Einführung in die Mikrobielle Genomik
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Questions and Answers

Was beschreibt die positive Regulation in der Genexpression?

  • Die Hemmung der Genexpression über Repressoren.
  • Die Überexpression von Genen ohne äußere Einflüsse.
  • Die Aktivierung von Genen durch Induktoren. (correct)
  • Die gleichbleibende Expression aller Gene zu jedem Zeitpunkt.

    • Wie erfolgt die Regulation der Genexpression während der Translation?

  • Durch die Bindung von Transkriptionsfaktoren.
  • Durch Modifikation der DNA-Struktur.
  • Durch Veränderung der mRNA-Sequenz.
  • Durch Regulation der Ribosomenaktivität. (correct)

    • Was ist ein zentrales Merkmal der Oxford Nanopore Minion Technologie?

  • Sie erfordert keine isolierte DNA als Ausgangsmaterial.
  • Sie ermöglicht die Sequenzierung ultralanger Reads. (correct)
  • Sie erzeugt nur kurze DNA-Sequenzen.
  • Sie ist groß und schwer zu transportieren.

    • Was sind Contigs im Kontext der DNA-Sequenzierung?

    <p>Kontinuierliche Sequenzen, die aus überlappenden Reads bestehen.</p> Signup and view all the answers

    Welches Ziel verfolgt das Assembly von Reads?

    <p>Die Erzeugung einer vollständigen Genomsequenz.</p> Signup and view all the answers

    Was studiert die Genomik?

    <p>Die DNA und deren Funktionsweise</p> Signup and view all the answers

    Welches Element spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Zellphysiologie?

    <p>Die Genexpression</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt das Konzept der mikroheterogenität?

    <p>Unterschiede in der DNA-Sequenz zwischen Zellen</p> Signup and view all the answers

    Was tun Bioinformatiker in der Genomik?

    <p>Sie suchen nach Mustern in biologischen Daten.</p> Signup and view all the answers

    Welches Signaltransduktionssystem wird in der Abbildung erwähnt?

    <p>PhoP/PmrAB</p> Signup and view all the answers

    Wie verändert Salmonella seine Genregulationsnetzwerke?

    <p>Nach dem Kontakt mit einem Makrophagen</p> Signup and view all the answers

    Was wird in einem Genomikexperiment typischerweise entworfen?

    <p>Ein Experiment zur Lösung einer biologischen Frage</p> Signup and view all the answers

    Worin besteht die Herausforderung bei der Frage, wie ein Gen „weiß“, wann es ein- oder auszuschalten ist?

    <p>Es ist nicht klar, wie externe Signale verarbeitet werden.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt hauptsächlich ein Genom?

    <p>Es ist der gesamte genetische Code eines Organismus.</p> Signup and view all the answers

    In welchem Teil des Genoms finden sich die Anweisungen für lebenswichtige Prozesse?

    <p>In den Genen, die für Proteine kodieren.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Funktion eines Genoms in einem Organismus?

    <p>Es speichert die genetische Identität und Anweisungen zur Entwicklung.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über Genome ist korrekt?

    <p>Genome können Variationen aufweisen, die zu unterschiedlichen Merkmalen führen.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Moleküle spielt eine zentrale Rolle in der Genexpression?

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

    Warum sind Genome wichtig für die Identifizierung von Individuen?

    <p>Sie sind einzigartig für jeden Organismus und enthalten spezifische genetische Informationen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion haben nicht-kodierende DNA-Bereiche im Genom?

    <p>Sie beeinflussen die Genregulation und haben strukturelle Funktionen.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Beziehung zwischen Genom und Lebensbedingungen?

    <p>Das Genom kann sich anpassen und Veränderungen in den Lebensbedingungen reflektieren.</p> Signup and view all the answers

    Wie groß ist das Genom von E.coli?

    <p>4.5 Mbp</p> Signup and view all the answers

    Welcher Satz beschreibt am besten obligate Anaerobier?

    <p>Sie werden durch O2 vergiftet und benutzen Fermentation.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine Eigenschaft von fakultativen Anaerobiern?

    <p>Sie können mit oder ohne O2 leben.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Kategorien beschreibt Phototrophen?

    <p>Sie beziehen ihre Energie aus Licht.</p> Signup and view all the answers

    Wie nennt man den Prozess, bei dem atmosphärischer Stickstoff in Ammoniak umgewandelt wird?

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

    Welches der folgenden Organismen ist ein Beispiel für Alphaproteobakterien?

    <p>Rhizobium spp.</p> Signup and view all the answers

    Was charakterisiert Gamma-Proteobacteria?

    <p>Sie sind die größte Untergruppe der Proteobacteria.</p> Signup and view all the answers

    Wie funktioniert die metabolische Kooperation zwischen Prokaryoten?

    <p>Prokaryoten nutzen die Abfallprodukte anderer zur Ressourcenoptimierung.</p> Signup and view all the answers

    Wie viele verschiedene Genotypen können in einer E.coli Kultur bei einer Inokulation von einem einzigen Zell entstehen?

    <p>Es können Milliarden von Genotypen entstehen.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Art und Weise, wie Prokaryoten ihre Energie und Kohlenstoff beschaffen können?

    <p>Sie können als Phototrophen, Chemotrophen, Autotrophen und Heterotrophen eingestuft werden.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt den Prozess der Erkennung offener Leserahmen (ORF) am besten?

    <p>Außer ATG können auch GTG und andere Codons als Start verwendet werden.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine Anwendung der Genomik im Bereich der menschlichen Gesundheit?

    <p>Entwicklung von Antibiotika-Resistenztests</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion erfüllt das Peptidoglycan in Bakterienzellen?

