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Biologie 4 > Backert > Flashcards

Backert Flashcards

1
Q

Definiere den Begriff Gen

A

ist ein Abschnitt der DNA, der die Information zur Synthese einer kodierenden mRNA (Herstellung eines Proteins) oder nicht-kodierende RNAs (tRNA, rRNA oder sRNAa) trägt.

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2
Q

Definiere den Begriff Genom

A

die Gesamtheit aller Gene, die in einem vollständigen (haploiden) Chromosomensatz, beziehungsweise bei Bakterien im Chromosom und bei Viren in der Nukleinsäure enthalten sind.

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3
Q

Definiere den Begriff Operon

A

Mehrere Strukturgene in einer Transkriptionseinheit, die gemeinsam exprimiert und reguliert werden. Bilden eine polycistronische mRNA

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4
Q

Definiere den Begriff Stop-Codon

A

auch Nonsense-Codon genannt, besitzt keine tRNA führt zu Strangabbruch in der Translation und zur Beendigung der Proteinsynthese

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5
Q

Definiere den Begriff Terminator

A

DNA-Sequenz, die das Ende eines Gens oder Operons markiert (z.B. Stem-Loop und Poly-U-Sequenz). Sie führt zu Beendigung der Transkription.

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6
Q

Definiere den Begriff Promotor

A

eine DNA Nukleotid-Sequenz, die die regulierte Expression eines Gens ermöglicht. Der Promotor ist essentieller Bestandteil eines Gens. Er liegt am 5‘-Ende des Gens und somit vor dem codierenden Bereich. Die wichtigste Eigenschaft eines Promotors (RNA-Pol, Sigma-Faktoren), welche den Start der Transkription induzieren. Pribnow-Box (TATA-Box), -35er Sequenz

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7
Q

Definiere den Begriff Operator

A

ein Abschnitt auf einem Operon in der Nähe oder innerhalb des Promotors, an den ein Ragulatorprotein (Repressor oder Aktivator) binden kann. Somit kann die Affinität des Promotors zur RNA-Pol verringert bzw. erhöht werden –> Regulation der Transkription im Operon.
Der Promotor liegt vor dem Operator und ist der Startplatz für die RNA-Polymerase. Bindet ein Repressor an den Operator, wird der Promotor zumindest teilweise verdeckt, so dass die RNA-Polymerase nicht mehr binden kann. Die Transkription ist gehemmt.
Operatoren finden sich nur bei Prokaryoten, nicht bei Eukaryoten.

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8
Q

Definiere den Begriff mRNA

A

Die mRNA (engl. „messenger“, Boten-RNA) enthält alle Informationen zum Aufbau eines Proteins. Diese Information wird im Verlauf der Translation umgesetzt, um das entsprechende Protein zu synthetisieren. Es kodieren jeweils drei aufeinanderfolgende Nukleotide der mRNA (Basentripletts, Codons) eine bestimmte Aminosäure (siehe genetischer Code). Die mRNA wird in 5‘-3‘-Richtungen synthetisiert und abgelesen

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9
Q

Definiere den Begriff Start-Codon

A

Die Translation beginnt mit einem Startcodon (i.d.R. ATG bzw. AUG, kodiert für Methionin). Es gibt auch alternative Startcodons. CUG und UUG, sowie GUG und AUU in Prokaryoten, funktionieren ebenfalls, allerdings mit wesentliche geringerer Effizienz.

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10
Q

Definiere den Begriff Strukturgen

A

generelle Bezeichnung für Gene, deren Genprodukte (Proteine oder RNA) keine regulatorischen Aufgaben bei der Genexpression haben. Sie kodieren stattdessen i.d.R. für Strukturproteine und Enzyme.

