Aufgabe zum Thema: Überlappung des genetischen Codes

MissSixtieh · Anmeldungsdatum: 05.10.2008 Beiträge: 10

Erstmal hallo an alle Wink

Ich bin neu hier im board und hoffe mit eurer Hilfe endlich mal den Durchblick in Bio zu gewinnen Zwinkern

obwohl ich nicht soooo die Leuchte in bio bin, hab ich es als Leistungskurs genommen - wahrscheinlich einfach deswegen, weil es mich sehr interessiert und anspricht.
Doch leider hab ich im Moment einige Probleme und auch meine Note ist recht wackelig.
Deshalb hab ich mir vorgenommen, den (teils freiwilligen) Berg an Hausaufgaben, den wir über die Ferien aufbekommen haben, ganz ausführlich zu beantworten, damit ich mich eifrig zum Vortragen melden kann Zwinkern

Es sind 4 Aufgaben - Aufgaben 1,2 und 4 bereiten mir keine großen Schwierigkeiten.
Nur bei Aufgabe 3 hapert es gewaltig grübelnd

Naja, ich schreib die Aufgabe einfach mal hier hin und hoffe ihr könnt mir helfen!? schämen

Aufgabe 3:
Stellen Sie sich bitte vor, der genetische Code wäre überlappend, und zwar derart, dass zwei benachbarte Codewörter sich jeweils in genau einem Nukleotid überdecken. Jedes Codewort soll zunächst wiederum aus genau drei Nukleotiden bestehen.

3.1. Schreiben Sie die in Aufgabe 1* vorgegeben Nukleotidsequenz nochmals nieder, kennzeichnen Sie durch Klammern jedes Codewort, und schreiben Sie die aus diesem Code resultierende Aminosäuresequenz darunter:
*m-RNA . . . ACA GUA UUU CUC UGU CUA AGA CGC UAC GAC . . . (dies ist die aus Aufgabe 1 vorgegebene Nukleotidsequenz)
Protein . . . [Hier hapert es schon]

3.2. Stellen Sie sich nun vor, es hat eine Mutation stattgefunden, und zwar soll die an der 5. Stelle des m-RNA-Segments stehende Base Uracil gegen Guanin ausgetauscht sein. Wie würde sich eine solche Mutation bei einem überlappenden Code im Protein auswirken?

3.3. Können Sie sich vorstellen, wie man mit derartigen Experimenten bewiesen hat, dass der Code nicht überlappend ist?

So, das wäre die Aufgabe.
Ich komme damit absolut nicht klar weinen

Schon bei Aufgabe 3.1. hapert es, da ich nicht wirklich weiß, wie der Satz "...und zwar derart, dass zwei benachbarte Codewörter sich jeweils in genau einem Nukleotid überdecken" gemeint ist.
Wie genau muss ich die Klammern jetzt setzen?
Wenn ich dies weiß, kann ich die daraus resultieren Aminosäuresequenz locker selber herausfinden.

Naja, ich hoffe ihr könnt mir helfen Hilfe

Wäre euch echt seeehr dankbar.

Liebe Grüße,
MissSixtieh

Ps: Denkt bitte nicht, ich will euch jetzt meine Hausaufgaben machen lassen - so ist es nicht. Ich brauche nur einige Denkanstöße. Ich komm ehrlich nicht weiter na ja

Karon · Organisator Anmeldungsdatum: 06.11.2004 Beiträge: 2344 Wohnort: Hessen

Herzlich willkommen im Forum! Wink

Ich würde das mit den sich überlappenden Wörtern so verstehen:

ACA GUA UUU CUC UGU CUA AGA CGC UAC GAC (Original-Code)

Überlappender Code:
ACAGUAUUU (1. Wort)
ACAGUAUUU (2. Wort)
ACAGUAUUU (3. Wort)
ACAGUAUUU (4. Wort)
usw.

D. h. der letzte Buchstabe des einen Code-Worts ist gleichzeitig auch der erste Buchstabe des nächsten Worts.
Mit Klammern finde ich das etwas unübersichtlich: [AC[A]G[U]A[U]UU]
Zwei gleichfarbige Klammern klammern dabei jeweils ein zusammengehöriges Wort ein.

So würde ich diese Formulierung in der Aufgabe verstehen. Keine Ahnung, ob das nun gemeint ist. Wüsste aber nicht, was es sonst bedeuten sollte.

MissSixtieh · Anmeldungsdatum: 05.10.2008 Beiträge: 10

Vielen Dank Smile

Das hat mir schon sehr geholfen Smile

Aber könntet ihr mir vielleicht auch noch bei Nummer 3.2 und 3.3 helfen? schämen

Ich hoffe ich verlange da nicht zu viel von euch schämen

aber ich komm damit auch irgendwie nicht wirklich klar weinen

Also bei 3.2 muss ja die 5. Base (Uracil) gegen Guanin ausgetauscht werden. Muss ich dann jetzt auch vom überlappenden Code ausgehen? Ja oder?

