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Molekulare Zellbiologie I.

MF (6 Kreditpunkte, Kolloquium, Dr. Miklós Csala; AOKMBT795_1N)
DF (4 Kreditpunkte, Kolloquium, Dr. Miklós Csala; FOKOOVM205_1N)

Frühjahrssemester

Studienbeauftragte: Dr. Rónai, Zsolt

Einzelheiten, Zeitplan, Zoom-Links, Downloads usw. finden Sie auf den Moodle-Seiten des Betreffs.

Allgemeine

Anerkennung des Semesters:
Die Studenten, die
– nicht mehr als dreimal von den Praktika abwesend waren, und
– die erste Zwischenprüfung (Demonstration an der 9. Woche) bestanden haben
können eine Unterschrift am Ende des Semesters bekommen und dürfen an der Prüfung teilnehmen.

Tests:
Es werden 2 Zwischenprüfungen (eine Demonstration an der 9. Woche und einen Test an der 14. Woche) während dem Semester gehalten. Die Demonstration an der 9. Woche ist mündlich, der Stoff ist die Theorie der ersten 8 Wochen. Der Test an der letzten Woche ist dagegen schriftlich und nicht obligatorisch. In diesem Test werden nur die Praktika (die Versuche) gefragt werden. Wenn die Demonstration nicht bestanden wurde, kann sie nachgeholt werden. Studenten die einen Demodurchschnitt von wenigstens 4,0 erreichen, bekommen eine Prüfungserleichterung, und zwar müssen sie keine Praktikumsfrage in der Kolloquium beantworten.

Prüfung:
Am Ende des Semesters findet ein Kolloquium statt. Es ist eine mündliche Prüfung. Studenten müssen 4 Fragen* beantworten. Im Fall einer erfolglosen Prüfung sollten mindestens 3 Tagen vor der Nachprüfung vergehen (also am dritten Tag darf eine Nachprüfung frühestens abgelegt werden).

Stoff:
Die genetische Information.  Die grundlegenden Konzepte der Molekularbiologie, Nukleinsäure-Struktur und -Funktion. Chromosomen und DNS. DNS-Replikation, Reparatur der DNS Struktur, Mobile genetische Elemente, Vieren. Transkription, RNA-Processierung  und ‑Modifikation, snRNS, hnRNS. Genetische Code und Translation. Posttranslationale Modifizierung von Proteinen,  Folding,  Qualitätskontrolle. Proteostasis, Ubiquitin-Proteasom-System,  Autophagie. Regulation der Genexpression,  Kern-Rezeptoren. Transkriptionsfaktoren,  DNS-bindende Motive. Gene und Genom Evolution, Epigenetik. Molekularbiologische Techniken. Bioinformatik, Systembiologie

Offizielle Lehrbücher:
Löffler–Petrides: Biochemie und Pathobiochemie

Studienbeauftragte des ersten Jahres:
Dr. Rónai, Zsolt

*: wegen „ISO“-Regelung: die Prüfung kann bestanden werden, wenn man alle 4 Fragen ausreichend beantworten kann.

Themen - 2019/20


I. DNA

  1. Vergleich von pro- und eukaryontischen Zellen. Die Bedeutung der Kompartimentierung, die Rolle der wichtigsten Zellorganellen
  2. Aufbau der Nukleotide. Primär- und Sekundärstruktur der Nukleinsäuren
  3. Kondensierung der DNA in Pro- und Eukaryonten. Die Chromatinstruktur, Rolle der Topoisomerasen
  4. Struktur der menschlichen Chromosomen, die Änderung der Chromatinstruktur während dem Zellzyklus.
  5. Aufbau des menschlichen Genoms. Codierende und regulatorische Sequenzen. Nicht-codierende Bereiche: Introns, Pseudogene, repetitive Sequenzen
  6. Semikonservative DNA-replikation. Replikationsgabel, Leit- und Folgestrang
  7. Der Replikationsvorgang in Pro- und Eukaryonten. Vergleich der beteiligten Proteine und Enzyme
  8. Telomer-Regionen: Replikation der Endteile der Chromosomen in Eukaryonten. Funktion und Bedeutung der Telomease
  9. Die wichtigsten DNA-Schäden. Folge und Reparatur der Desaminierung
  10. Entstehung und Reparatur der Thymindimere. Mismatchreparatur
  11. Genetische Mutationen und Polymorphismen: ihre Entstehung und Wirkung auf die entsprechenden RNAs und Proteine
  12. Das menschliche Genom. Rolle von genetischen Faktoren in der Pathogenese humaner Krankheiten. Nachweis der genetischen (Risiko)faktoren
  13. Die Polymerase-Kettenreaktion und „real-time“ PCR. Theorie und Anwendungsgebiete
  14. Nachweis von Polymorphismen und Mutationen (RFLP, allelspezifische PCR, Bestimmung der DNA-Sequenz und Primerextension)

