1. Definieren Sie den Genbegriff und beschreiben Sie ausführlich den Teilvorgang der Proteinbiosynthese, der in Material A dargestellt ist.
2. Erläutern Sie anhand der Befunde der Versuche aus Material B, wie die genannten Antibiotika die Proteinbiosynthese hemmen.
1. Benennen Sie die durch das SLS-Gen für die Positionen 506 bis 510 codierte Amino-
säuresequenz bei Gesunden. Beschreiben Sie die Veränderung der Nukleotidsequenz
im Allel ΔP508 und geben Sie an, welche Folgen sich für die Aminosäuresequenz des
resultierenden Proteins ergeben.
Material B: Wirkung von Antibiotika in zellfreien Systemen
Antibiotika werden als Medikamente gegen bakterielle Infektionen eingesetzt. Sie
sind aber auch wichtige Hilfsmittel der Grundlagenforschung. Durch Aufklärung des
Wirkungsmechanismus dieser Stoffe in sogenannten „zellfreien Systemen“ wurden
wichtige Erkenntnisse über die Proteinbiosynthese gefunden. Dazu wird der Inhalt
von aufgelösten Zellen mitsamt ihres Transkriptions- und Translationsapparates
(Zelllysat) in ein Reaktionsgefäß gegeben. Anschließend werden radioaktiv markierte
Antibiotika zugefügt und die Bildung von mRNA und Proteinen beobachtet. Nach ei-
ner Weile wird die Mischung im Zelllysat aufgetrennt in eine Protein-, eine Riboso-
men- und eine DNA-Fraktion. Nun kann festgestellt werden, an welche Stoffe die An-
tibiotika gebunden haben.
Versuch 1
Das Antibiotikum A1 wird radioaktiv markiert und einem zellfreien System zugefügt.
Nach Anwendung des Stoffes wird keine neue mRNA mehr gebildet. Das radioaktiv
markierte A1 lässt sich in der DNA-Fraktion nachweisen. Fügt man isolierte mRNA
aus anderen Zellen hinzu, werden normal Proteine gebildet.
Versuch 2
Nach Zugabe des Antibiotikums A2 wird ebenfalls keine neue mRNA mehr gebildet.
A2 kann aber an Proteine gebunden nachgewiesen werden. Fügt man isolierte mRNA
aus anderen Zellen hinzu, werden ebenfalls normal Proteine gebildet.
Versuch 3
Nach Zugabe von Antibiotikum A3 findet man, dass die Synthese von mRNA normal
verläuft. Proteine werden aber nicht gebildet. Radioaktiv markiertes A3 findet man
an Ribosomen gebunden vor. Verwendet man radioaktiv markierte Aminosäuren und
unmarkiertes A3, so zeigt sich, dass die Ribosomen keine Radioaktivität aufweisen.
2. Erläutern Sie, welcher Mechanismus zur Bildung von SLS-Protein führen kann, das
um mehrere hundert Aminosäuren verkürzt ist.
3. Analysieren Sie den Vererbungsmodus von Stevenson-Lyme (Material E und F, Familien A und B) und begründen Sie Ihre Entscheidung.
4. Interpretieren Sie den Befund der Gelelektrophorese bezüglich des Erkrankungsrisikos des ungeborenen Kindes von Familie B (Material F).
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