Flashcards
4. Genetik: 4.5 Gentechnik
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- 1Gentechnik Werkzeuge der Gentechnik (keine Frage, Titel)Titel
- 2Was versteht man unter Gentechnik und welche Bedingungen werden vorausgesetzt?- Gentechnik ist die Neukombination von DNA.
- Die Neukombination setzt voraus:
a) Sequenzanalyse: Kenntnisse der AusgangsDNA
b) Restriktionsenzyme: Schneide-werkzeuge
c) Vektoren: Transport der Fremdgene - 3Welches sind die zentralen Werkzeuge der Gentechnik?Die zentralen Werkzeuge der Gentechnik sind die Restriktionsenzyme.
- 4Welches sind die Grundoperationen eines jeden gentechnischen Experiments?- Isolation der DNA (z.B. Stück menschliche DNA und ein bakterielles Plasmid)
- Rekombination (Einbau der menschlichen DNA in das Plasmid)
- Gentransfer (das Plasmid wird zusammen mit der menschlichen DNA in ein Bakterium übertragen)
- Selektion (Überprüfung, ob Bakterium das Plasmid aufgenommen hat)
- Zellvermehrung. - 5Was heisst Restriktion?Unterbindung
- 6Nenne die vier wesentlichen Merkmale der Restriktionsenzyme.1. spalten DNA-Doppelstrang
2. sind hochspezifisch
3. schneiden DNA-Strang glatt oder versetzt durch
4. Schneiden nur DNA, die nicht über Methylgruppen (-CH3) geschützt ist. - 7Was heisst genau, die Restriktionsenzyme spalten den DNA-Strang?- Endonucleasen: Sie spalten den DNA-Strang im Inneren.
- sie wirken wie biochemische Scheren. - 8Was heisst, die Restriktionsenzyme sind hochspezifisch?- Das heisst, dass sie nur an bestimmten Stellen schneiden
.
- Die Erkennungssequenz ist in sich spiegelbildlich (Palindrom). - 9Erkläre das Palindrom.In der Erkennungssequenz entspricht die Basenfolge des einen DNA-Stranges der Sequenz des komplementären Strangs in umgekehrter Richtung.
- 10Welche Funktion haben Ligasen?- Restriktionsenzyme können sticky ends erzeugen, die sich über schwache Wasserstoffbrücken verbinden.
- Ligasen verknüpfen sticky ends durch eine stabile Elektronenpaarbindung. - 11Methoden des Gentransfers (Zwischentitel, keine Frage)Zwischentitel
- 12Welche Funktion haben Vektoren?Mit Vektoren erfolgt der Transfer von Fremd-DNA in einen Organismus.
- 13Wie werden Vektoren ihrer Funktion nach auch genannt?- Gen-Fähren
- Gen-Taxis - 14Wie läuft der Prozess des Gentransfers ab?- Plasmide sind häufig benutzte Vektoren.
- Fremd-DNA und Plasmid werden mit gleichem Restriktionsenzym behandelt.
- durch zufällige Paarungen zwischen klebrigen Enden verschiedener DNA-Fragmente entsteht das rekombinate Plasmid.
- Zugabe Enzym Ligase führt zu fester Verknüpfung beider Abschnitte.
- Anschliessend Transformation der Plasmide in die Bakterien. - 15Was ist das Ergebnis des Gentransfers?- Nicht alle Plasmide enthalten das Fremd-Gen, d.h. es gibt
- Plasmide mit Fremdgen
- Plasmide ohne Fremdgen - 16Was ist die Funktion der Selektion?- Selektion überprüft, ob Fremd-Gen aufgenommen worden ist.
- 17Beschreibe die Selektion?- Es ist erforderlich, dass auf den Vektoren zwei verschiedene Marker-Gene liegen.
- Einbau der Fremd-DNA durchtrennt ein Markergen (=nicht mehr synthetisierbar).
- Bakterium ohne Fremd-Gen gegen beide Antibiotika resistent, Bakterium MIT Fremdgegen nur eine Restistenz. - 18Wie wird Fremd-Gen bei der Selektion identifiziert?- Es werden Plasmide benutzt, die Restistenzgene für die Antibiotika Ampicillin und Tetracyclin enthalten.
- Fremd-Gen führt zum Verlust der Ampicillinresistenz.
- Bakterien auf Nährboden mit Tetracyclin --> es wachsen nur Bakterienkolonien mit Plasmid.
- Übertragung gleiches Kolonienmuster mit Samtstempel auf Nährboden Ampicillin --> Bakterien mit zerstörtem Ampicillin-Gen können hier nicht wachsen.
- Vergleich der Koloniemuster = Identifizierung des Fremd-Gen. - 19Was versteht man unter Gen-Klonierung?Unter der Gen-Klonierung versteht man, das zahlreiche Kopieren eines Fremd-Gens nach der Identifikation.