Bin mir bei allem voooll unsicher .. und wüsste auch gar nicht wie ich weitermachen müsste.
Auch bei 3.3. hab ich absolut keinen Schimmer, wie ich das damit jetzt genau beweisen kann Hilfe

Hoffe ihr könnt mir nochmals helfen schämen

Liebe Grüße und Danke,
MissSixtieh

Karon · Organisator Anmeldungsdatum: 06.11.2004 Beiträge: 2344 Wohnort: Hessen

Zu 3.2:
Du tauschst die fünfte Base aus. Dabei ist es doch zunächst mal völlig unerheblich, ob der Code überlappend gelesen wird oder nicht. Die fünfte Base ist und bleibt doch immer die fünfte Base. Zwinkern

Und danach würde ich für diese Aufgabe wieder vom überlappenden Code ausgehen und vergleichen, was für ein Protein nach dem Basenaustausch entsteht (im Vergleich zum nicht überlappenden Code und zum überlappenden, aber originalen Code).

Zu 3.3:
Hier solltest du dir mal das Protein anschauen, das nach dem Basenaustausch entsteht, wenn
a) der Code überlappend ist oder
b) der Code nicht überlappend ist
und dies dann jeweils mit dem ursprünglichen Protein (Code überlappend und nicht überlappend gelesen) vergleichen.
Dann kommst du schon auf die Lösung.

MissSixtieh · Anmeldungsdatum: 05.10.2008 Beiträge: 10

Huhu

Tut mir Leid, dass ich jetzt erst schreibe - war von montag bis donnerstag im Urlaub.

Jedenfalls nochmal ein gaaanz großes DANKE an Karon Smile

Ich hab jetzt mal ein paar Lösungsansätze gefunden und würde die gerne hier posten. Hoffe ihr könnt mir dann sagen, ob das alles richtig so ist!?

3.1 Also hier war ich noch immer etwas verwirrt. Ich habe zwar eine Lösung, aber bin mir recht unsicher. Kann es sein, dass ich jetzt 14 verschiedene Codewörter habe? Ich poste sie mal entsprechend:
ACA, AGU, UAU, UUU, UCU, UCU, UGU, UCU, UAA, AGA, ACG, GCU, UAC, CGA

3.2 Hier bin ich mir auch unsicher. Also Karon hat ja geschrieben, dass sie nach dem Austausch der 5. Base wieder vom überlappenden Code ausgehen würde. Das ist doch dann so oder:
Nicht überlappender Code: ACA GGA
Überlappender Code: ACA AGG
Stimmt das? Bei dem Überlappenden Code steht diese Base dann an 6. Stelle. Oder nicht? Ist dies schon eine Auswirkung?
Natürlich entsteht nun auch ein anderes Protein. Beim nicht überlappenden Code entsteht: Glycin und beim überlappenden: Arginin. Da ist auf jeden Fall schon einmal ein Unterschied / eine Auswirkung.
Ist diese Aufgabe dann fertig beantwortet? Bin mir nicht sicher grübelnd

3.3 Wie gesagt:
Überlappender Code: Arginin
Nicht überlappender Code: Glycin
Es entstehen zwei unterschiedliche Proteine. Klar!
Aber wie soll dies beweisen, dass der Code nicht überlappend sein kann?

Hoffe ihr könnt mir nochmal helfen na ja

Ich weiß ich nerve ;/ schämen

Tut mir auch echt Leid unglücklich

Aber ich will sooo gerne eine bessere Note in Bio weinen

Liebe Grüße,
MissSixtieh

Karon · Organisator Anmeldungsdatum: 06.11.2004 Beiträge: 2344 Wohnort: Hessen

War der Urlaub schön? Smile

3.1)
Scheint mir richtig zu sein. Habe aber nur die ersten paar Codons überprüft. Jetzt musst du nur noch die Aminosäure-Sequenz (Aminosäure = AS) dazu schreiben.

3.2)
Beim überlappenden Code ist die ausgetauschte Base immer noch die fünfte Base der Sequenz. Einige Basen werden jetzt halt bloß zweimal benutzt und nicht mehr nur einmal. Dadurch sieht es vielleicht so aus, als würde die ausgetauschte Base an der sechsten Stelle stehen.
Schau dir dazu mein erstes Posting nochmal genau an.