    <p>Es sorgt für die Form und schützt die Zelle vor einem Platzen.</p> Signup and view all the answers

    Was spielt eine wichtige Rolle bei der Bewegung von Prokaryoten?

    <p>Das Vorhandensein von Flagellen</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Gruppen zeichnet sich durch extremophile Eigenschaften aus?

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

    Welche Aussage über Antibiotika und bakterielle Zellwände ist richtig?

    <p>Gram-positive Bakterien haben dickere Zellwände aus Peptidoglycan.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Taxis bei Bakterien?

    <p>Die Bewegung in Richtung oder von einem Reiz weg.</p> Signup and view all the answers

    Welche Struktur ermöglichen den Austausch von DNA zwischen Prokaryoten?

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

    Was beschreibt die Rolle von Kapseln bei Prokaryoten?

    <p>Sie schützen die Zellen vor dem Immunsystem des Wirts.</p> Signup and view all the answers

    Wie unterscheiden sich gramnegative von grampositiven Bakterien?

    <p>Gramnegative Bakterien haben weniger Peptidoglycan und eine äußere Membran.</p> Signup and view all the answers

    Wie erfolgt die Fortpflanzung bei Prokaryoten?

    <p>Durch binäre Spaltung.</p> Signup and view all the answers

    Was misst die Fluxbilanzanalyse (FBA)?

    <p>Die Wachstumsgeschwindigkeit basierend auf Reaktionsfluxen.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Eigenschaften ist typisch für Archaea?

    <p>Sie weisen polysaccharidische Zellwände auf.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Rolle von Methanogenen?

    <p>Sie erzeugen Methan als Stoffwechselprodukt.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Einführung in die Mikrobielle Genomik

    • Genom: Der gesamte genetische Inhalt eines Organismus, entscheidend für die Identität und Funktion.
    • Genomik kombiniert Molekular- und Zellbiologie mit klassischer Genetik und Informatik.
    • Genotyp bezieht sich auf die genetische Ausstattung, während der Phänotyp die äußeren Merkmale darstellt.
    • Mikrobielle Genomik untersucht, wie DNA funktioniert und sich in verschiedenen Umgebungen anpasst.

    Genomics-Experiment

    • Forscher entwerfen, führen Experimente durch und publikationen sind wichtig für die Forschung.
    • Bioinformatiker analysieren biologische Daten und identifizieren Muster.
    • Gene werden reguliert, können ständig exprimiert oder kontrollierbar sein (positive/negative Regulation).

    DNA-Sequenzierung

    • Sequenzierung erfolgt durch Isolierung von DNA, Erstellung einer Bibliothek und Zusammenstellung von „Contigs“.
    • Langzeittechnologien wie Oxford Nanopore bieten ultralange Leseabschnitte (>200 kbp).

    Funktionelle Vorhersage/Annotation

    • Tools wie Glimmer, Prokka und AntiSmash zur Vorhersage der Gene mit potenziellen Funktionen.
    • Analyse von wertvollen biologischen Daten für Metabolismusmodelle und Antibiotikaresistenz.

    Anwendungen der Genomik

    • Genomik ist wichtig für menschliche Gesundheit, Landwirtschaft, Biotechnologie und Ökologie.
    • Schaffung nachhaltiger Lösungen wie Bioenergie und natürliche Produktgestaltung.

    Prokaryotische Vielfalt

    • Prokaryoten sind überall verbreitet und gedeihen auch in extremen Umgebungen (z.B. Säure-, Salzwasser).
    • Ein typisches Prokaryot ist unicellulär (0,5 – 5 µm), die Formen variieren (Kokken, Stäbchen, Spiralen).
    • Zellwand bei Bakterien enthält Peptidoglycan, während Archaeen andere Strukturen besitzen.

    Gram-Färbung

    • Klassifizierung von Bakterien: Gram-positive haben dickere Peptidoglykanschichten, während Gram-negative dünnere Wände und äußere Membranen besitzen.
    • Antibiotika zielen auf peptidoglycanhaltige Zellwände ab, was Gram-negative Bakterien resistenter macht.

    Bewegung und Fortpflanzung

    • Prokaryoten zeigen Taxis (Bewegung in Reaktion auf Reize), z.B. Chemotaxis.
    • Fortpflanzung erfolgt durch binäre Spaltung; Mutationen können sich schnell anhäufen und evolutionäre Anpassungen ermöglichen.

    Ernährungs- und Stoffwechselanpassungen

    • Prokaryoten können als Phototrophen, Chemotrophen, Autotrophen oder Heterotrophen klassifiziert werden.
    • Metabolismus abhängig von Sauerstoffverfügbarkeit: obligate Aerobier, obligate Anaerobier und fakultative Anaerobier.

    Metabolische Kooperation

    • Zusammenarbeiten von Prokaryoten nutzt Umweltressourcen effizienter (z.B. Biogasanlagen).
    • Biofilme: Gemeinschaften von Prokaryoten, die sich auf Oberflächen ansiedeln und voneinander profitieren.

    Proteobakterien

    • Gram-negative Bakterien umfassen fototrophe, chemoautotrophe und heterotrophe Typen.
    • Alpha-Proteobakterien: Rhizobium spp. fixieren Stickstoff in Wurzelknöllchen.
    • Gamma-Proteobakterien: Umfasst Escherichia coli, wichtig für das intestinale Mikrobenmilieu.

    Wichtige bemerkenswerte Punkte

    • Prokaryoten sind evolutionär hochentwickelt und leisten bedeutende Beiträge zu Ökosystemen.
    • Mutationsraten sind gering, aber zeitliche Bedeutung durch schnelle Fortpflanzung.
    • Mikrobielle Gemeinschaften über den menschlichen Körper sind kritisch für Gesundheit und Wohlbefinden.

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