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11
Q

Was ist ein Plasmid? (+ 5 typische Eigenschaften)

A

Plasmide sind genetische Elemente, die unabhängig vom Chromosom existieren und replizieren.
Eigenschaften:
- im Cytoplasma, nicht im Nucleoid
- i.d.R.= ringförmige DNA Elemente
- i.d.R. = doppelsträngige DNA
- Größe 1.000 bis ~100.000 Basenpaare
- 1 bis >100 Kopien eines bestimmten
Plasmids pro Zelle
- Replikation ~10x schneller als Chromosom
- bieten Selektionsvorteile für Ihre Wirte in
bestimmten Lebensräumen, sie kodieren z.B.:
Antibiotika- und Schwermetallresistenzen,
Toxine, Enzyme zur Verwertung alternativer
Kohlenstoffquellen etc.
= wichtige Werkzeuge in der Gentechnik/Molekularbiologie

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12
Q

Welche Enzyme können die Superhelikalität verändern, welche davon brauchen Energie und was ist ihr Energieträger?

A

Topoisomerase I = führt Einzelstrangbrüche ein, überspiralisiert die DNA positiv, ATP unabhängig
Topoisomerase II = DNA Gyrase in Bakterien: führt Doppelstrangbrüche ein, überspiralisiert die DNA negativ, verbraucht ATP

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13
Q

Was ist die linking number? Was versteht man unter negativer bzw. positiver Helikalität?

A

Zahl der Kreuzungspunkte bzw. Windungen
in der DNA-Doppelhelix
Linking number α> α0 positive Superhelikalität = Überwindung
Linking number α< α0 negative Superhelikalität = Unterwindung

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14
Q

Definiere den Begriff Topoisomere

A

Beschrieben für supercoiled zirkuläre DNA, haben gleichen chemischen aufbau unterscheiden sich nur in der Geometrie der Doppelhelix (hier durch Verdrillung)

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15
Q

Definiere den Begriff Gyrase

A

ist ein Enzym, das zur Entdrillung der DNA führt und ausschließlich in Bakterien und Archaea vorkommt.

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16
Q

Geben Sie typische Eigenschaften von konjugativen Plasmiden und typische Eigenschaften von Resistenzplasmiden an.

A

F-Plasmide: Fertilitätsplasmide

  • besitzen eine tra Region (Konjugationsfunktionen)
  • können in Chromosom integrieren: Hfr- Stämme (high frequency of recombination)
  • tragen Insertionssequenzen und Transposons

R-Plasmide: Resistenzplasmide

  • besitzen eine tra Region (Komjugationsfunktionen)
  • vermitteln Resistenzen gegen Antibiotika und Schwermetalle
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17
Q

Definiere den Begriff Mutation

A

eine spezifische Sequenzänderung im Genom

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18
Q

Definiere den Begriff Cistron

A

beschreibt bei Prokaryoten eine funktionelle genetische Einheit, die für eine mRNA codiert.
Mehrere Cistrone können von einem Promotor reguliert werden. Man spricht in diesem Fall von einem Operon.

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19
Q

Definiere den Begriff Reversion

A

Zweite Mutation an Stelle der ersten Mutation stellt Genotyp des Wildtyps wieder
her. Die entstandene Mutante ist eine echte Revertante.

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20
Q

Definiere den Begriff Suppression

A

Zweite Mutation an anderer Stelle als die erste Mutation stellt Phänotyp des Wildtyps wieder her.

intragenisch: Zweite Mutation im selben Gen, in dem die erste Mutation liegt. Kann z.B. Leseraster wiederherstellen.
intergenisch: Zweite Mutation in anderem Gen als die erste Mutation.

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21
Q

Definiere den Begriff Ausootrophie

A

Organismen/Mutanten sind auxotroph, wenn sie bestimmte essentielle Substanzen nicht selbstständig synthetisieren können und diese dem Medium
zugesetzt werden müssen.

