Gentechnik und Bakterien
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Questions and Answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten die Funktion von Plasmiden in Bakterien?

  • Sie sind kleine, ringförmige DNA-Moleküle, die außerhalb des Chromosoms existieren und Resistenzgene tragen können. (correct)
  • Sie sind zelluläre Organellen, die für die Energieproduktion in Bakterien verantwortlich sind.
  • Sie dienen als Hauptchromosom der Bakterienzelle und enthalten alle lebensnotwendigen Gene.
  • Sie sind Proteinkomplexe, die bei der Translation von mRNA eine Rolle spielen.

Welche der folgenden natürlichen Methoden des Gentransfers wird durch die Übertragung von DNA durch Viren charakterisiert?

  • Translation
  • Konjugation
  • Transduktion (correct)
  • Transformation

Welche der folgenden Methoden wird verwendet, um Bakterien durch Anwendung eines elektrischen Feldes gentechnisch zu verändern?

  • Konjugation
  • Transformation mit CaCl2
  • Elektroporation (correct)
  • Transduktion

Was ist ein Multiple Cloning Site (MCS) auf einem Plasmid-Vektor?

<p>Ein Abschnitt mit vielen Restriktionsenzym-Schnittstellen, der das Einfügen von Fremd-DNA erleichtert. (D)</p> Signup and view all the answers

Bei der PCR, welche der folgenden Zutaten bestimmt den spezifischen DNA-Abschnitt, der vervielfältigt wird?

<p>Primer (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Funktionen, die in der natürlichen DNA-Replikation vorkommen, werden NICHT direkt in der PCR benötigt?

<p>Entwindung der DNA-Doppelhelix durch Helikase (C)</p> Signup and view all the answers

In einem PCR-Zyklus, welche Temperatur wird typischerweise für die Denaturierung der DNA verwendet?

<p>94 °C (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Enzym wird in der PCR verwendet, um neue DNA-Stränge zu synthetisieren?

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

Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten die Wirkungsweise von β-Lactam-Antibiotika?

<p>Sie stören den Aufbau der bakteriellen Zellwand, indem sie die Quervernetzung von Peptidoglykanen blockieren. (B)</p> Signup and view all the answers

Wie tragen Plasmide zur Antibiotikaresistenz bei Bakterien bei?

<p>Plasmide können Resistenzgene tragen, die es Bakterien ermöglichen, Antibiotika abzubauen, zu inaktivieren oder aus der Zelle zu transportieren. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden gentechnischen Methoden wird verwendet, um DNA zu vervielfältigen?

<p>Polymerase-Kettenreaktion (PCR) (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten die Funktion von Restriktionsenzymen in der Gentechnik?

<p>Sie schneiden DNA an spezifischen Erkennungssequenzen. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Hauptunterschied zwischen somatischer und Keimbahn-Gentherapie?

<p>Somatische Gentherapie verändert nur Körperzellen, während Keimbahn-Gentherapie auch die genetische Information der Nachkommen beeinflusst. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Anwendungen ist NICHT das Ergebnis gentechnischer Verfahren?

<p>Direkte Bekämpfung von Virusinfektionen durch Antibiotika (B)</p> Signup and view all the answers

Wie funktioniert CRISPR/Cas9 im Wesentlichen?

<p>Es ermöglicht das gezielte Schneiden und Verändern von DNA an spezifischen Stellen im Genom. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Bedeutung von Plasmiden in der Gentechnik?

<p>Sie sind Träger, um Gene in Bakterien einzuschleusen. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wirken Beta-Lactam-Antibiotika auf Bakterien während der Zellteilung?

<p>Durch die Unterbindung der Vernetzung von Peptidoglykanen in der Zellwand. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten die Funktion von Beta-Lactamasen?

<p>Sie öffnen den Beta-Lactam-Ring von Antibiotika und machen diese unwirksam. (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher der genannten Mechanismen ist KEIN Resistenzmechanismus von Bakterien gegenüber Beta-Lactam-Antibiotika?

<p>Veränderung der Ribosomenstruktur. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die genetische Information zur Bildung von Beta-Lactamasen typischerweise in Bakterien weitergegeben?

<p>Chromosomal oder plasmidal. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten den Wirkmechanismus von Penicillinen und Cephalosporinen?

<p>Sie hemmen die Zellwandsynthese, was zur Lyse der Bakterienzelle führt. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Hauptunterschied zwischen Penicillinasen, Cephalosporinasen und Carbapenemasen?

