Gentechnik und CRISPR/Cas9 Methoden

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Welche Eigenschaft ist nicht zutreffend für Escherichia coli als Klonierungswirt?

Escherichia coli ist gut untersucht.

Escherichia coli ist ein gram-positives Bakterium. (correct)

Escherichia coli zeigt viele genetische Stämme.

Escherichia coli kann potenziell pathogen sein.

Welches ist ein Nachteil von Bacillus subtilis als Klonierungswirt?

Bacillus subtilis hat eine gut entwickelte Genetik.

Bacillus subtilis kann keine Endosporen bilden.

Bacillus subtilis ist pathogen.

Bacillus subtilis zeigt genetische Instabilität. (correct)

Was beschreibt den Ligationsschritt im Klonierungsprozess am besten?

Das Einfügen eines Plasmids in das Wirtsgenom.

Das Entfernen von DNA-Fragmenten aus Bakterien.

Das Teilen der DNA in kleinere Fragmente.

Das Einfügen eines DNA-Fragments in ein Plasmid. (correct)

Welche Aussage zu den Klonierungswirt-Eigenschaften trifft zu?

E. coli ist am besten untersuchtes Prokaryot. Signup and view all the answers

Warum sind Plasmidringe notwendig im Klonierungsprozess?

Weil lineare DNA von Bakterien schnell abgebaut wird. Signup and view all the answers

Was geschieht während der Transduktion in Bakterien?

Bakterien-DNA wird durch einen Bakteriophagen übertragen. Signup and view all the answers

Was passiert im lysogenen Zyklus eines Bakteriophagen?

Das Genom des Bakteriophagen wird in das Genom der Bakterienzelle integriert. Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt der Fertilitätsfaktor in der Konjugation?

Er ist entscheidend für die Fähigkeit einer Zelle, DNA zu empfangen. Signup and view all the answers

Was geschieht während der Induktion im lysogenen Zyklus?

Der Prophag wird aktiviert und schneidet sich aus dem Genom heraus. Signup and view all the answers

Was ist charakteristisch für das F-Plasmid in einer Bakterienzelle?

Es kann zusätzliche Gene enthalten und beeinflusst die Fertilität. Signup and view all the answers

Welcher Schritt beschreibt den Hauptzweck der Gelelektrophorese in der PCR-Reaktion?

Trennung der DNA Fragmente nach Größe Signup and view all the answers

Was passiert mit der DNA in der PCR-Reaktion nach dem dritten Zyklus?

Das PCR Amplikat enthält nun die Restriktionsschnittstelle Signup and view all the answers

Welches Material wird in der Gelelektrophorese verwendet, um die DNA Fragmente zu visualisieren?

Agarose Signup and view all the answers

Wie wird die DNA in der Gelelektrophorese bewegt?

Durch ein elektrisches Feld Signup and view all the answers

Zu welchem Zeitpunkt sind die PCR Fragmenten in der gewünschten Zielstruktur nachweisbar?

Nach dem dritten Zyklus Signup and view all the answers

Was bewirkt der Puffer in der Gelelektrophorese?

Er leitet den Strom durch das Gel Signup and view all the answers

Was ist eine notwendige Bedingung beim Klonieren mit PCR?

Es müssen kompatible Enden vorhanden sein Signup and view all the answers

Warum bewegen sich größere DNA Fragmente langsamer in der Gelelektrophorese?

Sie sind schwerer und werden durch das Gel stärker zurückgehalten Signup and view all the answers

Was beschreibt die Definition der Gentechnik am besten?

Die gezielte Veränderung der genetischen Eigenschaften von Organismen durch moderne Technologien. Signup and view all the answers

Welches Verfahren gehört nicht zu den Bereichen der Gentechnik?

Extrakorporale Befruchtung Signup and view all the answers

Welche Aussage trifft auf die CRISPR/Cas9 Technologie zu?

Sie ermöglicht gezieltes Genom Editing bei Eukaryoten. Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Schritte ist Teil des Genome Editing Prozesses?

Ziel DNA wird durch Guide RNA lokalisiert. Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt den Unterschied zwischen klassischer Züchtung und Gentechnik?

Klassische Züchtung verändert Gene, Gentechnik verändert die Erbinformation gezielt. Signup and view all the answers

Was sind mögliche Konsequenzen des Einsatzes von CRISPR/Cas9?

Kontrollierte Änderungen im Genom eines Organismus. Signup and view all the answers

Was beschreibt die erworbene Immunität von Bakterien gegenüber Viren?

Bakterien verwenden CRISPR/Cas-Systeme zur Infektionsabwehr. Signup and view all the answers

Welche Einschränkung existiert im Gentechnikgesetz von 2018 bezüglich Genome Editing?