Wenn du im nicht-überlappenden Code eine Base austauschst, dann hat das nur Auswirkungen auf eine AS. In diesem Fall wird Valin zu Glycin. Das hast du richtig erkannt.
Denk aber nochmal genau darüber nach, wieviele Tripletts sich beim überlappenden Code ändern durch den Austausch und was das dann für die codierten AS bedeutet. Vielleicht kommst du dann ja auch schon auf die Lösung zu 3.3.

MissSixtieh · Anmeldungsdatum: 05.10.2008 Beiträge: 10

Huhu

Der Urlaub war tooooll Big Laugh

Danke der Nachfrage Smile

Boah Karon, echt nochmal DANKE!! Wenn ich dich nicht hätte Augenrollen

Du hast echt sooo viel Geduld mit mir Smile

.. haben nicht alle ^^

Also nochmal zu den Aufgaben:

3.2 Ist somit fertig beantwortet richtig? (Wie in meinem letzten Posting beschrieben) Das mit der 6. Base und so hab ich jetzt auch verstanden Zwinkern

Ja und dann vielleicht noch, dass mehr Tripplets & somit auch AS entstehen. Richtig?

3.3 Sorry aber das versteh ich immer noch nicht wirklich - anscheinend bin ich einfach zu doof weinen

Es werden halt immer mehr Tripletts und somit auch mehr AS - aber was hat dies für Auswirkungen? Und wie kann damit bewiesen werden, das der Code nicht überlappend sein kann?

Ich verzweifel echt weinen

Vielleicht könnt ihr mir jetzt einfach die Lösung sagen? weinen

Ich habs ja echt mehr als einmal probiert unglücklich

Karon · Organisator Anmeldungsdatum: 06.11.2004 Beiträge: 2344 Wohnort: Hessen

Aufgabe 3.2) ist meines Erachtens nach noch nicht vollständig beantwortet. Du schreibst zwar, dass nach dem Austausch der fünften Base statt eines Serins ein Arginin codiert wird, aber da fehlt noch was. Der Austausch der 5. Base hat nicht nur Auswirkung auf das Serin-Codon. Denk einfach mal noch ein/zwei Codons weiter. Zwinkern

Soll heißen:

ursprünglicher Code (in Klammern: vom schwarzen Codon codierte AS)
ACAGUAUUU (Thr)
ACAGUAUUU (Ser)
ACAGUAUUU (Tyr)
ACAGUAUUU (Phe)
Code mit ausgetauschter Base
ACAGUAUUU (Thr)
ACAGGAUUU (Arg)
ACAGGAUUU (Asp)
ACAGGAUUU (Phe)

Wenn der Code jetzt aber nicht-überlappend gelesen wird, wirkt sich ein Austausch der fünften Base so aus:

ursprünglicher Code
ACA GUA UUU CUC
Thr-Val-Phe-Pro
Austausch der fünften Base
ACA GGA UUU CUC
Thr-Gly-Phe-Pro

So, und für die Aufgabe 3.3) brauchst du jetzt ja nur noch vergleichen, wieviele AS sich beim überlappenden bzw. nicht-überlappenden Code durch den Austausch einer Base verändern. Zwinkern

Schau auch mal da:
http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d21/21a.htm

MissSixtieh · Anmeldungsdatum: 05.10.2008 Beiträge: 10

Heeey

Ich habs endlich verstanden Thumbs up!

DANKE an die liebe / den lieben [??] Karon Smile

.. Jetzt hab ich aber schon wieder ein Problem unglücklich

Ich dachte ich hätte die Aufgabe 4 verstanden .. aber dem ist es nicht weinen

Ich versteh nur Teile davon unglücklich

Hoffe ich nerve euch nicht zu sehr und verlange nicht zu viel von euch, wenn ich diese Aufgabe jetzt auch noch poste? schämen

Naja .. ich machs einfach mal schämen

Aufgabe 4:
Stellen Sie sich weiter vor (Bezug zur Aufgabe 3), man würde ein Nukleotid aus der DNA entfernen (das ist tatsächlich möglich!). Diese Mutation würde sich in der m-RNA widerspiegeln. Nehmen wir einmal an,

(1) die an 17. Stelle stehende Base Uracil (s. vorgegebene Nukleotidsequenz Aufgabe 3.1) wäre fortgefallen, oder (in einem anderen Experiment)
(2) die an 11. Stelle stehende Base Uracil würde fehlen.