<p>Die Art der Beta-Lactam-Antibiotika, die sie inaktivieren. (B)</p> Signup and view all the answers

Ein Bakterium zeigt Resistenz gegenüber Penicillin. Welcher der folgenden Mechanismen ist am wahrscheinlichsten die Ursache?

<p>Synthese von Beta-Lactamase. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Konsequenz hat die Öffnung des Beta-Lactam-Rings durch Beta-Lactamase für das Antibiotikum?

<p>Das Antibiotikum wird abgebaut und verliert seine Fähigkeit, die Zellwandsynthese zu hemmen. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten die Wirkungsweise von Penicillinen?

<p>Sie stören die Zellwandsynthese und verhindern so die Vermehrung von Bakterien. (B)</p> Signup and view all the answers

Wie wirken Tetracycline auf Bakterien?

<p>Sie verhindern die Proteinbiosynthese, indem sie an bakterielle Ribosomen binden. (D)</p> Signup and view all the answers

Welchen Effekt hat die Verhinderung der Nukleotidherstellung durch Sulfonamide auf Bakterien?

<p>Es kann keine Replikation und damit keine Vermehrung der Bakterien stattfinden. (C)</p> Signup and view all the answers

Was sind Plasmide und welche Rolle spielen sie bei der Ausbreitung von Resistenzen?

<p>Plasmide sind extrachromosomale DNA-Moleküle, die Resistenzgene tragen und leicht übertragen werden können. (D)</p> Signup and view all the answers

Was versteht man unter 'Gentaxis' im Zusammenhang mit der Ausbreitung von Resistenzgenen?

<p>Die Übertragung von Plasmiden, die Resistenzgene enthalten, zwischen Bakterien. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Strukturen ermöglicht den direkten Austausch von genetischem Material während der Konjugation zwischen Bakterien?

<p>Plasmabrücke (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Hauptunterschied zwischen einer Spenderzelle (F+) und einer Empfängerzelle (F-) im Prozess der Konjugation?

<p>Die Spenderzelle besitzt das Plasmid mit dem F-Faktor, während die Empfängerzelle dieses nicht besitzt. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie unterscheiden sich Konjugation und Transduktion als natürliche Methoden des Gentransfers bei Bakterien?

<p>Konjugation erfordert direkten Zell-zu-Zell-Kontakt, während Transduktion durch Viren vermittelt wird. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Auswirkung hat das Erhitzen auf die DNA-Doppelhelix im Kontext der PCR?

<p>Es führt zur Denaturierung der DNA, wodurch Einzelstränge entstehen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Enzyme, die bei der natürlichen DNA-Replikation eine Rolle spielen, werden durch die PCR überflüssig?

<p>Helikase und Primase (D)</p> Signup and view all the answers

Bei welcher Temperatur findet die Hybridisierung der Primer an die Einzelstränge während der PCR typischerweise statt?

<p>Bei 50-60°C (C)</p> Signup and view all the answers

In welcher Richtung synthetisiert die DNA-Polymerase neue DNA-Stränge während der PCR?

<p>In 5' -&gt; 3' Richtung (C)</p> Signup and view all the answers

Welche besondere Eigenschaft besitzt die DNA-Polymerase, die in der PCR verwendet wird?

<p>Sie ist thermostabil und übersteht hohe Temperaturen ohne zu denaturieren. (D)</p> Signup and view all the answers

Aus welcher Quelle wird die hitzestabile DNA-Polymerase für die PCR gewonnen, welche auch Namensgeber war?

<p>Thermus aquaticus (D)</p> Signup and view all the answers

Welche drei Schritte werden in einem PCR-Zyklus wiederholt durchgeführt?

<p>Denaturierung, Hybridisierung, Elongation (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Endprodukt nach mehreren Zyklen der PCR?

<p>Eine exponentielle Vervielfältigung des gewünschten DNA-Fragments. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten den Zweck der Denaturierung im PCR-Prozess?

<p>Die DNA-Doppelstränge in Einzelstränge aufzutrennen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielen Primer im PCR-Prozess?

<p>Sie dienen als Startpunkte für die DNA-Synthese. (B)</p> Signup and view all the answers

Wie viele DNA-Moleküle entstehen nach 3 PCR-Zyklen, wenn man mit einem einzelnen DNA-Molekül beginnt?

<p>8 (B)</p> Signup and view all the answers

Warum entstehen bei der PCR keine Okazaki-Fragmente, obwohl auch hier DNA repliziert wird?