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22
Q

Gebe die Art der folgenden Punktmutation an:

  • Transversion
  • Transition
  • Deletion
  • Insertion
  • frame shift
A
  • Transversion: Austausch einer Purinbase gegen eine Pyrimidinbase oder umgekehrt: A/GzuT/C bzw. C/TzuA/G
  • Transition: Austausch einer Purinbase gegen eine andere Purinbase bzw. einer Pyrimidinbase gegen eine andere Pyrimidinbase: A↔G bzw. T↔C
    Deletion: Verlust von Basen
    Insertion: Einschübe von Basen
    frame shift(oder Leserasterwechsel = Rasterschub ): Verlust oder Einschub von 1 oder 2 Basen führt zu einer Verschiebung des Leserasters und damit zu einer völlig anderen Proteinsequenz
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23
Q

Beschreiben Sie 3 verschiedene Möglichkeiten zur Erzeugung von Mutatoinen in E.coli Bakterien

A
  • Basenanaloge
  • Chemikalien, die mit der DNA reagieren z.b. Alkylierede Wirkstoffe oder Interkalative Farbstoffe
  • Strahlung
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24
Q

Wie groß ist die thermodynamische Fehlergenauigkeit der Replikation und wie vielfach erhöhen Bakterien diese durch welche Vorgänge?

A

Fehlerraten bei der DNA-Synthese:

  • In Lösung: 10^-2, aus Thermodynamik der Basenpaarung
  • DNA-Polymerase: durch „proof reading“ 10^-6
  • Mismatch Repair: repariert 999 von 1000 Ereignissen = 10^-3
  • In vivo Messung: 10^-8 bis 10^-11
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25
Q

Geben Sie das Prinzip des Fluktuationstests an und was durch ihn bestimmt wird.

A

Prinzip: Entstehung von Mutationen; 10 Kulturen mit immer gleicher Zellzahl, nach Selektion mit Phagen über die Zeit: Bestimmung der Zellzahl (Bild im Skript!)
Hauptaussagen des Experiments:
1. Die meisten Mutationen entstehen zufällig, spontan und ungerichtet!
2. Selektion begünstigt solche Mutanten, die unter Umweltbedingungen einen Vorteil gegenüber Nicht-Mutanten oder anderen Mutanten haben!

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26
Q

Geben Sie drei Mutationen in einem Strukturgen an, die mit großer Wahrscheinlichkeit zu einem neuen Phänotyp führen.

A
  • Punktmutationen: Unterscheidung von Punkmutationen nach Art der Veränderung von Codons (1., 2. oder 3. Stelle)
  • Segmentmutationen: Größere Deletionen, Insertionen, Inversionen und Duplikationen von längeren DNA-Sequenzen sind umfangreichere Veränderungen, bei denen in der Regel keine Rückmutation stattfindet.
  • Spontane Leserastermutationen: DNA-Abschnitt mit Wiederholungen von GC-Folgen: Lücken, die bei der Replikation, der Rekombination oder der Reparatur auftreten können
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27
Q

Geben Sie fünf verschiedene Möglichkeiten zur Reparatur von Fehlpaarungen oder DNA Schäden an.

A
  • Proof reading: 3‘-5‘-Exonuclease Aktivität bei vielen DNA-Polymerasen korrigiDiestert mögliche Fehler sofort nach dem Einbau
  • Mismatch-Reparatur: Reparaturweg über MutH, MutL, MutS, Helicase, DNA-Pol., Ligase etc.
  • Basen-Exzisionsreparatur: Reparaturweg über Uracil DNA-Glycosylase, AP-Endonuklease, dRPase (Desoxyribophospho-Diesterase), DNA-Pol., Ligase
  • Photo-Reaktivierung: Reparatur von Pyrimidin-Dimeren durch Photolyase
  • Nucleotid-Exzisionsreparatur: Reparatur von Pyrimidin-Dimeren durch UvrA, UvrB, Uvr, UvrD, MfD und DNA-Pol
  • Rekombinative Reparatur: Reparatur von Pyrimidin-Dimeren durch RecA-abhängigen Rekombinationssignalwegen
  • SOS-Antwort: allg. Reaktion der Zelle auf DNA-Schäden (über LexA, RecA). Schnell-Reparatur durch Anschalten der DNA-Reparaturgene UvrA und UmuD
28
Q

Welche Vorgänge werden durch Induktion des SOS Systems eingeleitet und wodurch wird die Induktion hervorgerufen?

