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11.11: Struktur der DNA - Biologie

11.11: Struktur der DNA - Biologie


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Die Bausteine ​​der DNA sind Nukleotide. Uracil (U) ist ebenfalls ein Pyrimidin (siehe Abbildung 1), kommt aber nur in RNA vor, auf die wir später noch eingehen werden.

Purine haben eine Doppelringstruktur mit einem sechsgliedrigen Ring, der an einen fünfgliedrigen Ring kondensiert ist. Pyrimidine sind kleiner; sie haben eine einzelne sechsgliedrige Ringstruktur. Die Kohlenstoffatome des Zuckers mit fünf Kohlenstoffatomen sind mit 1′, 2′, 3′, 4′ und 5′ nummeriert (1′ wird als „eine Primzahl“ gelesen). Die Nukleotide verbinden sich miteinander durch kovalente Bindungen, die als Phosphodiesterbindungen oder Bindungen bekannt sind. Der Phosphatrest ist an die Hydroxylgruppe des 5'-Kohlenstoffs eines Zuckers eines Nukleotids und die Hydroxylgruppe des 3'-Kohlenstoffs des Zuckers des nächsten Nukleotids gebunden, wodurch eine 5'-3'-Phosphodiesterbindung gebildet wird.

In den 1950er Jahren arbeiteten Francis Crick und James Watson zusammen, um die Struktur der DNA an der University of Cambridge, England, zu bestimmen. Auch andere Wissenschaftler wie Linus Pauling und Maurice Wilkins erforschten dieses Gebiet aktiv. Pauling hatte mittels Röntgenkristallographie die Sekundärstruktur von Proteinen entdeckt. In Wilkins’ Labor verwendete die Forscherin Rosalind Franklin Röntgenbeugungsmethoden, um die Struktur der DNA zu verstehen. Watson und Crick konnten das Puzzle des DNA-Moleküls auf der Grundlage von Franklins Daten zusammensetzen, weil Crick auch die Röntgenbeugung untersucht hatte (Abbildung 2). 1962 erhielten James Watson, Francis Crick und Maurice Wilkins den Nobelpreis für Medizin. Leider war Franklin bis dahin gestorben, und Nobelpreise werden nicht posthum verliehen.

Watson und Crick schlugen vor, dass die DNA aus zwei Strängen besteht, die umeinander verdreht sind, um eine rechtsgängige Helix zu bilden. Die Basenpaarung findet zwischen einem Purin und Pyrimidin statt; nämlich A-Paare mit T- und G-Paaren mit C. Adenin und Thymin sind komplementäre Basenpaare, und Cytosin und Guanin sind ebenfalls komplementäre Basenpaare. Die Basenpaare werden durch Wasserstoffbrücken stabilisiert; Adenin und Thymin bilden zwei Wasserstoffbrückenbindungen und Cytosin und Guanin bilden drei Wasserstoffbrückenbindungen. Die beiden Stränge sind von Natur aus antiparallel; das heißt, das 3′-Ende des einen Strangs liegt dem 5′-Ende des anderen Strangs gegenüber. Der Zucker und das Phosphat der Nukleotide bilden das Rückgrat der Struktur, während die stickstoffhaltigen Basen im Inneren gestapelt sind. Jedes Basenpaar ist vom anderen Basenpaar durch einen Abstand von 0,34 nm getrennt, und jede Windung der Helix misst 3,4 nm. Daher sind pro Helixwindung zehn Basenpaare vorhanden. Der Durchmesser der DNA-Doppelhelix beträgt 2 nm und ist durchgehend einheitlich. Nur die Paarung zwischen Purin und Pyrimidin kann den einheitlichen Durchmesser erklären. Die Verdrillung der beiden Stränge umeinander führt zur Bildung von gleichförmig beabstandeten großen und kleinen Rillen (Abbildung 3).


Aufbau eines metabolischen Netzwerkmodells für Fische

Wir berichten über den Aufbau eines genomweiten metabolischen Netzwerkmodells für Fische, MetaFishNet, und seine Anwendung zur Analyse von Hochdurchsatz-Genexpressionsdaten. Dieses Modell ist ein Sprungbrett für breitere Anwendungen der Fischsystembiologie, zum Beispiel indem das Studiendesign durch den Vergleich mit dem menschlichen Stoffwechsel und die Integration mehrerer Datentypen geleitet wird. MetaFishNet-Ressourcen, einschließlich eines Analysetools zur Anreicherung von Pfaden, sind unter http://metafishnet.appspot.com zugänglich.


11.11: Struktur der DNA - Biologie

DNA ist ein lebenswichtiges Molekül. Es wirkt wie ein Rezept, das die Anweisungen enthält, die unserem Körper sagen, wie er sich entwickeln und funktionieren soll.

Wofür steht DNA?

DNA ist die Abkürzung für Desoxyribonukleinsäure.

Verschiedene Zellen im Körper

Unser Körper hat etwa 210 verschiedene Zelltypen. Jede Zelle hat eine andere Aufgabe, um unserem Körper zu helfen, zu funktionieren. Es gibt Blutzellen, Knochenzellen und Zellen, die unsere Muskeln bilden.

Woher wissen Zellen, was zu tun ist?

Zellen erhalten ihre Anweisungen, was sie tun sollen, von der DNA. DNA verhält sich wie ein Computerprogramm. Die Zelle ist der Computer oder die Hardware und die DNA ist das Programm oder der Code.