<p>Weil die Primer die zu replizierende Region begrenzen und somit eine kontinuierliche Replikation ermöglichen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Primer bei der PCR ist korrekt?

<p>Für jeden DNA-Strang wird ein spezifischer Primer benötigt. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Hauptgrund dafür, dass die ersten DNA-Kopien in der PCR oft länger sind als das gewünschte Zielfragment?

<p>Die Primer bestimmen nur die Startpunkte der Replikation, nicht aber die Endpunkte. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Anwendungen profitiert am meisten von der Polymerase-Kettenreaktion (PCR)?

<p>Vervielfältigung spezifischer DNA-Abschnitte für weitere Analysen. (C)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht typischerweise mit der DNA nach der Durchführung von etwa 35 PCR-Zyklen?

<p>Sie wird für weitere Analysen durch beispielsweise Gelelektrophorese vorbereitet. (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Antibiotika

Substanzen, die das Wachstum von Bakterien hemmen oder sie abtöten.

Wirkungsweise von Antibiotika

Viele Antibiotika wirken, indem sie spezifische Enzyme oder Strukturen in Bakterien angreifen, die für deren Funktion lebensnotwendig sind.

Antibiotikaresistenz

Mechanismus, durch den Bakterien unempfindlich gegen Antibiotika werden, z.B. durch Veränderung des Zielenzyms oder durch Abbau des Antibiotikums.

Plasmid

Ein ringförmiges DNA-Molekül in Bakterien, das Gene trägt und zwischen Bakterien übertragen werden kann.

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β-Lactam-Antibiotika

Eine Familie von Antibiotika, die einen Beta-Lactam-Ring enthalten und die Zellwandsynthese von Bakterien hemmen.

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PCR (Polymerase-Kettenreaktion)

Methode zur Vervielfältigung von DNA-Abschnitten.

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Gentest

Ein Test zur Analyse der genetischen Ausstattung einer Person.

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Gentherapie

Verfahren zur gezielten Veränderung des Erbguts von Zellen.

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Penicilline

Stören die Zellwandsynthese und verhindern die Vermehrung von Bakterien.

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Chinolone

Verhindern die DNA-Replikation und somit die Vermehrung von Bakterien.

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Sulfonamide

Verhindern die Herstellung von Nukleotiden, was die Replikation stoppt.

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Tetracycline

Binden an Ribosomen und stoppen die Proteinbiosynthese, was zum Erliegen des Stoffwechsels führt.

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Vektoren (Gentaxis)

Überträger von Resistenzgenen zwischen Bakterien.

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Spenderzelle (F+-Zelle)

Zelle, die ein Plasmid (F-Faktor) besitzt und DNA übertragen kann.

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Empfängerzelle (F--Zelle)

Zelle, die kein Plasmid (F-Faktor) besitzt und DNA empfängt.

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Was ist ein B-Lactam-Ring?

Grundstruktur von Penicillinen und Cephalosporinen.

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Wie wirken Penicilline und Cephalosporine?

Sie wirken bakterizid während der Zellteilung, indem sie die Vernetzung von Peptidoglykanen verhindern.

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Was sind Peptidoglykane?

Bestandteile der bakteriellen Zellwand, auch Mureine genannt.

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Resistenzmechanismen gegen Beta-Lactam-Antibiotika

Drei Hauptmechanismen: Unempfindliche Penicillin-Bindeproteine, Membranveränderungen und die Bildung von B-Lactamasen.

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Was sind B-Lactamasen?

Enzyme, die den B-Lactam-Ring öffnen und die Präparate unwirksam machen.

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Wie wird die Information zur B-Lactamase-Bildung weitergegeben?

Die genetische Information zur Bildung dieser Enzyme wird chromosomal oder plasmidal vererbt.

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Wirkort von Antibiotika: Zellwandsynthese

Stören die Zellwandsynthese und verhindern so die Vermehrung von Bakterien.

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Wie wirken Antibiotika an Ribosomen?

Binden an bakterielle Ribosomen und verhindern so die Proteinbiosynthese.

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Gentransfer (Transduktion)

Übertragung von Resistenzgenen zwischen Bakterien

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Transformation von Bakterien

Einbringen fremder DNA in Bakterien durch elektrische Felder oder chemische Behandlung.

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Vektor (mit Ori)

Ein Ringförmiges DNA-Molekül mit einem definierten Startpunkt für die Replikation der DNA.

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DNA-Polymerase

Enzym, das DNA-Stränge verdoppelt.

