Biologie: Bakterielle Konjugation
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Questions and Answers

Welcher Faktor ist entscheidend für die gerichtete Übertragung von DNA bei der Konjugation?

  • Die DNA-Polymerase
  • Das Cytoplasma der Bakterien
  • Die Ribosomen
  • Der Fertilitätsfaktor (correct)

    • Was beschreibt einen Hfr-Stamm während der Konjugation?

  • Ein Bakterium, dessen Fertilitätsfaktor in sein Genom integriert ist (correct)
  • Ein Bakterium mit einem Fertilitätsplasmid ohne zusätzliche Gene
  • Ein Bakterium ohne Fertilitätsfaktor
  • Ein Bakterium, das keine DNA übertragen kann

    • Wie erfolgt die DNA-Übertragung zwischen Bakterienzellen während der Konjugation?

  • Über Plasmabrücken (correct)
  • Durch endozytische Prozesse
  • Durch Osmose
  • Über aktive Transportmechanismen

    • Welche Eigenschaft haben F+ Bakterien im Vergleich zu F- Bakterien?

    <p>F+ Bakterien besitzen ein Fertilitätsplasmid</p> Signup and view all the answers

    Was passiert zufällig während der Phagenvermehrung in einer Bakterienzelle?

    <p>Ein Stück der Bakterien-DNA wird in einen Phagen eingebaut</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion haben Restriktionsenzyme innerhalb der Gentechnologie?

    <p>Sie schneiden DNA an spezifischen Stellen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Rolle von Ligasen in der Gentechnologie?

    <p>Sie verbinden DNA-Fragmente.</p> Signup and view all the answers

    Warum sind Mikroorganismen ideale Klonierungswirte?

    <p>Sie lassen sich leicht kultivieren.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Funktion von Vektoren oder Plasmid-DNA in der Gentechnologie?

    <p>Sie fungieren als Genfähren zur Übertragung von DNA.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage zu den Typen von Restriktionsenzymen ist korrekt?

    <p>Typ III schneidet etwa 20 bis 25 Basenpaare von der Erkennungssequenz entfernt.</p> Signup and view all the answers

    In welchem Prozess sind Klonierungen hauptsächlich beteiligt?

    <p>Genübertragung und Selektion.</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielen DNA-Transfermethoden in der Gentechnologie?

    <p>Sie gewährleisten den Transfers von genetischem Material.</p> Signup and view all the answers

    Welches Merkmal ist nicht typisch für Restriktionsenzyme Typ II?

    <p>Sie schneiden DNA zufällig ohne festgelegte Position.</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht mit der DNA der toten S-Zellen während der Transformation?

    <p>Sie wird von den R-Zellen aufgenommen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine Voraussetzung, um genetischen Austausch nachzuweisen?

    <p>Es sind Merkmalsunterschiede erforderlich.</p> Signup and view all the answers

    Welches ist der erste Schritt im Prozess der chemischen Transformation kompetenter Bakterien?

    <p>Inkubation auf Eis.</p> Signup and view all the answers

    Welche Beschreibung trifft auf eine kompetente Zelle zu?

    <p>Sie kann DNA leicht aufnehmen.</p> Signup and view all the answers

    Wie lange sollte die Inkubation auf Eis während der chemischen Transformation dauern?

    <p>30 Minuten</p> Signup and view all the answers

    Was ist der Effekt eines Hitzeschocks auf die kompetenten E.coli-Zellen?

    <p>Er erleichtert die DNA-Aufnahme.</p> Signup and view all the answers

    Was wird benötigt, nachdem die dabielle Zellen einem Hitzeschock ausgesetzt wurden?

    <p>Die Zugabe von selektivem Medium.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert mit der DNA, wenn die Zelle lysiert wird?

    <p>Die DNA wird durch die Zellwand austreten.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptfunktion von Klonierungsplasmiden?

    <p>Ligation von neuen Sequenzen und deren Vermehrung</p> Signup and view all the answers

    Welche Elemente sind typischerweise in einem Klonierungsvektor enthalten?

    <p>Ein Origin of replication und ein Selektion Marker</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt den Prozess der Transformation in Bakterien?

    <p>Die Aufnahme freier DNA aus der Umwelt</p> Signup and view all the answers

    In Griffiths Experimenten, was geschah, als lebende R-Zellen mit toten S-Zellen kombiniert wurden?