A

Das bakterielle SOS-System wird von Prophagen (Bakteriophagen) des Lambda-Phagen opportunistisch ausgenutzt. Nach Schädigung lysogener Bakterienzellen wird auch das den lysogenen Zustand aufrechterhaltende Lambda-Repressorprotein durch recA-Protein gespalten und damit die Prophageninduktion eingeleitet.

29
Q

Was sind die sog. AP-Stellen?

A
  • Fehlenden Basen = AP-Stellen
  • Apurin- oder Apyrimidin-Stellen werden als AP-Stellen bezeichnet!
  • Erzeugt durch DNA-Glycosylase
30
Q

Was verstehen wir unter der A-Regel?

A

Bei der Replikation baut die DNA-Polymerase gegenüber AP-Stellen bevorzugt Adenin-Nucleotide ein

31
Q

Schildern Sie, wie es durch UV-Bestrahlung zu Mutationen kommen kann.

A
  • UV-Schäden an der DNA treten gehäuft an benachbarten Pyrimidinresten auf
  • 2 Beispiele: Thymidin-Dimere und Thymin-Cytosin(6-4) Produkt (Bild in Skript)
  • diese „verzerren“ die DNA-Helixstruktur
32
Q

Reparaturmechanismen bei UV-Schäden

A
  1. Nucleotid-Exzision
  2. rekombinative Reparatur
  3. Photoreaktivierung
33
Q

Beschreiben Sie 3 morphologische Formen von Viren/Bakteriophagen.

A

Capside sind streng symmetrisch aufgebaut═> helikale oder icosahedrale Symmetrie
Icosaeder:
• symmetrisch und fast kugelförmig
• effektivste Form der Anordnung von Untereinheiten in einer Hülle
Hüllen von Verionen
Hüllen sind Membranstrukturen, die das Nucleocapsid umgeben
• bestehen aus Lipid-Doppelschicht mit Proteinen (meist Glycoproteine)

34
Q

Geben Sie wenigstens fünf der sieben Klassen von Viren aus der Einteilung nach der Genexpression an.

A 
Klasse 1 und 7 ds DNA + und – Viren 
Klasse 2 ss DNA (+) Viren 
Klasse 3 dsRNA + und – Viren 
Klasse 4 ssRNA (+) Viren
Klasse 5 ssRNA (-) Viren 
Klasse 6 ssRNA(+) Retrovirus (RT)
35
Q

Geben Sie fünf Strukturen an, die zum T4 Phagenpartikel gehören. (Bild)

A 
1-Kopf
2-Schwanz
3-DNA
4-Kapsid
5-Kragen
6-Schwanzstück
7-Schwanzfasern
8-Spikes
9-Grundplatte
36
Q

Geben Sie fünf Stadien eines kompletten Infektionszyklus eines lytischen Phagen an.

A 
Bindung 
Injektion 
Virale DNA wird repliziert 
Hüllprotein synthetisiert /Virus Partikel strukturiert 
Lyse
37
Q

Beschreiben Sie die sog. Einstufenwachstumskurve von Phagen. (Bild)

A

Eclipse: Trennung der Nucleinsäure von der Proteinhülle.Infektionsvermögen verschwindet.
Reifung: Verpackung neu synthetisierter Nucleinsäure-Moleküle in neu synthetisierte Proteinhüll-Moleküle
Dauer der Virusreplikation: 20 – 60 Minuten

38
Q

Geben Sie drei Replikationsmechanismen von Phagengenomen an und nennen Sie für jedes einen Beispiel-Phagen

A 
-dsDNA: Bakteriophagen T4, Gama 
„rolling circle“- Replikation
-ssDNA: Bacteriophagen sigmaX174, M13
„rolling circle“ - Replikation
-dsDNA: Bakteriophage T7
bidirektionale Replikation
-Integration der -DNA und
Regulation des lysogenen Zyklus
39
Q

Was verstehen wir unter vertikalem und horizontalem Gentransfer?