Eingriffe in die Keimbahn sind verboten. Signup and view all the answers

Welches Restriktionsenzym schneidet an einer zufälligen Stelle weit von der Erkennungsfrequenz entfernt?

Typ I Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft beschreibt die palindromischen Sequenzen der Restriktionsenzyme vom Typ II?

Sie lesen sich gleich in umgekehrter Reihenfolge. Signup and view all the answers

Welcher Mechanismus schützt die DNA von Bakterien vor der Spaltung durch eigene Restriktionsenzyme?

DNA-Methylierung Signup and view all the answers

Was kennzeichnet Isochizomere unter Restriktionsenzymen?

Sie erkennen identische Erkennungssequenzen. Signup and view all the answers

Welche Art von Enden entsteht bei ungleichmäßigen palindromischen Sequenzen nach dem Schnitt durch ein Restriktionsenzym?

Klebrige Enden Signup and view all the answers

Was beschreibt die Funktion der Ligasen in der Gentechnologie?

Sie verbinden DNA-Stücke. Signup and view all the answers

Was ist nicht eine Eigenschaft von Saccharomyces cerevisiae?

Sie ist ein Prokaryot. Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel von Restriktionsenzymen in Bakterien?

Schutz vor Bakteriophagen. Signup and view all the answers

Was geschieht, wenn die DNA in Bakterien nach dem Klonieren nicht linearisiert wird?

Sie kann nicht vermehrt werden. Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft müssen Bakterien aufweisen, um DNA durch Transformation aufnehmen zu können?

Sie müssen chemisch kompetent sein. Signup and view all the answers

Welches Ergebnis zeigt das Experiment von Griffith mit den R- und S-Zellen?

Die Kombination aus toten S-Zellen und lebenden R-Zellen führt zur Transformation. Signup and view all the answers

Was geschieht mit dem Repressor des Lac-Operons, wenn Laktose vorhanden ist?

Der Repressor wird deaktiviert und löst sich vom Operator. Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt β-Galactosidase im Zusammenhang mit dem Lac-Operon?

Es spaltet Lactose in Glucose und Galactose. Signup and view all the answers

Was passiert normalerweise, wenn kein Allolactose vorhanden ist?

Der Repressor bleibt an den Operator gebunden. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen trifft auf die Blau-Weiß-Selektion zu?

Blau gefärbte Kolonien haben kein Insert. Signup and view all the answers

Was ist die Funktion des lacY Gens im Lac-Operon?

Es kodiert für eine Permease zur Aufnahme von Lactose. Signup and view all the answers

Welche Schritte sind erforderlich, um kompetente E. coli für Transformation vorzubereiten?

Inkubation auf Eis für 30 Minuten nach DNA-Zugabe. Signup and view all the answers

Was ist der Zweck des Promotors im Lac-Operon?

Er fördert die Expression der strukturellen Gene. Signup and view all the answers

Welche Bedingungen sind notwendig, damit die blaue Färbung bei der Blau-Weiß-Selektion auftritt?

Das lacZ-Gen muss intakt sein. Signup and view all the answers

Study Notes

Gentechnik

Anwendung moderner molekularbiologischer Methoden zur Änderung genetischer Eigenschaften von Organismen.
"Rekombinante DNA-Technologie" ermöglicht gezielte Änderung, Rekombination oder Neukombination von Erbinformation.

Bereiche der Gentechnik

Herstellung von Proteinen (z.B. Antikörper) für medizinische und technische Anwendungen.
Herstellung von transgenen Pflanzen und Tieren (z.B. veränderte Sojaprodukte).
Gendiagnostik.
Somatische Gentherapie.
CRISPR/Cas9 (seit 2018): gezielte Veränderung des Genoms in Tier und Mensch.

CRISPR/Cas

Virus-DNA wird in Bakterienzellen zerschnitten und in spezielle Bereiche des Bakteriengenoms integriert.
Bei erneuter Infektion erkennen Bakterien das Virus und produzieren pre-cRNA.
pre-cRNA wird zu kurzen RNA-Stücken zerschnitten, welche Informationen zu viraler DNA und Wiederholungssequenzen enthalten.
Wenn virale DNA erneut in die Zelle eindringt, wird sie durch das komplementäre Stück der cRNA erkannt und zerschnitten.
Bakterien verwenden diesen Mechanismus für erworbene Immunität, und Menschen nutzen ihn für gezieltes Genom-Editing.

Genome Editing

Eingriffe in die Keimbahn sind seit 2018 verboten.
Einsatzbereich: Behandlung von Krankheiten, die sich auf somatische Zellen beschränken.
Synthese einer Guide-RNA, die das Ziel-Genom findet und CRISPR/Cas9 zum Schneiden der DNA an der Zielstelle verwendet.