    <p>Die lebenden S-Zellen konnten isoliert werden.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eines der Hauptmerkmale eines Expressionsplasmids?

    <p>Es ist optimiert für die Expression von neuen Sequenzen.</p> Signup and view all the answers

    Welcher Mechanismus beschreibt die Genübertragung von einer Bakterienzelle zu einer anderen über Zellkontakte?

    <p>Konjugation</p> Signup and view all the answers

    Welches dieser Elemente hat nicht die Funktion eines Selektionmarkers?

    <p>Ein gen, das keine klare Identifikation von Transformanten ermöglicht</p> Signup and view all the answers

    Was haben Resistenz-(R-)Plasmide gemeinsam?

    <p>Sie enthalten Gene, die gegen Antibiotika oder Gifte resistent sind.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine charakteristische Eigenschaft von Plasmiden im Vergleich zu Chromosomen?

    <p>Sie replizieren sich unabhängig von der Haupt-DNA.</p> Signup and view all the answers

    Welcher der folgenden Schritte ist kein Teil der Klonierung eines Gens?

    <p>Übersetzung des Klonierten Gens in ein Protein.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert bei der Verwendung von Taq-Polymerase während der PCR, wenn keine Restriktionsschnittstellen hinzugefügt werden?

    <p>Ein A wird an das 5'-Ende des PCR-Produkts angefügt.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Elemente enthält kein Fruchtbarkeitsplasmid?

    <p>Antibiotika-Resistenzgene.</p> Signup and view all the answers

    Welche undurchsichtige DNA-Sequenz ist wahrscheinlich am besten geeignet, um eine Restriktionsschnittstelle zu erstellen?

    <p>5<code>-GAATTC-3</code></p> Signup and view all the answers

    Wie nennt man die Technik des Einfügens von DNA-Fragmenten in Plasmide?

    <p>Ligation.</p> Signup and view all the answers

    Welches Enzym wird oft verwendet, um PCR-Produkte zu amplifieren?

    <p>Taq Polymerase.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt am besten Plasmide?

    <p>Sie können Gene für die Antibiotika-Resistenz tragen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion erfüllt ein Primer in der PCR?

    <p>Er dient als Startpunkt für die DNA-Synthese.</p> Signup and view all the answers

    Bei welchem Schritt in der Klonierung wird das rekombinierte Plasmid erzeugt?

    <p>Bei der Ligation.</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion haben Primer in der PCR?

    <p>Sie sind Startpunkte für die DNA-Polymerase.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Hauptkriterium für die Auswahl von Primern?

    <p>Die Schmelztemperatur sollte zwischen 65°C und 70°C liegen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Temperatur wird beim Denaturierungsprozess der PCR verwendet?

    <p>95°C</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Nukleotide sollten Primer idealerweise lang sein?

    <p>18-30 Nukleotide</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Elemente ist kein Bestandteil eines typischen PCR-Reaktionsansatzes?

    <p>Proteine zur Stabilisierung</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht in der Annealing-Phase der PCR?

    <p>Die Primer binden an die DNA-Template.</p> Signup and view all the answers

    Was bewirkt eine hohe G-C-Basenpaarung in einem Primer?

    <p>Erhöht die Stabilität des Primers durch Wasserstoffbrücken.</p> Signup and view all the answers

    Was ist der Zweck der Ligation in einem Klonierungsprozess?

    <p>Die Enden von Vektoren und Restriktionsprodukten werden verbunden.</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaften sind wichtig für die Primer-Dimer-Bildung zu vermeiden?

    <p>Komplementäre Rückfaltungen in der Struktur.</p> Signup and view all the answers

    Welches Element ist während der Elongierungsphase in der PCR entscheidend?

    <p>DNA-Polymerase</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht während der Denaturierung in der PCR?

    <p>Die DNA-Stränge werden getrennt.</p> Signup and view all the answers

    Wie lange sollte die annealing Temperatur im Verhältnis zur Schmelztemperatur liegen?

    <p>10-15°C niedriger</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion hat die Elektrophorese in der PCR?

    <p>Die Größe der DNA-Fragment wird bestimmt.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Gentechnik - Definition

    • Gentechnik ist die Anwendung moderner molekularbiologischer Methoden zur Änderung der genetischen Eigenschaften von Organismen.
    • "Rekombinante DNA-Technologie" ermöglicht gezielte Re- bzw. Neukombination von Erbinformation.