Der DNA-Code wird von den verschiedenen Buchstaben der Nukleotide gehalten. Während die Zelle die Anweisungen auf der DNA "liest", stellen die verschiedenen Buchstaben Anweisungen dar. Alle drei Buchstaben bilden ein Wort namens Codon. Eine Folge von Codons kann wie folgt aussehen:

Obwohl es nur vier verschiedene Buchstaben gibt, sind DNA-Moleküle Tausende von Buchstaben lang. Dies ermöglicht Milliarden und Abermilliarden verschiedener Kombinationen.

In jedem DNA-String befinden sich Anweisungen, die Gene genannt werden. Ein Gen sagt einer Zelle, wie sie ein bestimmtes Protein herstellen soll. Proteine ​​werden von der Zelle verwendet, um bestimmte Funktionen auszuführen, zu wachsen und zu überleben.

Form des DNA-Moleküls

Obwohl DNA unter dem Mikroskop wie sehr dünne lange Fäden aussieht, stellt sich heraus, dass DNA eine bestimmte Form hat. Diese Form wird Doppelhelix genannt. Auf der Außenseite der Doppelhelix befindet sich das Rückgrat, das die DNA zusammenhält. Es gibt zwei Sätze von Rückgraten, die sich miteinander verdrehen. Zwischen den Rückgraten befinden sich die Nukleotide, die durch die Buchstaben A, T, C und G dargestellt werden. Ein anderes Nukleotid verbindet sich mit jedem Rückgrat und dann mit einem anderen Nukleotid in der Mitte.

Nur bestimmte Nukleotidsätze können zusammenpassen. Man kann sie sich wie Puzzleteile vorstellen: A verbindet sich nur mit T und G nur mit C.


Was ist RNA?

RNA steht für Ribonukleinsäure.Seine Funktion besteht darin, die in der DNA kodierten Anweisungen auszuführen. Es gibt drei Arten von RNA, jede mit einer anderen Funktion. Diese sind:

Messenger-RNA (mRNA)– mRNA transportiert Informationen für die Proteinsynthese von den DNA-Molekülen im Zellkern zum Ribosomen

Ribosomale RNA (rRNA)– rRNA ist ein struktureller Bestandteil von Ribosomen(die Organellen, die die Proteinsynthese durchführen)

Transfer-RNA (tRNA)– tRNA überträgt Aminosäuren auf das Ribosom. Diese Aminosäuren werden verwendet, um ein neues Polypeptidkette

RNA besteht aus Ribonukleotide,die jeweils eine Phosphatgruppe, einen 5-Kohlenstoff-Zucker und eine Nukleotidbase enthalten. Die vier Arten von stickstoffhaltigen Basen in RNA-Molekülen sind:

Daher sind die vier Arten von RNA-Nukleotid:

  • Ein Nukleotid (enthält Adenin)
  • U-Nukleotid (enthält uracil)
  • G-Nukleotid (enthält Guanin)
  • C-Nukleotid (enthält Cytosin)

Wie in DNA-Molekülen sind diese Ribonukleotide miteinander verbunden durch Phosphodiesterbindungendie sich zwischen dem 3’-Kohlenstoff eines Zuckers und dem 5’-Kohlenstoff eines anderen bilden. Im Gegensatz zur DNA ist RNA ein einzelsträngiges Molekül, kann jedoch immer noch doppelsträngige Strukturen bilden.

Die Basenpaarein RNA-Molekülen sind:


Nutzen und Diskussion

Alle 3D-Strukturen in der GSDB wurden vorgeneriert, sodass die 3D-Strukturvisualisierung schneller ist und einfach heruntergeladen werden kann. Die Schritte zum Navigieren in der Datenbank sind wie folgt in fünf Abschnitte unterteilt:

Durchsuchen Sie die Datenbank

Klicken Sie in der Navigationsleiste auf das Menü „Durchsuchen“, um die vollständige Liste der Hi-C-Datensätze zu laden. Alternativ können Nutzer auf der Startseite auf die Schaltfläche „Get Started“ klicken (Abb. 1).

Durchsuchen der Datenbank Hebt die beiden Möglichkeiten hervor, auf die Datenbank von der Homepage aus zuzugreifen. Durch Anklicken des Menüs „Durchsuchen“ in der Registerkarte „Navigation“ oder der Schaltfläche „Erste Schritte“ auf der Startseite wird das Datenbanksuchfenster geladen

Durchsuchen Sie die Datenbank

Die GSDB bietet zwei Möglichkeiten, nach Hi-C-Daten und den entsprechenden 3D-Modellen zu suchen:

GSDB bietet eine Zusammenfassung der in der Datenbank bereitgestellten Informationen über einen Zusammenfassungsbereich. Durch Klicken auf eine Eigenschaft/ein Element in der Zusammenfassung kann der Benutzer die Datenbank nach allen Hi-C-Daten durchsuchen, die diese Eigenschaft und die entsprechenden 3D-Strukturmodelle enthalten. (Abb. 2)

Benutzer können die Datenbank durchsuchen, indem sie die Schlüsselwörter zum Dateinamen, Titel der Hi-C-Daten, Hi-C-Datenauflösung, Projekt, aus dem Hi-C-Daten generiert wurden (z „Suchfenster“ (Abb. 2).