4.1 Schreiben Sie die neue Trippletfolge und die daraus resultierende Aminosäuresequenz nieder (bei einem nicht-überlappenden Code):

4.2 Wie hat sich in beiden Fällen das Protein verändert?

4.3 Welches Ergebnis müssten Sie bei einem nicht-kommafreien Code erwaren?

4.4 Wie lässt sich mit Hilfe derartiger Experimente zeigen, das der Code kommafrei ist?

4.5 Wie lässt sich mit Hilfe derartiger Experimente die Existenz von Unsinn-Tripplets beweisen?

4.6 Welches Protein erhalten Sie, wenn nicht nur ein Nukleotid fehlt, sondern insgesamt 3 Nukleotide in enger Nachbarschaft, z.B. an der 11. Stelle das Uracil, an der 16. Stelle das Cytosin und an der 20. Stelle das Guanin? Schreiben Sie zunächst das durch den Wegfall von 3 Nukleotiden neuentstandene RNA-Segment nieder.

4.7 Wie hat man durch derartige Dreifach-Mutationen beweisen können, das ein Tripplet-Code vorliegt?

Sooo.. ich weiß .. das ist ne riiiesen Menge - und es tut mir voll Leid, dass ich so viel von euch verlange schämen

Naja - ich hab mal ein paar Aufgaben davon selbst versucht zu lösen .. bin mir aber unsicher:

4.1 (1) m-RNA ... ACA GUA UUU CUC UGU CAG GAC GCU ACG AC ...
Protein ... Theronin, Valin, Phenylalanin, Leucin, Cystein, Glutamin, Asparaginsäure, Alanin, Theronin ...

(2) m-RNA ... ACA GUA UUU CCU GUC UAA GAC GCU ACG AC ...
Protein ... Theronin, Valin, Phenylalanin, Prolin, Valin, Terminator-Codon (UAA), Aspraginsäure, Alanin, Theronin ...

4.2 In beiden Fällen entstehen ab der Mutation neue Tripletts und somit auch andere Aminosäuren. Dadurch werden folglich auch die Primär- und die Tertiärstruktur des Proteins verändert, wodurch der Stoffwechsel gestört werden kann (daraus folgt --> Enzym wird wirkungslos, Erbkrankheiten...)
In Fall 2 entsteht zudem ein Terminator-Codon (UAA) wodurch die Translation vorzeitig abgebrochen wird und somit ein unbrauchbares oder zumindest ein deutlich in seiner Funktion verändertes Protein entsteht.

4.3 Da komm ich absolut nicht klar .. ich weiß gar nicht wie das Segment bei einem nicht-kommafreien Code aussehen würde grübelnd

4.4 Tja - ohne Wissen aus 4.3 kann ich diese Aufgabe auch nicht beantworten na ja

4.5 Ich weiß noch nicht einmal was diese Unsinn-Tripletts sind grübelnd

Find ich auch bei Google absolut nichts zu grübelnd

4.6 Da hab ich mal wieder was eigenes ^^:
m-RNA ... ACA GUA UUU CCU GUU AAA CGC UAC GAC ...
Protein ... Theronin, Valin, Phenylalanin, Prolin, Valin, Lysin, Arginin, Tyrosin, Aspraginsäure ...
--> Es entstehen neue Tripletts und somit auch andere Aminosäuren. Ein Triplett fällt komplett weg

4.7 Mhmmm .. grübelnd

Nun ja .. nicht gerade viel was ich da von mir aus zusammen tragen konnte unglücklich

Ist dies denn überhaupt (wenigstens) richtig? schämen

Hoffe ihr könnt mir noch einmal helfen? schämen

Liebe Grüße,
MissSixtieh

Karon · Organisator Anmeldungsdatum: 06.11.2004 Beiträge: 2344 Wohnort: Hessen

Die 4.1 und 4.2 sehen mir soweit richtig aus. Habe aber jetzt nicht jede einzelne AS, die du übersetzt hast, überprüft. Normalerweise musst du ein Protein aber nach einem Stoppcodon nicht weiter übersetzen. Was nach dem Stoppcodon noch für AS codiert werden würden ist ja schließlich völlig irrelevant, da die Transkription ja eh vorher aufhört.

4.3)
Wenn der Code nicht kommafrei wäre, und nun ein Nukleotid wegfällt, muss das ja nicht zwangsläufig Einfluss auf die AS-Abfolge haben. Das weggefallene Nukleotid könnte ja auch das Komma gewesen sein.

4.5)
Ich denke, dass mit "Unsinnstripletts" die Nonsense-Codons (= Stoppcodons) gemeint sind, die durch die Mutation entstehen. Den Begriff "Unsinnstriplett" hab ich aber auch noch nie vorher gehört.

4.6)
Dürfte stimmen.

MissSixtieh · Anmeldungsdatum: 05.10.2008 Beiträge: 10

Vielen Dank Karon Smile

Komme jetzt klar denke ich Zwinkern

Will dich auch nicht weiter nerven mit meinem dummen Fragen schämen

Dann nochmal ein großes DANKE

Liebe Grüße,
MissSixtieh