- 20Welche drei Methoden kommen zum Zug, wenn der Einsatz von Vektoren nicht möglich ist?- Lipofektion
- Biolistik
- Mikroinjektion - 21Beschreibe die Lipofektion.- es werden kugelige Moleküle mit Lipiddoppelschicht (Liposomen) erzeugt, in die man DNA einbringt.
- verschmelzen Liposomen anschliessend mit der Zellmembran der Empfängerzelle, gelangt DNA in die Zelle. - 22Beschreibe die Biolistik.Mit DNA beschichtete Metallkügelchen werden mit einer DNA-Kanone in die Empfängerzelle geschossen.
- 23Beschreibe die Mikroinjektion.- Mit sehr feiner Kanüle werden die Zellmembran und die Kernhülle durchstochen.
- Fremd-DNA wird so direkt in den Zellkern injiziert. - 24IDENTIFIZIERUNG VON GENEN (Zwischentitel, keine Frage)Zwischentitel
- 25Was wird für die Identifizierung von Genen verwendet?Gen-Sonden.
- 26Was sind Gensonden?Gensonden sind einsträngige DNA-Abschnitte mit bekannter Basensequenz, die radioaktiv markiert wurden.
- 27Beschreibe den Prozess der Identifizierung der Gene.- Als Sonden werden weitgehend DNA-Abschnitte verwendet, die komplementär zum gesuchten Gen sind.
- Einsträngige DNA hybridisieren zum Doppelstrang, indem eine Membran auf die Phagen-Plaques gelegt und die Phagenhülle durch Enzym abgebaut wird. Nach Hitzebehandlung liegt DNA einzelsträngig vor und kann nun mit Sonde hybridisieren. - 28Wie lässt sich nachweisen, dass Einzelstrang mit Sonde hybridisiert hat?- durch Autoradiografie. Röntgenfilm zeigt die gebundenen, radioaktiven Gensonden über eine Schwärzung des Films.
- 29VERVIELFÄLTIGUNG VON DNA: PCR (Zwischentitel, keine Frage)Zwischentitel
- 30Wie lassen sich auch kleinste DNA-Proben vervielfältigen?- druch Polymerasekettenreaktion = PCR = polymerase chain reaction.
- 31Was wird für die Polymerasekettenreaktion benötigt?- die zu vervielfältigende DNA
- die vier DNA-Nucleoide
- zwei Primer mit definierter DNA-Sequenz
- die TAQ-POLYMERASE (=spezielle DNA-Polymerase, die auch Erhitzung über 94° unbeschadet übersteht. - 32Nach welchem Prinzip verläuft die PCR-Methode ab?- nach dem Prizip der DNA-Replikation.
- die PCR-Methode besteht aus Zyklen sich wiederholender Schritte. - 33Benenne die drei Schritte der PCR-Methode1. Denaturierung
2. Hybridisierung
3. Polymerisation - 34Was geschieht bei der Denaturierung?Erwärmung auf 94° trennt DNA-Doppelhelix; schnelle Abkühlung auf 64° verhindert, dass sich die Einzelstränge erneut zur Doppelhelix zusammenlagern.
- 35Was geschieht bei der Hybridisierung?An den beiden DNA-Strängen lagern sich zwei zuvor synthetisierte DNA-Primer an.
- 36Was geschieht bei der Polymerisation?Beim Temperaturoptimum der Taq-Polymerase (72° C) erfolgt nun die DNA-Synthese.
- 37Wie werden die Zyklen wiederholt?- neuerliche Erwärmung bricht Replikation ab.
- DNA-Stränge liegen dann wieder als Einzelstränge vor und Zyklus wiederholt sich.
- nach 20 Zyklen erhält man so über eine Million DNA-Kopien. - 38Schematische Darstellung PCR-Methode.
- 39DNA-SEQUENZIERUNG (keine Frage, Zwischentitel)Zwischentitel
- 40Was versteht man unter der DNA-Sequenzierung?Ist eine Methode zur Bestimmung von Basenfolgen der DNA.
- 41Wie kann die Basensequenz einer DNA-Probe ermittelt werden?Es gibt verschiedene Methoden, die wichtigste ist die Kettenabbruchmethode nach Sanger.
- 42Was wird für die Kettenabbruchmethode benötigt?- die zu bestimmende DNA als Einzelstrang
- eine DNA-Polymerase
- radioaktiv markierte Primer
- die vier Desoxynucleoid-Triphosphate (dATP, dTTP, dGTP, dCTP)
- vier verschiedene Abbruchnucleoide. - 43Was sind Abbruchnucleoide?- chemisch modifizierte Nucleoide (Didesoxyribonucleotide, oder kurz: dd-Nucleotide)
- nach deren Einbau können sie keine weiteren Nucleotide mehr binden. - 44Beschreibe die Sequenzierung. (Teil 1/3)- zu untersuchende DNA liegt als Einzelstrang (denaturiert) vor.