    Gentechnik - Anwendungsbereiche

    • Herstellung von Proteinen für medizinische und technische Anwendungen
    • Herstellung von transgenen Pflanzen und Tieren
    • Gendiagnostik
    • Somatische Gentherapie
    • CRISPR/Cas9 ist seit 2018 ebenfalls ein Bereich der Gentechnik.

    CRISPR/Cas9

    • CRISPR/Cas9 ist ein weit verbreitetes Immunsystem bei Bakterien und Archaeen, das diese vor Phagen und Plasmiden schützt.
    • crRNAs (CRISPR-assoziierte kurze RNA) werden verwendet, um fremde Nukleinsäuren sequenzspezifisch zu deaktivieren.
    • tracrRNA (trans-codierte kleine RNA) lenkt die Reifung von crRNAs durch die Aktivität der konservierten RNase III und dem CRISPR-assoziierten Cas-Protein.
    • Diese Bestandteile sind essentiell für den Schutz vor fremden DNA.
    • Zwei CRISPR/Cas-Lokalisierungen (CRISPR1, CRISPR2) in Streptococcus pyogenes wurden identifiziert.

    CRISPR/Cas: Erworbene Immunität von Bakterien

    • Spacer werden aus fremdem genetischem Material gewonnen und in den CRISPR-Array eingefügt.
    • Transkription und Verarbeitung von pre-crRNA zu crRNA.
    • Die Fremd-DNA wird gespalten und inaktiviert.

    Werkzeuge der Gentechnologie

    • Spender-DNA (z.B. ein Gen oder eine bestimmte Nukleotidsequenz)
    • Vektor- oder Plasmid-DNA fungiert als Genfähren.
    • Restriktionsenzyme schneiden DNA wie „genetische Scheren“.
    • Ligasen kleben DNA wie „genetische Kleber“.
    • DNA-Transfermethoden transferieren die DNA.
    • Wirtsorganismen beherbergen den Vektor.

    Klonieren

    • Ein Verfahren zur Herstellung genetisch identischer Kopien von DNA-Fragmenten.
    • DNA-Fragmente werden in Plasmide eingefügt, welche in Wirtszellen repliziert werden.
    • Selektion von Zellen, die das rekombinierte Plasmid enthalten.

    Mikroorganismen in der Gentechnik

    • Ideale Mikroorganismen in der Gentechnik sind klein, vermehren sich schnell, ihr Genom ist manipulierbar, und sie sind leicht zu kultivieren.

    Häufig verwendete Klonierungswirte

    • Escherichia coli: gut untersuchte Prokaryoten
    • Bacillus subtilis: einfach zu transformieren
    • Saccharomyces cerevisiae: gut untersuchte eukaryotische Organismen

    Restriktionsenzyme

    • Typ I schneidet die DNA zufällig weit von der Erkennungssequenz entfernt (ATP erforderlich)
    • Typ II schneidet die DNA innerhalb oder direkt an der Erkennungssequenz (kein ATP erforderlich)
    • Typ III schneidet die DNA etwa 20-25 Basenpaare von der Erkennungssequenz entfernt (ATP erforderlich)
    • Typ II Restriktionsendonukleasen erkennen spezifische, oft palindromische, Sequenzen auf der DNA.
    • In der Praxis fungieren Restriktionsenzyme als genetische Scheren.

    Nomenklatur der Restriktionsenzyme

    • Die Nomenklatur von Restriktionsenzymen umfasst die Gattungs- und Artnamen des Bakteriums, dem das Enzym entstammt, den Stamm und eine Nummer, die die Reihenfolge ihrer Entdeckung angibt (z.B., EcoRI).

    Herkunft der Restriktionsenzyme

    • Bakterien verwenden Restriktionsenzyme, um sich gegen virale DNA zu verteidigen (Bakteriophagen).
    • Das Enzym spaltet die fremde DNA.

    Bakterielle Methylierung

    • Bakterien schützen ihre eigene DNA durch Methylierung (Anfügen einer Methylgruppe).
    • Methylierung erfolgt im Bereich, wo es zur Spaltung by Restriktionsenzymes kommt.

    Restriktionsenzyme sind Dimere

    • Restriktionsenzyme bestehen oft aus zwei Untereinheiten (Dimeren), die an die DNA angepasst sind.

    Restriktion - Sticky Ends

    • DNA-Abschnitte mit „klebrigen Enden“ ergeben sich durch Restriktionsenzyme.
    • Diese Form der DNA hat komplementäre Einzelstrang-Aussparungen.