A

Vertikal: Klassische Vererbung von einer Elterngeneration auf die Nachkommen, entweder mit Mendel’scher Vererbung oder mit phänotypischer Konstanz.
Horizontal/Lateral: Weitergabe von genetischem Material über Artgrenzen hinweg. Keine phänotypische Konstanz, sondern sprunghafte Veränderung von Eigenschaften

40
Q

Wie kommt der unterschiedliche GC-Gehalt in diversen Bakterien zustande und welche Rolle spielt er bei der Untersuchung von DNA Transferereignissen?

A 
deutliche Unterschiede im GC-Gehalt können ein Hinweis auf horizontalen/lateralen Gentransfer sein.
Streptomyces coelicolor (72%) Methanosphaera stadtmanae (27%)
41
Q

Beschreiben Sie 3 bedeutende horizontale DNA-Transferereignisse von Bakterien in Eukaryonten, die für die Evolution bedeutsam sind.

A
  1. Endosymbionten: Mitochondrien Chloroplasten
  2. Agrobakterien: in höheren Pflanzen
  3. Bartonellen: in Säugetierzellen
42
Q

Benennen Sie die 3 Hauptmöglichkeiten der aktiven Übertragung bakterieller DNA und geben Sie den Übertragungsweg an.

A
  1. Transformation = freie DNA
  2. Transduktion = Phagen-vermittelt
  3. Konjugation = „sexuell“ Plasmid-vermittelt; alle Wege genauer im Skript
43
Q

Welche 3 grundlegenden Möglichkeiten haben Bakterien, ihre DNA in die extrazelluläre Umgebung freizusetzen?

A
  1. Passive Freisetzung von DNA aus Bakterien, die abgestorben sind
  2. Aktive Freisetzung von DNA aus Bakterien (Streptococcus pneumoniae), vermittelt durch sog. „Brudermord“. Kompetente Bakterien exprimieren Mureinhydrolasen, die nicht-kompetente Zellen lysieren können und damit deren DNA freisetzen, die sie dann aufnehmen
  3. Aktive Freisetzung von DNA aus Bakterien, vermittelt durch ein Typ IV-Sekretionssystem (z.B. in Neisseria gonorrhoeae)
44
Q

Beschreiben Sie die Schritte der natürlichen Transformation in Gram-positiven Bakterien und benennen Sie die daran beteiligten Faktoren

A 
ComGC = Transformationspilus
ComGB / ComGA = stab. Pilus
ComEA = DNA-Rezeptor
EndA = Nuklease, degradiert 1 Strang
ComEC = Transmembranpore
ComFA = ATP-abh. Translokase
DANACH ssDNA-Strang wird aufgenommen
45
Q

Beschreiben Sie wesentliche Vorgänge, die zur allgemeinen Transduktion nötig sind.

A

Übertragung von Bakterien-DNA durch einen virulenten Bakteriophagen.
Dabei werden beliebige Wirtsgene übertragen. Im Viruscapsid befindet sich durch “ein Versehen” nur Wirts-DNA, keine Virus-Nukleinsäure. Der Phage kann zwar eine Zelle infizieren, sich aber nicht vermehren. Wird chromosomale DNA übertragen, rekombiniert sie sich mit der DNA der infizierten Zelle. Ist die DNA die eines Plasmids, kann sie repliziert werden und bleibt erhalten.

46
Q

Welche Rolle spielen Typ IV-Sekretionssysteme für Gramnegative Bakterien? Benennen Sie 3 wichtige Funktionen.