Datenbanksuche und -anzeige Ein Beispiel für die Datensuche mit den beiden Suchansätzen. Suchen Sie zunächst, indem Sie auf ein Element im grün hervorgehobenen „Zusammenfassungsbereich“ klicken. Die Abbildung zeigt, wenn der Benutzer auf Auflösung 100 kb klickt, werden alle Datensätze mit 100 kb Auflösung aufgelistet. Zweitens kann der Benutzer suchen, indem er das Schlüsselwort in den rot markierten „Suchbereich“ eingibt

Herunterladen

Benutzer können die 3D-Strukturen herunterladen, indem sie auf den Link „Download“ in der Spalte „3D-Struktur“ klicken (Abb. 3). Die für die 3D-Strukturgenerierung verwendeten normalisierten Hi-C-Daten aller Algorithmen können auch über den Link „Download“ in der Spalte „Normalisierte Hi-C-Daten“ heruntergeladen werden (Abb. 3). Strukturen können im PDB-, G.PDB- und Spacewalk-Format heruntergeladen werden.

3D-Strukturanzeige und Download In der Spalte „3D-Struktur“ ist rot hervorgehoben der Link „Ansicht“ zur Anzeige der 3D-Struktur für Hi-C-Daten. Grün hervorgehoben ist der Link „Download“, um die 3D-Strukturen herunterzuladen, die von den verschiedenen Algorithmen für die Hi-C-Daten erstellt wurden. Wenn Sie auf den Link „Download“ klicken, werden die 3D-Strukturen für alle Algorithmen für Hi-C-Daten heruntergeladen. In der Spalte „Normalisierte Hi-C-Daten“ ist der Link „Download“ blau hinterlegt. Wenn Sie auf den Link „Download“ klicken, werden die normalisierten Hi-C-Daten heruntergeladen, die für die 3D-Strukturkonstruktion verwendet werden

Dateiformate

Der aktuelle De-facto-Standard für die Darstellung dreidimensionaler chromosomaler Strukturen ist das (Protein Data Bank) PDB-Dateiformat, in dem genomische Bins als ATOM-Linien dargestellt werden. Dieses Format hat jedoch Nachteile, da es andere nützliche Informationen ausschließt, wie zum Beispiel: Das beim Alignment verwendete Referenzgenom, die Zelllinie, das dargestellte Chromosom und die genomischen Koordinaten, die den angezeigten Bins entsprechen. Daher führen wir das Dateiformat G.PDB ein, das diese Informationen durch das Einfügen einer HEADER-Zeile sowie REMARK-Zeilen nach jeder ATOM-Zeile enthält. G.PDB-Dateien können in allen bestehenden Visualisierungstools verwendet werden, die Standard-PDB-Dateien verwenden. Neben der G.PDB-Datei stellen wir Strukturen im .sw-Format (Spacewalk) dar, sodass Strukturen mit dem SpaceWalk-Tool visualisiert werden können [58].

3D-Struktur- und Heatmap-Visualisierung

Um die Details und Strukturen für Hi-C-Daten anzuzeigen, klicken Sie auf den Link „Ansicht“ in der „3D-Strukturspalte“ (Abb. 3). Die Registerkarte Dateninformationen und Visualisierung wird angezeigt (Abb. 4). Um die 3D-Struktur anzuzeigen, wählen Sie den Algorithmus, den Datensatz und das Chromosom aus und klicken Sie auf die Schaltfläche „Diese Struktur anzeigen“. Die Struktur wird auf dem Viewer angezeigt. Die Modellierungsparameter und die Rekonstruktionsqualität (z. B. die Spearman-Korrelation zwischen rekonstruierten Distanzen und erwarteten Distanzen) werden in der Box unter dem Viewer angegeben. Um zwei Strukturen gleichzeitig zu vergleichen, klicken Sie auf die Schaltfläche „Mehrere Strukturen anzeigen“. Zwei Strukturen werden nebeneinander mit zwei unterschiedlichen Optionen zur Auswahl des 3D-Strukturalgorithmus und des Datensatzes jeder Visualisierung angezeigt (Abb. 5). Um eine Heatmap der 2D-Kontaktmatrix anzuzeigen, die zur Rekonstruktion der 3D-Struktur verwendet wurde, klicken Sie auf die Schaltfläche „View Contact Heatmap“.

Datenvisualisierung Die Abbildung zeigt die Ausgabe, die angezeigt wird, wenn ein Benutzer auf den „Link anzeigen“ für den GM12878-Datensatz klickt. Der rot markierte Abschnitt zeigt die Informationen über die für die Hi-C-Daten verfügbaren Auflösungen an. Der blau hervorgehobene Abschnitt zeigt die für die Hi-C-Daten verfügbare Struktur an. Der grün hinterlegte Bereich zeigt das für die Hi-C-Daten verfügbare Auswertungsergebnis. Es zeigt die Spearman-Korrelation zwischen der Ausgangsstruktur und den eingegebenen Hi-C-Daten sowie andere erhaltene Bewertungsergebnisse an. Um jede 3D-Struktur zu bewerten, berechnen wir den Spearman-Korrelationskoeffizienten (dSCC) zwischen rekonstruierten Distanzen und Distanzen aus den Hi-C-Datensätzen. Der Wert von dSCC liegt im Bereich von − 1 bis + 1, wobei ein höherer Wert besser ist. Für entfernungsbasierte Verfahren geben wir den Umrechnungsfaktor (α) an, der für die Umrechnung von IF in Entfernung verwendet wird. Für LorDG und 3DMax, die einen Gradientenanstiegs-Optimierungsalgorithmus verwenden, geben wir die für den Optimierungsprozess verwendete Lernrate an. Die Parameter, die von jeder Methode zum Generieren von 3D-Strukturen verwendet werden, sind auf der GSDB-GitHub-Seite verfügbar