 
II. RNA

  1. Struktur und Funktion der RNA‑Polymerase in E. coli. Initiation und Termination der Transkription in Prokaryonten
  2. Typen der RNA und ihre Funktion. Synthese der tRNA und rRNA
  3. Regelung der Transkription in Prokaryonten. Starker und schwacher Promotor. Operons, konstitutive und induzierbare Gene, positive und negative Regelung
  4. Struktur der Gene in Eukaryonten. Initiation und Termination der Transkription in Eukaryonten
  5. Regelung der Transkription in Eukaryonten. Spezifische Transkriptionsfaktoren, regulatorische Sequenzen, Coaktivatoren und Corepressoren
  6. Prozessierung der mRNA in Eukaryonten
  7. Synthese und Funktion von mikroRNA
  8. Rolle der DNA-Methylierung und Histonmodifikationen
  9. Posttranskriptionale Modifizierung von mRNA in Eukaryonten. Regelung der Stabilität der mRNA.
  10. DNA-bindene Proteine in Pro- und Eukaryonten und ihre charakteristischen Strukturmotive („Histon-fold“, „Helix-loop-helix“, „Helix-turn-helix“, Leucin-Zipper, Zinkfinger) mit Beispielen
  11. Struktur und Funktion der Kernrezeptoren (Steroid, Thyroid, AH-Rezeptor)
  12. Untersuchung der Genexpression („real-time“ PCR, DNA-chip, Reportergene)

 
III. Protein

  1. Der genetische Code. Struktur der tRNA, die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, Codon–Anticodon-Bindung
  2. Struktur der Ribosomen in Pro- und Eukaryonten. Ribosomzyklus. Anbindung der tRNA-Moleküle an die Ribosomen während der Translation
  3. Initiation, Elongation und Termination der Translation in Eukaryonten. Regelung, Rolle des Faktors eIF2
  4. Vorgang der Translation in Prokaryonten. Hemmstoffe
  5. Posttranslationelle Modifizierung der Proteine
  6. Proteinfaltung und Qualitätskontrolle
  7. Der Begriff und die Bedeutung der Proteostase. Intrazelluläre Abbauwege der Proteine
  8. Aufbau und Funktion des Proteasoms. Immunproteasom. Antigenpeptid-Transporter (TAP). Endoplasmatisches Retikulum-assoziierte Degradation (ERAD). Hemmung des Proteasoms
  9. Autophagozytose, Rolle der Lysosomen. Makroautophagie, Mikroautophagie, Chaperon-vermittelte Autophagie. Zusammenhang zwischen Stoffwechsel und Autophagie
  10. Replikation der Bakteriophagen: lytischer und lysogener Vermehrungszyklus
  11. Klassifizierung der tierischen Viren nach dem Mechanismus der Transkription. Struktur und Replikation der Retroviren
  12. Herstellung eines rekombinanten DNA-Molekül (Klonierung) und ihre Anwendungsgebiete
  13. Biomedizinische Anwendung gentechnischer Verfahren (transgene Tiere; Knock-out-, Knock-in- und Knock-down-Techniken; Klonierung)
  14. Grundprinzipien der humanen Gentherapie (in vivo vs. ex vivo; viral vs. nicht-viral; Genaugmentation; gezielte Genommodifikation mit Hilfe des CRISPR / Cas9-Systems)

 
IV. Gentechnik und Labor

  1. Nachweis, Denaturierung bzw. Ausfällung von Proteinen
  2. Nachweis von Proteinen mit Hilfe von Farbreaktionen (Xanthoprotein-, Millon- und Adamkiewicz-Reaktion).
  3. Bestimmung der Konzentration von Proteinen aufgrund des Nachweises der Peptidbindung (Biuret-Reaktion) und der SH-Gruppen (Ellmann-Methode)
  4. Gelfiltration (Molekularsiebung)
  5. SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese und Western-Blot: Trennung und spezifischer Nachweis von Proteinen
  6. Induktion der β-Galaktosidase in E. coli
  7. Verdauung von Plasmiden mit Restriktionsendonuklasen, Fragmentanalyse mit Hilfe der Gelelektrophorese
  8. Praktische Anwendung der in silico Verfahren (Sequenz-Datenbanken; Suche nach Genpolymorphismen und für Genotypisierung geeignete Restriktionsenzyme; Primerdesign)
  9. Genotypisierung einer Punktmutation (SNP) mit Hilfe der PCR–RFLP Methode
  10. Analyse subzellulärer Fraktionen
  11. In vitro translation