A
  • Ausschleusung von DNA (z.B. Neisserien)
  • Konjugation von Plasmiden (z.B. F-Plasmid in E.coli oder Resistenzplasmide)
  • Konjugation von chromosomaler DNA (z.B. E.coli Hfr-Stämme)
  • Natürliche DNA-Transformationskompetenz (C.jejuni, H.pylori)
  • Sekretion von Proteinen (Bartonella)
  • Transfer von DNA in Säugetierzellen (Bartonella)
  • Transfer von DNA in Pflanzenzellen (Agrobacterium)
47
Q

Geben Sie wenigstens 4 Eigenschaften an, die eine E.coli Donor-Zelle bei der Konjugation ausmachen.

A
  • Donor-Bakterium muss ein konjugatives Plasmid besitzen (entweder extrachromosomal oder im Chromosom eingebaut, z.B. Hfr)
  • Bakterium muss somit z.B. F-plus sein
  • trägt eine sog Tra-Region (Typ-IV-Sekretionssystem)
  • eigener Origin für die Replikation nötig
  • ori T und Nicking Enzym müssen vorhanden sein
  • der Rezipient muss F-minus sein
  • enger Kontakt zum Rezipienten
  • Ausbildung F-Pilus muss erfolgen
48
Q

Wie kommen unterschiedliche E.coli hfr Stämme zustande und welche genetischen Komponenten sind daran beteiligt?

A

Durch Integration des F-Plasmids in das Genom von E. coli und Die Integration erfolgt an
Insertionselementen (IS) mit Hilfe der Rekombination

Die replikation erfolgt nach einer Konjugation, bei der der Zellkontakt durch einen Sex-Pilus (auch F-Pilus genannt) vermittelt wird. Anschließend erfolgt der Transfer der DNA über eine Zytoplasmabrücke von einem Zytosol in das Nächste. Bei Mycobacterium smegmatis wurde ein anderer Mechanismus des DNA-Transfers beschrieben

49
Q

Geben Sie wenigstens fünf genetische Elemente an, die auf dem F-Plasmid kodiert sind.

A

Allgemeine Funktionen:

  • Replikation: Bereich des Plasmids, der die Replikation kontrolliert (Rep-Protein) und den Replikationsursprung (sog ori V) enthält
  • weitere Gene auf Plasmiden kontrollieren die Kopienzahl, sowie die Verteilung auf die Tochterzellen

Konjugative Funktionen:

  • zwei ori’s: oriTàKonjugation
  • enthalten tra Gene zur Übertragung der Plasmids auf andere Zelle
  • geringe Kopienzahlen: 2-3/Zelle
  • F-Plasmide: können ins Chromosom
  • integrieren: Hfr-tämmeàbrauchen Insertionssequenzen (IS-Elemente)
50
Q

Wie kann die Konjugation zur Genkartierung von bakteriellen Chromosomen genutzt werden?

A

Die Konjugation wird zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterbrochen und die transferierte
DNA über die Zeit analysiert.

51
Q

Beschreiben Sie 2 Hauptmechanismen der Rekombination.

A

homologe Rekombination
Austausch von DNA-Abschnitten mit gleicher oder sehr ähnlicher Nukleotid-Sequenz (homolog); meist längere Sequenzabschnitte involviert

spezifische Rekombination
erfolgt über definierte, kurze Nukleotid-Sequenz; muss nicht unbedingt sehr ähnlich sein
- Integration von -DNA in E. coli

52
Q

Benennen Sie drei Modelle der homologen Rekombination und ihre Unterschiede.

A

nach Holliday
nach Meselson-Radding
nach Szostak

Bei Szostaks Modell entstehen zwei Holliday-junctions und es wird durch einen doppelstrangbruch eingeleitet
Das Holliday Modell ist der Mechanismus der homologen Rekombination.RecA bewirkt den Austausch der Stränge, und RuvAB die Migration

53
Q

Benennen Sie fünf wichtige an der Rekombination in E. coli beteiligte Proteine.