    Restriktion - Glatte Enden

    • DNA-abschnitte mit glatten Enden ergeben sich durch Restriktionsenzyme.

    Isoschizomere

    • Isoschizomere sind verschiedene Restriktionsenzyme, die dieselbe Erkennungs-Sequenz haben, aber unterschiedliche Spaltmuster erzeugen.

    Klonieren eines Gens

    • Verfahren, ein Gen zu klonieren, indem Restriktionsenzyme verwendet werden, um ein Gen von einem Vektor zu erhalten.

    PCR (Polymerase-Kettenreaktion)

    • Eine Methode zur Vervielfältigung spezifischer DNA-Sequenzen in vitro.
    • Primer dienen als Startpunkte für die Polymerase.
    • Desoxynukleotide (dNTPs) werden verwendet, um den neuen Strang zu bilden.
    • DNA-Polymerase kopiert die DNA.

    Schritte der PCR

    • Denaturierung
    • Hybridisierung
    • Polymerisierung

    Nachweis der PCR Reaktion

    • Die resultierenden Fragmente können mittels Elektrophorese nach ihrer Größe und auf dem Gel visualisiert werden.

    Elektrophorese

    • Eine Methode zur Trennung von DNA-Fragmenten nach Größe durch ein elektrisches Feld in einem Gel.
    • DNA-Fragmente wandern zu der Anode in dem Gel.

    Primer

    • Primer sind kurze, synthetische DNA-Sequenzen, die an die Zielsequenz binden, um die DNA-Polymerase den Beginn der Replikation zu signalisieren.
    • Primer sollten eine geeignete Länge (18-30 Nukleotide), eine gleichmäßige Nukleotidverteilung, Basen G oder C am 3'-Ende, keine Hairpin-Loops und Primer-Dimer-Bildung vermeiden, und eine passende Schmelztemperatur aufweisen.
    • Forward- und Reverse-Primer werden verwendet, um einen spezifischen Abschnitt zu vervielfältigen.

    Plasmide zum Klonieren

    • Plasmide sind ringförmige DNA-Moleküle, die sich unabhängig vom Chromosom replizieren.
    • Plasmide enthalten oft Selektionsmarker für das Klonieren.
    • Plasmide enthalten häufig eine Mehrfachklonierungstelle (MCS) mit verschiedenen Restriktionsschnittstellen für die Einfügung anderer DNA-Fragmente.

    Bildung eines rekombinanten Vektors

    • DNA-Fragmente werden durch Restriktionsenzyme geschnitten,
    • Die entstehenden DNA-Fragmente werden an das Plasmid angehängt.
    • Die offenen Enden der DNA werden durch die Ligase verschlossen.

    Genetischer Austausch bei Prokaryoten

    • Transformation: Aufnahme von freier DNA
    • Konjugation: Übertragung von DNA zwischen zwei Zellen
    • Transduktion: Übertragung von Genen durch einen Virus.

    Transformation

    • Aufnahme fremder DNA durch eine Zelle.
    • Vorgehensweise zur chemischen Transformation.
    • Identifizierung erfolgreicher Transformationen mittels Selektion mittels spezifischer Merkmale.

    Blau-Weiß Selektion

    • Ein Verfahren in der Molekularbiologie zur Selektion von Klonen, die ein bestimmtes Gen exprimieren.
    • Das verwendete Gen, LacZ, spaltet ein Substrat, was ein Farbumschlag im Reaktionsmedium zeigt.
    • Bei erfolgreicher Transformation ist der Klon farblos, da ein bestimmter Abschnitt im Gen fehlen.

    Transduktion

    • Übertragung von Genen durch einen Bakteriophagen (Virus).

    Konjugation

    • Übertragung von DNA zwischen zwei Bakterienzellen durch direkten Kontakt.
    • Beteiligung von Plasmiden wie dem F-Plasmid, Resistenzplasmiden und Klonierungsplasmiden.

    Kriterien der Wahl von Primern für die PCR.

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    Description

    Dieser Quiz behandelt grundlegende Aspekte der bakteriellen Konjugation, einschließlich der Schlüsselfaktoren, die die DNA-Übertragung beeinflussen. Es werden Details zu Hfr-Stämmen und den Eigenschaften von F+ und F- Bakterien erläutert. Teste dein Wissen über diesen wichtigen Übertragungsmechanismus in der Mikrobiologie.

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