- Anlagerung eines radiokativen Primers.
- An dieser markierten Stelle: DNA-Polymerase = Komplementärstrang wird synthetisiert. - 45Beschreibe die Sequenzierung. (Teil 2/3)- Synthese in Gefäss, in dem neben Desoxynucleotid-Triphosphaten (dATP, DTTP, dCTP, dGTP) noch Didesoxynucleotid-Triphosphate (ddATP, DDTTP, ddCTP, ddGTP) vorliegen.
- Diesen Didesoxynucleotiden fehlt am dritten Kohlenstoffatom des Zuckers die Hydroxygruppe.
- Das Fehlen der Hydroxygruppe führt zum Abbruch der Synthese. - 46Beschreibe die Sequenzierung. (Teil 2/3)- Nun werden dNTPS fortlaufend eingebaut, bis sich zufällig ein ddNTP anlagert.
- Diese Anlagerung führt zum Kettenabbrauch.
- Anschliessen müssen DNA-Fragmente wieder denaturiert werden.
Durch die Gelelektrophorese werden die Fragmente ihrer Grösse nach getrennt. Das ermöglicht das Ablesen der DNA-Sequenz. - 47Wie lassen sich die verschiedenen Fragmente identifizieren?- Durch radioaktive Primer
- Ablesen im Autoradiogramm (schwarze Balken) - 48GENETISCHER FINGERABDRUCK (keine Frage, Zwischentitel)Zwischentitel
- 49Was ist der genetische Fingerabdruck?- DNA-Profil eines Individuums.
- Ist ein molekulargenetisches Verfahren. - 50Welche zwei Methoden gibt es bei der Analyse des genetischen Fingerabdrucks?- RFLP-Methode
- STR- Methode - 51Beschreibe die RFLP-Methode (Restriktions-Fragment-Längen-Polymorphismus).- Bei dieser Methode wird die Tatsache genutzt, dass Menschen sich auch im nicht-codierten Bereich der DNA unterscheiden = erhebliche Sequenzunterschiede (Polymorphismen).
- DNA wird mit gleichem Restriktionsenzym getrennt.
- Fragmente werden durch Glelektrophorese getrennt und autoradiografisch sichtbar gemacht.
- Bandenmuster charakteristisch für Individuum. - 52Beschreibe die STR-Methode (wird heute ausschliesslich für die Ermittlung des genetischen Fingerabdrucks angewendet).- ein einziger DNA-Strang reicht.
- Vom Enzym Proteinase werden Zellmembran sowie Zellkern aufgelost.
- Freigesetzte DNA wird mithilfe PCR vervielfältigt und durch Gelelektrophorese getrennt. - 53Auf was stützt sich die STR-Methode ab?- auf die Tatsache, dass im nicht-codierten Bereich, sich bestimmte Sequenzen tamdemartig wiederholen.
- 54Wie nennt man diese repetitiven Sequenzen und wieviele Basenpaare haben sie?- die repetitiven Sequenzen nennt man "short tandem repeats (STR)".
- sie haben zwei bis sieben Bassenpaare. - 55Was zeichnet STR's aus?- haben eine hohe Mutationsrate
- unterliegen nicht der Selektion.
- die Anzahl der Wiederholungen variiert von Individuum zu Induviduum. - 56Wieviele Loci (=Orte) bzw. DNA-Abschnitte werden für die Analyse benötigt.- 8 bis 15 DNA-Abschnitte werden benötigt.
- 57Welche Art von Basenpaaren gibt es neben den STR auch noch?- VNTR = variable number tandem repeats mit 10 bis 150 Basenpaaren.
- pro Memoria: STR (short tandem repeats mit 2 - 7 Basenpaaren). - 58TRANSGENE TIERE UND PFLANZEN (keine Frage,Zwischentitel)Zwischentitel
- 59Was sind transgene Tiere?- transgene Lebewesen, deren Genom durch Fremd-DNA verändert wurde.
- 60Was ist das Ziel roter Gentechnik?- erzeugen von Tieren mit Resistenz gegenüber Krankheitserregern.
- erzeugen von Tieren mit höherer Produktivität. - 61Was versteht man unter "gene pharming"?Herstellung von Medikamenten bzw. pharmazeutischen Produkten mittels roter Gentechnik.
- 62Was ist das Ziel grüner Gentechnik?- verbesserte Eigenschaften von Nutzplanzen.
- 63Wie erfolgt der Gentransfer bei den Planzen.- Einsatz des Agrobacterium tumefaciens.
- Dieses erzeugt bei Pflanzen Tumore.
- Resistenzgen wird dann in Pflanzen eingebaut und Pflanze mit Bakterium infisziert.
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- Abitur Biologie (4. Genetik) Flashcards on 4. Genetik: 4.5 Gentechnik, created by Sascha Müller on 06/09/2017.
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