

41 Replikation der DNA Bei der Replikation der DNA wird anhand eines
Stranges (Matrize) der komplementäre Gegenstrang gebildet (semikonservative Replikation)

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43 Replikation der DNA Die Replikation der DNA erfolgt immer nur
in 5’-3’-Richtung Deswegen unterscheidet man bei der Replikation des Doppelstranges einen kontinuierlichen Strang und einen diskontinuierlichen

44 Replikation der DNA Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)

45 Die DNA Replikation startet an mehreren
Orten gleichzeitig Origins of replication Replication bubbles Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)

46 Aufbau eukaryotischer Gene
TATA- Box Enhancer Exon1 Exon2 Exon3 Exon4 Intron1 Intron2 Intron3 Promoter ORF AAAAAAn 5‘-cap mRNA: Vorlesung Biologie für Mediziner (Bölker FB17)