Mikroorganismen

Ideale Modelle zur Forschung in der Molekularbiologie: klein, schnelle Vermehrung, leicht manipulierbares Genom, leicht kultivierbar.

Klonieren

Klon: genetisch identische Kopie einer Zelle oder eines Organismus.
Ligation: Einfügen von DNA-Fragmenten in ein Plasmid.
Einschleusen in die Wirtszelle: Einführen des modifizierten Plasmids in eine Wirtszelle.
Selektion: Isolierung der Zellen, die das Plasmid aufgenommen haben.

Klonungswirte

Escherichia coli (Prokaryot), gram-negativ: gut untersuchte Genetik, viele Stämme. Nachteile: potentiell pathogen, Periplasma.
Bacillus subtilis (Prokaryot), gram-positiv: leicht transformierbar, nicht pathogen, erleichterte Kultivierung, Nachteile: genetisch weniger stabil.
Saccharomyces cerevisiae (Hefe, Eukaryot): gut entwickelte Genetik, nicht pathogen, leicht zu kultivieren. Nachteile: Plasmide weniger stabil.

Werkzeuge der Gentechnologie

Spender-DNA: DNA-Sequenz, die kloniert werden soll
Vektor-/Plasmid-DNA: Transportmittel für DNA-Fragmente
Restriktionsenzyme: schneiden DNA an bestimmten Stellen
DNA-Ligasen: verbinden DNA-Fragmente
DNA-Transfermethoden: Einführen der DNA in Wirtszellen

Restriktionsenzyme

Erkennen spezifische DNA-Sequenzen (Erkennungsfrequenz).
Schneiden DNA an diesen Stellen.
Typ I, II und III: unterscheiden sich in der Position zum Erkennungsort, Notwendigkeit von ATP bei den Typen I und III.
Palindromische Sequenzen: Sequenzen, die identisch in beide Richtungen gelesen werden.

PCR (Polymerase-Kettenreaktion)

Verfahren zur Vervielfältigung spezifischer DNA-Sequenzen "in vitro".
Benötigte Bestandteile: DNA-Template, Primer, DNA-Polymerase, Desoxynukleotide (dNTPs), Pufferlösung.
Schritte: Denaturierung, Hybridisierung, Polymerisierung.
Nachweis und Effizienz: Gelelektrophorese zur Bestimmung der Größe der PCR-Produkte.

PCR-Fragmente

Nach drei PCR-Zyklen linearer und identischer Amplifikation.
Gelelektrophorese erlaubt Bestimmung der Größe und Effizienz der PCR Produkt-Amplifikation.
PCR-Fragmente müssen passende Enden für den Einbau in einen Vektor/Plasmid haben.

Plasmide

Kleine, ringförmige DNA-Moleküle, die in Bakterien vorkommen.
Können unabhängig von der Haupt-DNA replizieren.
Häufig enthalten Resistenzgene.
Können in der Gentechnik als Vektoren verwendet werden.
Können für die Herstellung eines rekombinierten Vektors verwendet werden.
Aufbau eines typischen F-Plasmids, mit zentralen Tra Region, OriT sowie Gene der Replikation.

Klonierungsplasmide

Enthalten eine Origin of Replication (Ort der Replikation des Plasmids).
Selektionsmarker (z.B. Antibiotikaresistenz) erleichtern die Auswahl der transformierten Zellen.
Multiple Cloning Site (MCS): enthält viele Restriktionsschnittstellen.

Genetischer Austausch in Prokaryoten

Transformation: Aufnahme von freier DNA durch die Bakterienzelle.
Transduktion: Übertragung von DNA durch Viren (Bakteriophagen).
Konjugation: Übertragung von DNA zwischen zwei Bakterienzellen über Plasmabrücken; wichtig bei der Übertragung von Fertilitätsfaktoren.

Transformation

Einbringen von fremder DNA in eine kompetente Zelle.
Chemische oder physikalische Methoden (z.B. Elektroporation) können Zellen kompetent machen.
Kompetenz: Fähigkeit einer Zelle, fremde DNA aufzunehmen.
Griffiths-Experiment: Demonstration der Transformation mit Pneumokokken.

Weitere Methoden

PCR
Plasmidtypen
Aufbau eines F-Plasmids
Genetischer Austausch in der Zusammenfassung

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Description

Dieser Quiz behandelt die Grundlagen der Gentechnik und die Anwendung von CRISPR/Cas9-Technologien. Es werden Methoden zur Veränderung genetischer Eigenschaften von Organismen sowie deren Anwendungen in der Medizin und Landwirtschaft thematisiert. Vertiefen Sie Ihr Wissen über transgene Organismen und molekularbiologische Techniken.