Visualisierung mehrerer 3D-Strukturen Die Abbildungen zeigen die Ausgabe, die angezeigt wird, wenn ein Benutzer auf die Schaltfläche „Mehrere Strukturen anzeigen“ klickt. Die Mehrfachstrukturansicht ermöglicht den Vergleich von Strukturen mit unterschiedlichen 3D-Strukturalgorithmen oder unterschiedlichen Hi-C-Kontaktmatrizen

Die Heatmap kann mit einer Vielzahl von Hilfsvisualisierungsfunktionen sowie Farbeinstellungen zur individuellen Visualisierung konfiguriert werden (Abb. 6). Um die Struktur im externen Tool spacewalk [58] anzuzeigen, drücken Sie „View in Spacewalk“. Der Benutzer wird auf die Spacewalk-Website weitergeleitet, auf der das Modell mit der entsprechenden URL geladen werden kann.

Heatmap-Visualisierung Die Abbildung zeigt die Ausgabe, die angezeigt wird, wenn ein Benutzer auf die in Abb. 4 gezeigte gelb umrandete Schaltfläche „View Contact Heatmap“ klickt. Die rot hervorgehobene Abbildung zeigt die Heatmap-Visualisierung der ausgewählten 2D-chromosomalen Kontaktkarte. Die blau umrandeten Optionsfelder zeigen Optionen für die Heatmap-Farbe an. Die grün umrandeten Optionsfelder zeigen Funktionen an, die vor der Erstellung der Heatmap auf die rohe Kontaktmatrix angewendet werden können, um die Visualisierung zu verbessern. Das gelb umrandete Fenster zeigt eine Visualisierung der 3D-Struktur

Bewertung der Struktur

Die GSDB enthält ein Auswertemodul, das es dem Anwender ermöglicht, seine eigenen 3D-Modelle zu bewerten, indem er Modellabstände mit den erwarteten Abständen einer ZF-Matrix oder eines anderen 3D-Modells vergleicht (Abb. 7). Nach dem Hochladen von zwei PDB-Dateien oder einer PDB-Datei und einer IF-Matrix-Datei und Klicken auf die Schaltfläche „Vergleichen“ erhalten Benutzer eine Sammlung von Bewertungswerten, einschließlich: Spearman-Korrelation, Pearson-Korrelation und Root Mean Squared Distance (RMSD). Benutzer können auch G.PDB-Dateien überall dort laden, wo PDB-Dateien akzeptiert werden.

Auswertung Die Abbildung zeigt das Fenster, das angezeigt wird, wenn ein Benutzer das Register „Auswertung“ anwählt. Das violette Feld zeigt die Optionsfelder an, die bestimmen, ob ein Vergleich zwei im Protein Data Bank (PDB)-Format gespeicherte Strukturen oder eine Struktur im PDB-Format und eine IF-Matrix umfasst. Die grünen Kästchen kennzeichnen Schaltflächen zur Auswahl der zu vergleichenden Dateien. Das rote Kästchen kennzeichnet Links zu Beispieldaten für den Testvergleich. Das violette Feld zeigt die Bewertungsschaltfläche an, die den Vergleichsauftrag abschickt

Auswertung Die Abbildung zeigt das Fenster, das angezeigt wird, wenn der Benutzer die Cluster-Schaltfläche aus Abb. 4 auswählt. Der Inhalt des gelben Felds zeigt eine 2D-Darstellung der Hauptkomponentenanalyse (PCA)-Werte jeder Struktur, die mit den im roten Feld enthaltenen Parametern ausgewählt wurde . Der Inhalt des violetten Kästchens zeigt hierarchische agglomerative Ansammlungen von Strukturen

Werkzeugauswahl

Da die Ground-Truth-Struktur des 3D-Genoms nicht ganzheitlich validiert wurde, bleibt die Bestimmung, welcher 3D-Strukturvorhersagealgorithmus am besten geeignet ist, ein ungelöstes Problem. GSDB bietet Benutzern eine Anleitung bei der Werkzeugauswahl, indem es eine Clusterseite einschließt. Diese Seite zeigt die unbeaufsichtigte Hauptkomponentenanalyse und das hierarchische agglomerative Clustering der von verschiedenen Werkzeugen vorhergesagten Strukturen (Abb. 8). Bestimmte Werkzeuge entfernen Bins mit geringer Abdeckung bei der 3D-Strukturgenerierung, daher berücksichtigen wir in allen unüberwachten Vergleichen nur Strukturen mit der gleichen Anzahl von Punkten.


Polymerase-Kettenreaktion (interaktiv)

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ermöglicht es Forschern, in etwa zwei Stunden Millionen von Kopien einer bestimmten DNA-Sequenz herzustellen. Dieser automatisierte Prozess umgeht die Notwendigkeit, Bakterien zur DNA-Amplifikation zu verwenden.

Diese Animation ist in unserer "Spotlight Collection" zur Polymerase-Kettenreaktion zu sehen, zusammen mit Videointerviews mit Kary Mullis, einer molekularen 3D-Animation der PCR und mehreren Laborprotokollen.

Diese Animation ist auch als VIDEO verfügbar.

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ermöglicht es Forschern, in etwa zwei Stunden Millionen von Kopien einer bestimmten DNA-Sequenz herzustellen. Dieser automatisierte Prozess umgeht die Notwendigkeit, Bakterien zur DNA-Amplifikation zu verwenden. Diese Animation ist in unserer "Spotlight Collection" zur Polymerase-Kettenreaktion zu sehen, zusammen mit Videointerviews mit Kary Mullis, einer molekularen 3D-Animation der PCR und mehreren Laborprotokollen.

