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Questions and Answers
Welches der folgenden Enzyme schneidet an der Erkennungssequenz G‡AATTC?
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Die Erkennungssequenz von Restriktionsenzymen besteht normalerweise aus nicht-palindromischen Sequenzen.
Die Erkennungssequenz von Restriktionsenzymen besteht normalerweise aus nicht-palindromischen Sequenzen.
False
Nennen Sie eine Eigenschaft von Restriktionsenzymen vom Typ II.
Nennen Sie eine Eigenschaft von Restriktionsenzymen vom Typ II.
Sie erkennen bestimmte DNA-Sequenzen und schneiden diese an einer spezifischen Stelle.
Das Enzym _________ stammt aus Escherichia coli.
Das Enzym _________ stammt aus Escherichia coli.
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Ordnen Sie die Restriktionsenzyme den entsprechenden Erkennungssequenzen zu:
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Was versteht man unter Gentechnik?
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CRISPR/Cas9 ist eine Methode, die nur seit 2018 zur Gentechnik zählt.
CRISPR/Cas9 ist eine Methode, die nur seit 2018 zur Gentechnik zählt.
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Nenne eine Anwendung der Gentechnik.
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CRISPR/Cas9 ermöglicht ein gezieltes ______ in eukaryotischen Zellen.
CRISPR/Cas9 ermöglicht ein gezieltes ______ in eukaryotischen Zellen.
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Ordne die folgenden Technologien ihren Eigenschaften zu:
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Welche der folgenden Verfahren sind keine Gentechnik?
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Wer sind zwei der Hauptentwickler von CRISPR/Cas9?
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Bei Gentechnik handelt es sich ausschließlich um die Bearbeitung von Tieren.
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Welche Funktion haben Ligasen in der Gentechnologie?
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Restriktionsenzyme benötigen immer ATP, um zu funktionieren.
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Nenne einen Vorteil von Mikroorganismen in der Gentechnik.
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Typ II Restriktionsenzyme schneiden die DNA __________ der Erkennungssequenz.
Typ II Restriktionsenzyme schneiden die DNA __________ der Erkennungssequenz.
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Ordne die folgenden Restriktionsenzyme nach ihren Eigenschaften zu:
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Was ist ein Vektor in der Gentechnologie?
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Klonierung ist ein Verfahren, mit dem identische Kopien von DNA-Fragmente erstellt werden.
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Welche Eigenschaften machen Mikroorganismen ideal für die Molekularbiologie?
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Welches Plasmid dient hauptsächlich zur Ligation neuer Sequenzen?
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Transformation und Transduktion sind identische Prozesse der genetischen Übertragung.
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Was ist die Funktion der Seletionsmarker in einem Klonierungsvektor?
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Die __________ ermöglicht den Start der Replikation in einem Plasmid.
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Ordnen Sie die Arten der genetischen Übertragung den jeweiligen Beschreibungen zu:
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Welches Element ist in einem Klonierungsplasmid nicht enthalten?
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Griffiths Experimente zeigen, dass R-Zellen pathogenic sind.
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Was geschieht, wenn lebende R-Zellen mit toten S-Zellen kombiniert werden?
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Was ist die Hauptfunktion von Primern bei der PCR?
Was ist die Hauptfunktion von Primern bei der PCR?
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Die Denaturierung bei der PCR findet bei 80°C statt.
Die Denaturierung bei der PCR findet bei 80°C statt.
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Nenne eine Methode zur Vervielfältigung spezifischer DNA-Sequenzen.
Nenne eine Methode zur Vervielfältigung spezifischer DNA-Sequenzen.
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Ein typischer Reaktionsansatz für die PCR benötigt Desoxynukleotide (dNTPs): dATP, dCTP, dTTP, d_____
Ein typischer Reaktionsansatz für die PCR benötigt Desoxynukleotide (dNTPs): dATP, dCTP, dTTP, d_____
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Ordne die folgenden Bestandteile der PCR den entsprechenden Funktionen zu:
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Was geschieht während der Annealing-Phase der PCR?
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Die Schmelztemperatur sollte zwischen 55°C und 65°C liegen.
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Welches Enzym wird während der PCR verwendet, um die DNA zu synthetisieren?
Welches Enzym wird während der PCR verwendet, um die DNA zu synthetisieren?
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G-C-Basenpaarungen sind stabiler als T-A-Basenpaarungen, da sie _____ Wasserstoffbrücken bilden.
G-C-Basenpaarungen sind stabiler als T-A-Basenpaarungen, da sie _____ Wasserstoffbrücken bilden.