A 
recA
pyrF
purE
thrA
proA
metA
lac
cysG
54
Q

Definieren Sie einen „hot spot“ der Rekombination und benennen Sie die daran beteiligten Proteine und Sequenzen.

A

in E. coli alle 5 -10 kbp (statt statistisch alle 65.536 Bp) regt die Rekombination in seiner Umgebung an&raquo_space;> sind „hot-spots“ der Rekombination
Chi-Sequenz:
5´ GCTGGTGG 3´
3´ CGACCACC 5´
= 8 bp; asymmetrische Sequenz
Angriffsstelle für sog. RecBCD-Enzyme: Endonuclease, Helikase, ATPase

55
Q

Geben Sie die Teilschritte der Rekombination nach Meselson & Radding an.

A

Bild siehe Skript

56
Q

Geben Sie die Teilschritte der Rekombination nach Szostak an.

A

Bild siehe Skript

57
Q

Nennen Sie 4 wichtige Funktionen der DNA-Rekombination in Zellen.

A

Genom-Integrität –> DNA-Reparatur
bGenom-Plastizität –> lateraler Gentransfer
korrekte DNA-Replikation –> Auflösung von „arretierten“Replikationsgabeln
Genom-Umlagerungen –> z.B. Inversionen(„DNA rearrangements“)
Anwendung in Gentechnik –> z.B. Herstellung „knockouts“

58
Q

Beschreiben Sie wichtige Eigenschaften und Funktion von RecA.

A

agiert als Protease in SOS-Reparatur (LexA)- bindet aber auch an ssDNA
- hat mehr als eine DNA-Bindungsstelle und kann so 1 Einzelstrang sowie 1 Doppelstrang
zusammenhalten > rekombinative Struktur(Formierung > Tripel-Helix)

59
Q

Was sind Klasse-I und Klasse-II Transposons?

A

Klasse-I Retroelemente: mobile Zwischenstufe = RNA
1. Virale Gruppe: Retroviren ähnlich, Reverse Transkriptase RT,
long terminal repeats (LTRs),LINEs (long interspersed repetitive elements):
RT, keine LTRs, transkribiert durch RNA-Pol-II
2. Nicht-Virale Gruppe: keine RT, transkribiert durch RNA-Pol-III

Klasse-II (DNA-Transposons) – besitzen mobile DNA-Zwischenstufe

  • sog. „cut and paste” Mech. (ausschneiden & zusammensetzen)
  • replikative Form (= komplex)
60
Q

Geben Sie die drei Klassen bakterieller springender Gene(Transposon)und ihre Unterscheidungsmerkmale an.

A

Insertionselemente (IS-Elemente)
einfachste Art von mobilen genetischen Elementen
Transposons (2 Klassen)

61
Q

Beschreiben Sie zwei Transpositionsmechanismen und

nennen Sie die involvierten Zwischenstufen.

A

Der konservativen Transposition (wurde zuerst aufgelöst und dann wiederaufgebaut und entsteht am Ende nur eine Transposons) und der replikativen Transposition (Kointegrat dann wurde aufgelöst und die Anzahl der Transposons vermehrt)

62
Q

Beschreiben Sie die Hauptschritte, welche für die Klonierung von DNA notwendig sind.

A
  • Isolation von DNA (genomisch oder cDNA) und Plasmid-DNA
  • Schneiden der DNA und des Plasmids mit einem Restriktionsenzym
  • Ligation von DNA-Fragmenten mit der Plasmid-DNA
  • Transformation von Bakterien mit rekombinantem Plasmid
  • Selektion von Bakterienklonen, welche ein Plasmid aufgenommen haben
  • Isolierung des Klons mit dem gesuchten DNA-Fragment
63
Q

Welche 3 Typen von Restriktionsenzymen gibt es und durch welche Merkmale sind sie charakterisiert?