Polymerase-Kettenreaktion, DNA-Polymerase, DNA-Sequenz, automatisierter Prozess, Kettenreaktion, Bakterien


Biochemie Online: Ein auf chemischer Logik basierender Ansatz

Ein 3-minütiges Video, das mein Buch beschreibt

Auch verfügbar bei Biology LibreText, Teil der UC Davis LibreTexts-Bibliotheken


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Vorwort

Interaktivität

Interaktive Mathematica-Graphen: erfordert kostenloses Plugin, CDF-Player (Wolfram), um herunterladbare Dateien abzuspielen. Die im Web eingebetteten inteaktiven Mathematica-Graphen werden von den meisten Browsern, die keine Plugins mehr zulassen, mehr unterstützt.
Interaktive SageMath-Graphen: kein Plug-in erforderlich. Funktioniert mit Firefox, Chrome und Edge, IE11.
Interaktive Jsmol-Molekülmodelle: keine Plugins erforderlich. Basierend auf Javascript funktioniert auf allen Browsern

Probleme mit den Hausaufgaben

Rezension: Die Zelle

Kapitel 1: Lipidstruktur

Hausaufgabenprobleme - Literaturlernmodul:

Kapitel 2: PROTEINSTRUKTUR

Hausaufgabenprobleme - Literaturlernmodul:

Kapitel 3: KOHLENHYDRATE/GLYKANE

Hausaufgabenprobleme - Literaturlernmodul:

Kapitel 4: DNA UND DAS ZENTRALE DOGMA DER BIOLOGIE

Kapitel 5: BINDEN

  1. Einführung in die reversible Bindung
  2. Mathematische Analysen von Bindungsgraphen
  3. Update zu Modellbindungssystemen zu intrazellulären Tröpfchen
  4. Aktualisierung der Bindung und Kontrolle der Gentranskription zu Chromatinstruktur und Phasenübergängen
  5. Neue Methoden in der Arzneimittelentwicklung
  6. Erkennung des Immunsystems - neuer Abschnitt zu Inflammasomen

Hausaufgabenprobleme - Literaturlernmodul:

Kapitel 6: TRANSPORT UND KINETIK

Hausaufgabenprobleme - Literaturlernmodule:

Kapitel 7: KATALYSE

Hausaufgabenprobleme - Literaturlernmodul:

Kapitel 8: OXIDATION/PHOSPHORYLATION

  1. Die Chemie des Sauerstoffs
  2. Oxidative Enzyme
  3. ATP und oxidative Phosphorylierung Neue Jmo/Jsmols für Komplex I, III, IV und ATP-Synthase Neuer Abschnitt zu Komplex III
  4. Photosynthese: Die Lichtreaktion
  5. Nitrogenase: eine reduktive Nutzung von Metallclustern

Hausaufgabenprobleme - Literaturlernmodul:

Kapitel 9: STOFFWECHSEL UND SIGNALTRANSDUKTION

  1. Aktiven Transport
  2. Neuronale Signalgebung
  3. Signaling Proteins 14.06.2017 - neuer Abschnitt über kleine G-Proteine, GAPs und GEFs
  4. mTOR und Nährstoffsignalisierung
  5. Stoffwechselkontrollanalyse und Systembiologie
  6. 16.11.17 (gerade am Anfang der Entwicklung) Signaling Math : Grafische Analysen von Ein- und Ausgängen

Hausaufgabenprobleme - Literaturlernmodul:

Kapitel 10: STOFFWEGE (MP)

Kapitel 11: URSPRUNG DES LEBENS

Anhänge

Zusätzliche Weblinks:

  1. NCBI Biochemistry Texts -Suche nach Biochemie-Texten
  2. Biochemistry, 5. Auflage Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko und Lubert Stryer – durchsuchbar, aber nicht durchsuchbar, vom NCBI.
  3. Martindales Biochemie
  4. Biophysikalische Gesellschaft: Nationale Vorträge | Ressourcen zu ausgewählten Themen
  5. Medizinische Biochemie in Biochemie-Lehrbüchern gefunden!

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PCNA: Struktur, Funktionen und Interaktionen

Das Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA) spielt als Bestandteil der Replikations- und Reparaturmaschinerie eine wesentliche Rolle im Nukleinsäurestoffwechsel. Dieses toroidförmige Protein umgibt die DNA und kann bidirektional entlang des Duplex gleiten. Eine der gut etablierten Funktionen von PCNA ist seine Rolle als Prozessivitätsfaktor für DNA-Polymerase delta und epsilon. PCNA bindet die katalytische Einheit der Polymerase an die DNA-Matrize für eine schnelle und prozessive DNA-Synthese. In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass PCNA mit Proteinen interagiert, die an der Zellzyklusprogression beteiligt sind und nicht Teil des DNA-Polymeraseapparates sind. Einige dieser Interaktionen haben einen direkten Einfluss auf die DNA-Synthese, während die Rolle einiger anderer Interaktionen nicht vollständig verstanden ist. Dieser Aufsatz fasst die strukturellen Merkmale von PCNA zusammen und beschreibt die verschiedenen Funktionen des Proteins bei der DNA-Replikation und -Reparatur sowie seine mögliche Rolle beim Chromatinaufbau und der Gentranskription. Die PCNA-Wechselwirkungen mit verschiedenen zellulären Proteinen und die Bedeutung dieser Wechselwirkungen werden ebenfalls diskutiert.