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Denaturierung (PCR)

DNA erhitzen, um Doppelstränge zu trennen.

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Primer (PCR)

Kurze DNA-Sequenzen, die den Startpunkt der PCR definieren.

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DNA Denaturierung

Erhitzen trennt DNA-Doppelstränge in Einzelstränge, indem es Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Basen aufbricht.

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Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Ein künstlicher Prozess zur DNA-Replikation, der bestimmte DNA-Abschnitte vervielfältigt.

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PCR-Primer

Künstlich erzeugte DNA-Stücke, die komplementär an die Einzelstränge binden.

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PCR-Verlängerung

Die DNA-Polymerase hängt Nukleotide an den Primer an und verlängert den DNA-Strang in 5'->3'-Richtung.

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Thermostabile DNA-Polymerase

Ein Enzym, das bei hohen Temperaturen stabil bleibt und bei der PCR-Verlängerung verwendet wird.

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PCR-Hybridisierung

Die Bindung von Primern an die DNA-Einzelstränge bei einer Temperatur zwischen 50 und 60°C.

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PCR-Zyklus

Wiederholte Abfolge von Denaturierung, Hybridisierung und Verlängerung.

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DNA-Syntheserichtung

Die DNA-Polymerase synthetisiert neue DNA-Stränge in 5'->3' Richtung.

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Hybridisierung (PCR)

Der zweite Schritt der PCR, bei dem Primer an die Einzelstrang-DNA binden.

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Verlängerung (PCR)

Der dritte Schritt der PCR; DNA-Polymerase verlängert die DNA-Stränge.

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DNA-Vervielfältigung in PCR

Nach jedem PCR-Zyklus verdoppelt sich die Anzahl der DNA-Moleküle.

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Keine Okazaki-Fragmente in PCR

Im Kontext der PCR, da die Primer den amplifizierten Bereich begrenzen.

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Funktion der Primer in PCR

Bestimmen die spezifischen Startpunkte für die DNA-Amplifikation in der PCR.

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Study Notes

Antibiotika und Resistenzmechanismen

  • Antibiotika wirken auf Bakterien und es gibt Resistenzmechanismen.
  • Antibiotikaresistenz wird am Beispiel von Beta-Lactam-Antibiotika und Plasmiden erklärt.
  • Alexander Fleming extrahierte 1928 Penicillin aus Kulturen des Schimmelpilzes (Penicillium notatum).
  • Penicillin gehört zur Stoffgruppe der Beta-Lactame
  • Beta-Lactame wirken bakterizid während der Zellteilung, indem sie die Vernetzung neugebildeter Peptidoglycane unterbinden.
  • Peptidoglycane sind Bestandteile der bakteriellen Zellwand.
  • Manche Bakterien verfügen über Beta-Lactamasen, die Konsequenzen haben.
  • Die drei verschiedenen Resistenzmechanismen sind:
    • Unempfindliche Penicillin binde Proteine
    • Membranveränderungen
    • Bildung von Beta-Lactamasen
  • Beta-Lactam-Antibiotika werden unwirksam, wenn Beta-Lactamasen den Beta-Lactam-Ring öffnen.
  • Die genetische Information zur Bildung der Beta-Lactamasen wird chromosomal oder plasmidal vererbt.
  • Beta-Lactamasen werden je nach unwirksam gemachter Gruppe von Beta-Lactam-Präparaten als Penicillinasen, Cephalosporinasen oder Carbapenemasen bezeichnet.
  • Enzyme öffnen den Beta-Lactam-Ring der Präparate und machen sie unwirksam.
  • Die genetische Information zur Bildung der Beta-Lactamasen wird chromosomal oder plasmidal vererbt.
  • Antibiotika greifen an verschiedenen Orten in Bakterien ein und stören die Zellwandsynthese und verhindern so die Vermehrung von Bakterien.
  • Sie verhindern auch dir DNA Replikation und verhindern die Herstellung von Nukleotiden.
  • Sie binden an bakteriellen Ribosomen und verhindert zudem die Proteinbiosynthese.
  • Penicilline stören die Zellwandsynthese
  • Chinolone verhindern die DNA-Replikation.
  • Sulfonamide verhindern die Synthese von Folsäure(Bakterien brauche diese zur Herstellung von Nukleotiden)
  • Tetracycline binden an Bakterien-Ribosomen und verhindern dadurch die Proteinsynthese
  • Bakterien tragen ihre Resistenzgene auf extrachromosomaler DNA, den Plasmiden.
  • Plasmide können leicht übertragen werden und man spricht von Vektoren oder Gentaxis.
  • Die Übertragung ist auf natürlichem und künstlichem Weg möglich.
  • Wichtige Fachbegriffe beim Gentransfer durch Konjugation sind: Spenderzelle (F+-Zelle), Empfängerzelle (F- -Zelle), Plasmabrücke, Plasmid, F-Faktor
  • Künstliche Methoden des Gentransfers: Transformation von Bakterien mit Elektroporation oder Behandlung mit CaCl2 und Cooling.
  • Plasmide sind leicht zu isolieren und einfach rekombinierbar durch viele MCS für bekannte Restriktionsenzyme.
  • Da sie klein sind, lassen sie sich leicht in Wirtszellen einbringen (Vektoren).
  • Sie können sich dort selbstständig replizieren, wobei die DNA-Polymerase mit der Replikation beginnen kann.

Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und Gelelektrophorese

  • Die PCR dient zur Vervielfältigung von DNA.
  • Das Ziel ist es die Zutaten und den Ablauf der PCR zu kennen.
  • Es soll erklärt werden, wie die Methode mit der Vervielfältigung beiträgt und vergleicht die PCR mit der Replikation in Zellen.
  • Die Methode der Gelelektrophorese soll beschrieben werden.
  • Sie soll mit der Replikation von Zellen verglichen werden
  • Für PCR wird zu replizierende DNA, Polymerase, neue Nukleotide, Primer (forward + reverse) und pH-Puffer benötigt.
  • Durch Erhitzen wird die DNA denaturiert.
  • Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Basen werden gelöst, sodass zwei Einzelstränge entstehen(vgl. Topoisomerase und Helikase)
  • Künstlich erzeugte Primer heften sich komplementär an die Einzelstränge an.(bei Temperaturen zwischen 50 und 60°C)
  • Die DNA-Polymerase synthetisiert neue DNA-Stränge jeweils in 5'-->3'-Richtung.
  • Das Enzym ist thermostabil und arbeitet bei hohen Temperaturen (ohne zu denaturieren).
  • Für die Replikation werden die drei Schritte wiederholt ab: 1. Denaturierung 2. Hybridisierung 3. Verlängerung (Elongation).
  • Nach dem ersten Zyklus hat man zwei DNA-Moleküle. Nach dem zweiten sind es vier, dann acht, dann 16, dann 32.
  • Die Regelmäßigkeit ist 2^(Anzahl der Zyklus).
  • Die PCR beinhaltet die in der Basensequenz festgelegten Startpunkte.
  • Die PCR vervielfältigt minimale DNA-Spuren nach Kary Mullis
  • Ein PCR-Zyklus besteht aus drei Schritten: Denaturierung, Hybridisierung, Verlängerung.
  • DNA-Spuren werden vor weiteren Analysen durch die Polymerasekettenreaktion über etwa 35 Zyklen vervielfältigt.

Gentests, Gentherapie und CRISPR/Cas

  • Gentests, Gentherapie und CRISPR/Cas sind molekularbiologische Techniken.
  • PCR ist ein Verfahren für einen Gentest, dessen Chancen und Risiken bewertet werden sollen.
  • Es werden Methoden der Gentherapie beschrieben und das CRISPR/Cas-Verfahren als molekularbiologische Technik dargestellt.
  • Das Verfahren dient zur gezielten Veränderung von DNA und hat Bedeutung bei der Phagen-Abwehr von Bakterien.
  • Gentests beinhalten genetische Beratung und ethische Betrachtungen (z. B. bei Brustkrebs, Chorea Huntington, Trisomie 21).
  • Gentherapie wird z. B. bei der Therapie von ADA-SCID angewendet.
  • Gentechnische Methoden umfassen PCR, Gelelektrophorese und genetischen Fingerabdruck (STR).
  • Gentherapie-Methoden lassen sich in somatisch/Keimbahn und in vitro/in vivo unterscheiden.
  • Restriktionsenzyme werden im Zusammenhang mit Cas 9 erklärt.

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Gentechnik Teil 1 PDF - Antibiotika, PCR, Plasmide Summary

Description

Teste dein Wissen über Gentechnik und Bakterien! Dieses Quiz umfasst Plasmide, Gentransfermethoden, PCR und Antibiotikaresistenz. Finde heraus, wie gut du die molekularen Werkzeuge und Mechanismen verstehst, die in der Bakteriengenetik verwendet werden.

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