A

Typ I schneidet die DNA an einer zufälligen Stelle
weit von der Erkennungssequenz entfernt.
Benötigt ATP.
Typ II schneidet die DNA innerhalb oder in
unmittelbarer Nähe der Erkennungssequenz.
Benötigt kein ATP.
Typ III schneidet die DNA etwa 20 bis 25 Basenpaare von der Erkennungssequenz entfernt.
Benötigt ATP.

64
Q

Was sind Isoschizomere?

A

Paare oder Gruppen von Restriktionsenzymen bezeichnet, welche spezifisch die gleiche Nukleotidsequenz erkennen und diese in gleicher Weise spalten. Sie erzeugen identische Fragmente bei einem Restriktionsverdau, da die Restriktionsstellen identisch sind.

65
Q

Welche Kriterien werden zur Auswahl von Primern für die PCR verwendet?

A
  • i.d.R. 18-30 Nukleotide lang
  • Gleichmäßige Verteilung der Nukleotide AGCT (im Idealfall: 1:1:1:1)
  • Basen „G“ oder „C“ am 3´-Ende
  • Keine Hairpin-loops (komplementäre Rückfaltungen)
  • Primer-Dimer Bildung sollte ausgeschlossen sein
  • Schmelztemperatur zwischen ~65°C-70°C;
  • Annealing-Temperatur sollte 10-15°C niedriger liegen
66
Q

Was verstehen wir unter „Blau-Weiß“-Selektion in der Gentechnik?

A

Das Ziel der Blau-Weiß-Selektion ist die Identifikation transgener Bakterien mit gewünschten Modifikationen.. Für die Bestimmung Plasmid-enthaltender Bakterien tragen die Plasmide ein Gen, welches eine Antibiotikaresistenz vermittelt, die der verwendete Bakterienstamm nicht bereits selbst besitzt. Kultiviert man die Bakterien auf einem Kulturmedium mit dem zur Resistenz passenden Antibiotikum, so überleben dort idealerweise nur diejenigen Bakterien, die ein Plasmid aufgenommen haben. Für die Blau-Weiß-Selektion werden bestimmte Plasmide als Vektoren verwendet, die an der Position zur Insertion des Transgens in das Plasmid (an der Multiple Cloning Site) das Gen für eine β-Galactosidase (lacZ-Gen) enthalten. Das Gen für die Galactosidase wird als Reportergen verwendet. Die Galactosidase ist eine Glycosidase und kann den gelben Farbstoff XGal in einen blauen Farbstoff und Galactose spalten. Bei Verwendung von XGal im Kulturmedium entsteht etwa eine Stunde nach der Induktion durch die in den Bakterien enthaltene Galactosidase ein blauer Farbstoff. Bei den transgenen Organismen ist dagegen die Galactosidase inaktiviert, wodurch deren Kolonien ungefärbt bleiben und sie anhand ihrer fehlenden Färbung isoliert werden können.

67
Q

Welche „Zutaten“ benötigen wir, um eine PCR-Reaktion erfolgreich durchführen zu können?

A
  • Denaturierung
    Bei 95°C wird die doppelsträngige DNA, die vervielfältigt werden soll, gespalten.
  • Hybridisierung
    Die beiden Primer-Moleküle, die schon vorher zugesetzt worden sind, lagern sich bei 60°C an die Einzelstränge an.
  • Polymerisierung
    Eine DNA-Polymerase synthetisiert, ausgehend von den Primern, bei 72°C die komplementären DNA-Stränge. Auf diese Weise werden aus der zu untersuchenden DNA zwei identische doppelsträngige DNA-Moleküle. Jetzt geht es weiter mit Schritt 1, dann wieder mit Schritt 2 und so fort.
  • Thermocycler
    Ein ganzer Zyklus dauert nur wenige Minuten, weil man heute programmierbare Geräte einsetzt, so genannte Thermocycler, die die PCR quasi von selbst durchführen. Nach 30 solcher Zyklen hat man bereits 1 Milliarde DNA-Kopien aus der ursprünglichen DNA gefertigt.

Biologie 4 (2 decks)

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