Über diese Kollektion

Der Name des britischen Nobelpreisträgers Francis Crick (1916-2004) ist untrennbar mit der Entdeckung der Doppelhelix der Desoxyribonukleinsäure (DNA) im Jahr 1953 verbunden, die als der bedeutendste Fortschritt im Verständnis der Biologie seit Darwins Evolutionstheorie gilt. Doch während seiner mehr als fünfzigjährigen Forschungskarriere hat der theoretische Biologe Crick auch grundlegende Beiträge zu Strukturstudien anderer wichtiger biologischer Moleküle geleistet in der Zelle gespeichert und transkribiert und zu unserer Vorstellung von Bewusstsein. Durch die Kraft der Persönlichkeit und des Intellekts, die in dieser Online-Auswahl aus seinen Papieren leicht zu erkennen sind, diente Crick als Ein-Mann-Clearinghouse für Kritik, Ideen und Informationen für Wissenschaftler auf der ganzen Welt.

Die Wellcome Library for the History and Understanding of Medicine in London ist das Repositorium für die wissenschaftlichen Arbeiten von Francis Crick (Sammlungsreferenz PP/CRI) aus den Jahren 1915 bis 2002. Die Sammlung enthält Korrespondenz, Vorlesungsnotizen, Fotografien, Laborhefte und veröffentlichte und unveröffentlichte Artikel. Personen oder Institutionen, die Kopien der Dokumente reproduzieren oder anfordern möchten, sollten sich an die Wellcome Trust Medical Photographic Library wenden.

Im Rahmen ihres Profiles in Science-Projekts hat die National Library of Medicine in Zusammenarbeit mit der Wellcome Library for the History and Understanding of Medicine in London eine digitalisierte Auswahl der Francis Crick Papers online zur Verfügung gestellt. Diese Website bietet Zugang zu den Teilen der Francis Crick Papers, die jetzt öffentlich zugänglich sind. Personen, die an der Durchführung von Recherchen mit der gesamten Sammlung von Francis Crick Papers interessiert sind, sollten sich an die Wellcome Library wenden.

Dieses Profil soll Sie in die verschiedenen Phasen von Cricks wissenschaftlicher Karriere und Berufsleben einführen. In der Navigationsleiste unter "The Story" verfügbare Erzählabschnitte konzentrieren sich auf Cricks Leben und wichtige wissenschaftliche Beiträge.

Forscher können die digitalisierten Elemente mithilfe des Suchfelds durchsuchen oder alle Dokumente und visuellen Elemente in der Sammlung durchsuchen, indem Sie in der Navigationsleiste "Sammlungselemente" auswählen.


11.11: Struktur der DNA - Biologie

Eine Datenbank mit Informationen über die Struktur von zusammengesetzten Genomen, Zusammenbaunamen und anderen Metadaten, statistischen Berichten und Links zu genomischen Sequenzdaten.

Ein kuratierter Satz von Metadaten für Kultursammlungen, Museen, Herbarien und andere naturkundliche Sammlungen. Die Aufzeichnungen enthalten Sammlungscodes, Informationen über die Heimatinstitutionen der Sammlungen und Links zu relevanten Daten bei NCBI.

Eine Sammlung von Studien zur Genomik, funktionellen Genomik und Genetik sowie Links zu den daraus resultierenden Datensätzen. Diese Ressource beschreibt Projektumfang, Material und Ziele und bietet einen Mechanismus zum Abrufen von Datensätzen, die aufgrund inkonsistenter Anmerkungen, mehrerer unabhängiger Einreichungen und der unterschiedlichen Natur unterschiedlicher Datentypen, die oft in verschiedenen Datenbanken gespeichert sind, oft schwer zu finden sind.

Die BioSample-Datenbank enthält Beschreibungen von biologischen Ausgangsmaterialien, die in experimentellen Assays verwendet werden.

Eine gemeinsame Anstrengung zur Identifizierung eines Kernsatzes von Protein-kodierenden Regionen von Mensch und Maus, die konsistent annotiert und von hoher Qualität sind.

Umfasst einzelne Nukleotidvariationen, Mikrosatelliten und kleine Insertionen und Deletionen. dbSNP enthält populationsspezifische Häufigkeits- und Genotypdaten, experimentelle Bedingungen, molekularen Kontext und Kartierungsinformationen sowohl für neutrale Variationen als auch für klinische Mutationen.

Die genetische Sequenzdatenbank des NIH, eine kommentierte Sammlung aller öffentlich zugänglichen DNA-Sequenzen. GenBank ist Teil der International Nucleotide Sequence Database Collaboration, die die DNA DataBank of Japan (DDBJ), das European Molecular Biology Laboratory (EMBL) und die GenBank des NCBI umfasst. Diese drei Organisationen tauschen täglich Daten aus. GenBank besteht aus mehreren Abteilungen, von denen die meisten über die Nucleotide-Datenbank zugänglich sind. Ausnahmen bilden die EST- und GSS-Abteilungen, auf die über die Datenbanken Nucleotide EST bzw. Nucleotide GSS zugegriffen wird.

Eine Zusammenstellung von Daten aus dem NIAID Influenza Genome Sequencing Project und der GenBank. Es bietet Tools für die Analyse von Grippesequenzen, Anmerkungen und die Übermittlung an GenBank. Diese Ressource enthält auch Links zu anderen Ressourcen zur Grippesequenz sowie zu Veröffentlichungen und allgemeinen Informationen über Grippeviren.