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Wie viele Zyklen werden typischerweise in einer PCR durchgeführt?
Wie viele Zyklen werden typischerweise in einer PCR durchgeführt?
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DNA-Fragmente, die durch PCR erzeugt werden, haben eine vorher berechenbare Größe.
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Nenne einen wichtigen Aspekt bei der Auswahl von Primern für die PCR.
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Die Elektrophorese wird verwendet, um die ____ der DNA-Fragmente zu analysieren.
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Ordne die verschiedenen Schritte in einem PCR-Zyklus den richtigen Temperaturen zu:
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Was ist die Hauptfunktion des Lac-Operons?
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Die blaue Kolonie in der Blau-Weiß-Selektion zeigt eine LacZ-Expression.
Die blaue Kolonie in der Blau-Weiß-Selektion zeigt eine LacZ-Expression.
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Was wird bei der Blau-Weiß-Selektion zur Identifikation der Kolonien verwendet?
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Das Lac-Operon ist ein Modell zur Regulation der __________.
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Ordnen Sie die folgenden Substanzen ihrer Funktion im Lac-Operon zu:
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Was geschieht mit dem LacZ-Gen bei der Anwesenheit von Repressor und ohne Induktor?
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Die Transduktion ist der Prozess der Übertragung von bakterieller DNA durch Viren.
Die Transduktion ist der Prozess der Übertragung von bakterieller DNA durch Viren.
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Nennen Sie einen Induktor, der die LacZ-Expression aktiviert.
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5-Brom-4-Chlor-3-Indoxyl-β-D-Galactopyranosid ist bekannt als __________.
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Welches Element ist kein Bestandteil des Lac-Operons?
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Study Notes
Gentechnik
- Gentechnik ist die Anwendung moderner molekularbiologischer Methoden zur Änderung der genetischen Eigenschaften von Organismen.
- Eine Schlüsseltechnologie ist die "rekombinante DNA-Technologie", die es erlaubt, Erbinformation gezielt zu verändern.
- Gentechnik umfasst die Herstellung von Proteinen für medizinische und technische Anwendungen.
- Sie ermöglicht die Herstellung von transgenen Pflanzen und Tieren.
- Gentechnik beinhaltet auch die Gendiagnostik und somatische Gentherapie.
- CRISPR/Cas9 ist seit 2018 ebenfalls eine Gentechnik-Methode.
CRISPR/Cas9
- CRISPR/Cas9-Systeme sind ein weit verbreitetes Immunsystem, das Bakterien und Archaeen vor Viren und Plasmiden schützt.
- Die Systeme verwenden kurze CRISPR-RNAs (crRNAs), um fremde DNA zu deaktivieren.
- Die crRNAs entstehen aus Vorläufertranskripten (pre-crRNA) und werden durch die Aktivitäten der konservierten RNase III und des CRISPR-assoziierten Cas-Proteins verarbeitet.
- Im Bakterium Streptococcus pyogenes wurde tracrRNA als ein trans-kodiertes kleines RNA-Molekül entdeckt, welches die crRNA-Reife steuert.
- Im Streptococcus pyogenes-System sind tracrRNA, RNase III und Cas-Protein für den Schutz nötig.
- Im Streptococcus pyogenes gibt es zwei CRISPR/Cas-Loci (CRISPR I und CRISPR II), die verschiedene Repeat- und Gen-Sätze besitzen.
- Fast alle CRISPR-Spacer im Streptococcus pyogenes-System weisen Homologien zu chromosomalen Prophagensequenzen auf.
- tracrRNA steuert die Verarbeitung von pre-crRNA.
- Die crRNA-Sequenzen stammen von prophage-DNA.
Werkzeuge der Gentechnik
- Spender-DNA: Ein Gen oder eine spezifische Nukleotidsequenz.
- Vektor- oder Plasmid-DNA: Genfähren.
- Restriktionsenzyme: „Genetische Scheren“
- Ligasen: „Genetische Kleber“
- DNA-Transfermethoden
- Wirtsorganismen
Klonieren
- Klonieren: Herstellung von genetisch identischen Kopien.
- DNA-Fragmente werden in ein Plasmid eingeschleust.
- Dieses Verfahren beinhaltet Ligation und Selektion.
- Die DNA wird in einen Wirtsorganismus eingeschleust (z.B. Bakterie).
- Die Wirtszellen replizieren und teilen und produzieren so identische Kopien.
Mikroorganismen in der Gentechnik
- Ideale Mikroorganismen sind klein.
- Sie vermehren sich schnell.
- Ihr Genom lässt sich manipulieren.
- Sie sind leicht zu kultivieren.