Ein Projekt, das die Sammlung und Analyse von genomischen Sequenzen bakterieller Pathogene umfasst, die aus Nahrungsmittel-, Umwelt- und Patientenisolaten stammen. Derzeit gruppiert und identifiziert eine automatisierte Pipeline Sequenzen, die hauptsächlich von Laboratorien des öffentlichen Gesundheitswesens bereitgestellt werden, um die Untersuchung von lebensmittelbedingten Krankheitsausbrüchen zu unterstützen und potenzielle Quellen einer Lebensmittelkontamination zu entdecken.

Eine Sammlung von Nukleotidsequenzen aus verschiedenen Quellen, darunter GenBank, RefSeq, die Third Party Annotation (TPA)-Datenbank und PDB. Das Durchsuchen der Nukleotiddatenbank liefert verfügbare Ergebnisse aus jeder ihrer Komponentendatenbanken.

Datenbank verwandter DNA-Sequenzen, die aus vergleichenden Studien stammen: phylogenetisch, Populations-, Umwelt- und in geringerem Maße Mutation. Jeder Datensatz in der Datenbank ist ein Satz von DNA-Sequenzen. Zum Beispiel liefert ein Populationssatz Informationen über die genetische Variation innerhalb eines Organismus, während ein phylogenetischer Satz Sequenzen und deren Ausrichtung eines einzelnen Gens enthalten kann, das von mehreren verwandten Organismen erhalten wurde.

Ein öffentliches Register von Nukleinsäurereagenzien, das zur Verwendung in einer Vielzahl von biomedizinischen Forschungsanwendungen entwickelt wurde, zusammen mit Informationen über Reagenzienverteiler, Sondenwirksamkeit und Ähnlichkeiten mit berechneten Sequenzen.

RefSeqGene Eine Sammlung von humangenspezifischen Referenzgenomsequenzen. Das RefSeq-Gen ist eine Untermenge der RefSeq-Datenbank des NCBI und wird basierend auf der Überprüfung durch Kuratoren von ortsspezifischen Datenbanken und der Gentest-Community definiert. Sie bilden eine stabile Grundlage, um Mutationen zu melden, konsistente Intron- und Exon-Nummerierungskonventionen zu etablieren und die Koordinaten anderer biologisch signifikanter Variationen zu definieren. RefSeqGene ist Teil der Locus Reference Genomic (LRG) Collaboration. Referenzsequenz (RefSeq)

Eine Sammlung kuratierter, nicht redundanter genomischer DNA-, Transkript- (RNA) und Proteinsequenzen, die von NCBI produziert werden. RefSeqs bieten eine stabile Referenz für Genom-Annotation, Genidentifikation und -charakterisierung, Mutations- und Polymorphismus-Analyse, Expressionsstudien und vergleichende Analysen. Auf die RefSeq-Sammlung wird über die Nukleotid- und Proteindatenbanken zugegriffen.

Das Sequence Read Archive (SRA) speichert Sequenzierungsdaten der nächsten Generation von Sequenzierungsplattformen, darunter Roche 454 GS System®, Illumina Genome Analyzer®, Life Technologies AB SOLiD System®, Helicos Biosciences Heliscope®, Complete Genomics® und Pacific Biosciences SMRT® .

Eine Datenbank, die Sequenzen enthält, die aus den vorhandenen Primärsequenzdaten in GenBank erstellt wurden. Die Sequenzen und die dazugehörigen Annotationen sind experimentell unterstützt und wurden in einer von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht. TPA-Datensätze werden über die Nukleotid-Datenbank abgerufen.

Ein Repository von DNA-Sequenzchromatogrammen (Spuren), Base-Calls und Qualitätsschätzungen für Single-Pass-Reads aus verschiedenen groß angelegten Sequenzierungsprojekten.

Downloads

Ausführbare BLAST-Dateien zur lokalen Verwendung werden für Solaris-, LINUX-, Windows- und MacOSX-Systeme bereitgestellt. Weitere Informationen finden Sie in der README-Datei im ftp-Verzeichnis. Vorformatierte Datenbanken für BLAST-Nukleotid-, Protein- und übersetzte Suchen stehen ebenfalls zum Download im Unterverzeichnis db zur Verfügung.

Sequenzdatenbanken zur Verwendung mit den eigenständigen BLAST-Programmen. Die Dateien in diesem Verzeichnis sind vorformatierte Datenbanken, die mit BLAST verwendet werden können.

Sequenzdatenbanken im FASTA-Format zur Verwendung mit den eigenständigen BLAST-Programmen. Diese Datenbanken müssen mit formatdb formatiert werden, bevor sie mit BLAST verwendet werden können.

Diese Site enthält Dateien für alle Sequenzdatensätze in GenBank im standardmäßigen Flatfile-Format. Die Dateien sind nach GenBank-Abteilungen geordnet und der vollständige Inhalt ist in der Datei README.genbank beschrieben.

Diese Site enthält alle Nukleotid- und Proteinsequenzaufzeichnungen in der Reference Sequence (RefSeq)-Sammlung. Das Verzeichnis ""release"" enthält die aktuellste Version der gesamten Sammlung, während Daten für ausgewählte Organismen (wie Mensch, Maus und Ratte) in separaten Verzeichnissen verfügbar sind. Die Daten sind in FASTA- und Flatfile-Formaten verfügbar. Weitere Informationen finden Sie in der README-Datei.

Diese Site enthält Sequenzierungsdaten der nächsten Generation, die vom eingereichten Sequenzierungsprojekt organisiert wurden.

Diese Site enthält die Spurenchromatogrammdaten, die nach Spezies geordnet sind. Zu den Daten gehören Chromatogramme, Qualitätsbewertungen, FASTA-Sequenzen aus automatischen Basenaufrufen und andere Zusatzinformationen in tabulatorgetrenntem Text sowie im XML-Format. Weitere Informationen finden Sie in der README-Datei.

Diese Site enthält die Datenbanken UniVec und UniVec_Core im FASTA-Format. Weitere Informationen finden Sie in der Datei README.uv.

Diese Site enthält Sequenzdaten zu ganzen Schrotflinten, die nach dem 4-stelligen Projektcode organisiert sind. Zu den Daten gehören GenBank- und GenPept-Flatfiles, Qualitätsbewertungen und zusammenfassende Statistiken. Weitere Informationen finden Sie in der Datei README.genbank.wgs.

Einreichungen

Ein Online-Formular, das Forschern, Konsortien und Organisationen eine Schnittstelle zur Registrierung ihrer BioProjekte bietet. Dies dient als Ausgangspunkt für die Einreichung von genomischen und genetischen Daten für die Studie. Die Daten müssen bei der BioProject-Registrierung nicht angegeben werden.

Ein webbasiertes Tool zur Einreichung von Sequenzen für eine oder mehrere Einreichungen an die GenBank-Datenbank, das den Einreichungsprozess schnell und einfach macht.

Tool zur Übermittlung von Barcode-Kurznukleotidsequenzen von einem genetischen Standardlocus an die GenBank-Datenbank zur Verwendung bei der Artenidentifikation.

A stand-alone software tool developed by the NCBI for submitting and updating entries to public sequence databases (GenBank, EMBL, or DDBJ). It is capable of handling simple submissions that contain a single short mRNA sequence, complex submissions containing long sequences, multiple annotations, segmented sets of DNA, as well as sequences from phylogenetic and population studies with alignments. For simple submission, use the online submission tool BankIt instead.

A command-line program that automates the creation of sequence records for submission to GenBank using many of the same functions as Sequin. It is used primarily for submission of complete genomes and large batches of sequences.

This link describes how submitters of SRA data can obtain a secure NCBI FTP site for their data, and also describes the allowed data formats and directory structures.

A single entry point for submitters to link to and find information about all of the data submission processes at NCBI. Currently, this serves as an interface for the registration of BioProjects and BioSamples and submission of data for WGS and GTR. Future additions to this site are planned.

This link describes how submitters of trace data can obtain a secure NCBI FTP site for their data, and also describes the allowed data formats and directory structures.

Tools

Finds regions of local similarity between biological sequences. The program compares nucleotide or protein sequences to sequence databases and calculates the statistical significance of matches. BLAST can be used to infer functional and evolutionary relationships between sequences as well as to help identify members of gene families.

Allows you to retrieve records from many Entrez databases by uploading a file of GI or accession numbers from the Nucleotide or Protein databases, or a file of unique identifiers from other Entrez databases. Search results can be saved in various formats directly to a local file on your computer.

Tools that provide access to data within NCBI's Entrez system outside of the regular web query interface. They provide a method of automating Entrez tasks within software applications. Each utility performs a specialized retrieval task, and can be used simply by writing a specially formatted URL.

This tool compares nucleotide or protein sequences to genomic sequence databases and calculates the statistical significance of matches using the Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) algorithm.

NCBI's Remap tool allows users to project annotation data and convert locations of features from one genomic assembly to another or to RefSeqGene sequences through a base by base analysis. Options are provided to adjust the stringency of remapping, and summary results are displayed on the web page. Full results can be downloaded for viewing in NCBI's Genome Workbench graphical viewer, and annotation data for the remapped features, as well as summary data, is also available for download.

An integrated application for viewing and analyzing sequence data. With Genome Workbench, you can view data in publically available sequence databases at NCBI, and mix these data with your own data.

A graphical analysis tool that finds all open reading frames in a user's sequence or in a sequence already in the database. Sixteen different genetic codes can be used. The deduced amino acid sequence can be saved in various formats and searched against protein databases using BLAST.

The Primer-BLAST tool uses Primer3 to design PCR primers to a sequence template. The potential products are then automatically analyzed with a BLAST search against user specified databases, to check the specificity to the target intended.

A utility for computing alignment of proteins to genomic nucleotide sequence. It is based on a variation of the Needleman Wunsch global alignment algorithm and specifically accounts for introns and splice signals. Due to this algorithm, ProSplign is accurate in determining splice sites and tolerant to sequencing errors.

Provides a configurable graphical display of a nucleotide or protein sequence and features that have been annotated on that sequence. In addition to use on NCBI sequence database pages, this viewer is available as an embeddable webpage component. Detailed documentation including an API Reference guide is available for developers wishing to embed the viewer in their own pages.

A utility for computing cDNA-to-Genomic sequence alignments. It is based on a variation of the Needleman-Wunsch global alignment algorithm and specifically accounts for introns and splice signals. Due to this algorithm, Splign is accurate in determining splice sites and tolerant to sequencing errors.

A system for quickly identifying segments of a nucleic acid sequence that may be of vector origin. VecScreen searches a query sequence for segments that match any sequence in a specialized non-redundant vector database (UniVec).


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