Häufig verwendete Klonierungswirte
- Prokaryoten: Escherichia coli, Bacillus subtilis
- Gut entwickelte Genetik und viele Stämme; auch leicht transformierbar
- Eukaryoten: Saccharomyces cerevisiae
- Gut entwickelte Genetik und keine Pathogenität. Einfach zu kultivieren
Restriktionsenzyme
- Typ I: Schneidet DNA zufällig weit von der Erkennungssequenz entfernt. Benötigt ATP.
- Typ II: Schneidet DNA innerhalb oder in unmittelbarer Nähe der Erkennungssequenz. Benötigt kein ATP.
- Typ III: Schneidet DNA etwa 20 bis 25 Basenpaare von der Erkennungssequenz entfernt. Benötigt ATP.
- Typ II Enzyme erkennen spezifische palindromische Sequenzen (z.B. GAATTC/CTTAAG).
- Restriktionsenzyme werden in der Gentechnik als „Scheren“ verwendet.
Nomenklatur der Restriktionsenzyme
- Die Nomenklatur folgt einer bestimmten Reihenfolge: Gattungsname, Artname, Stamm-ID, und Enzymnummer.
Herkunft der Restriktionsenzyme
- Restriktionsenzyme schützen Bakterien vor viraler DNA (Bakteriophagen).
Bakterielle DNA-Methylierung
- Bakterien methylieren ihre eigene DNA an bestimmten Stellen.
- Das methylierte DNA ist vor dem Abbau durch Restriktionsenzyme geschützt.
PCR (Polymerase Kettenreaktion)
- In-vitro Methode zur Vervielfältigung spezifischer DNA-Sequenzen.
- Benötigt Primer (kurze DNA-Sequenzen, die an die Zielsequenz binden), DNA-Polymerase, Desoxynukleotide, Puffer und Wasser.
- Schritte: Denaturierung, Hybridisierung und Polymerisierung
- Es wird eine exponentielle Vermehrung der DNA-Sequenz erzielt.
Elektrophorse
- Verfahren zur Trennung von DNA-Fragmenten nach Größe.
- DNA-Fragmente wandern durch ein Gel unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes.
- Schnelle Trennung und Identifizierung von DNA-Fragmenten
- Die Größe der DNA-Fragmente kann durch Vergleich mit einer „Leiter“ (Ladder) bestimmt werden.
Primer
- Kurze DNA-Sequenzen, die als Startpunkt für die DNA-Polymerase dienen.
- Primer binden an die zu vervielfältigende DNA-Sequenz.
- Die Primersequenzen werden sorgfältig ausgewählt
Plasmide
- Kleine, ringförmige DNA-Moleküle, die unabhängig vom Bakterien-Chromosom replizieren.
- Wichtig in der Gentechnik für den Transport und die Vervielfältigung genetischer Information.
- Im Gentechniklabor werden sie oft als Vektoren verwendet, um fremde DNA in Bakterien einzuschleusen.
- Verschiedene Plasmidtypen sind für verschiedene Zwecke optimiert: Fruchtbarkeits- (F-Plasmide), Resistenz- (R-Plasmide), Klonierungs-, und Expressionsplasmide.
- Charakteristisch sind die Replikationsursprung (ORI) und der Polylinker / MCS (multiple cloning site).
Genetischer Austausch bei Prokaryoten
- Transformation: Aufnahme von freier DNA durch eine Zelle.
- Konjugation: Genübertragung zwischen zwei Bakterienzellen durch Zellverbindungen (Pilus)
- Transduktion: Übertragung von Genen durch einen Virus.
Transduktion, Konjugation, und Transformation
- Alle 3 Verfahren ermöglichen den Austausch von DNA zwischen verschiedenen Organismen.
- Diese Verfahren ermöglichen es Bakterien, neue Gene zu erhalten, so dass sich ihre Eigenschaften verändern.
Blau-Weiß Selektion
- Verfahren zur Selektion von Bakterien, die ein bestimmtes Gen aufgenommen haben.
- Basiert auf der Expression des LacZ-Gens.
Bildung eines rekombinanten Vektors
- Das Verfahren beinhaltet die Verbindung von Spender- und Vektor-DNA.
- Die DNA Fragment wird in den Vektor eingeschleust und an bestimmten Stellen von Restriktionsenzymen verbunden wird.
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Teste dein Wissen über Restriktionsenzyme und deren Rolle in der Gentechnik. Beantworte Fragen zu Erkennungssequenzen, Anwendungen von CRISPR/Cas9 und den Eigenschaften von Enzymen. Ideal für Studierende der Biologie und Gentechnologie.
