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Angewandte Genetik

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Angewandte Biologie Definitionen der Hauptbegriffe Gentechnik Restriktions- enzym Ligasen Vektoren Plasmid → Technik der Manipulation und Erforschung der Gene → schneiden DNA an spezifischen Basenfolgen, sodass sticky ends entstehen (Einzelstrang Enden) → dienen zur Verknüpfung der DNA-Fragmente → “Transportmittel" zur Übertragung von Fremd-DNA in Wirtszellen wichtige Vektoren sind Plasmide (kleine ringförmige DNA-Moleküle aus Bakterienzellen) Transformation → Fähigkeit von Bakterien zur Aufnahme freier Fremd-DNA über ihre Zelloberfläche Plasmidtechnik Herstellung neu kombinierter (rekombinanter) DNA Isolierung der DNA des Spenderorganismus und Zerschneiden dieser DNA mit Restriktionsenzym; Identifzieren und Isolieren des neuen Gens Gewinnung von Plasmiden aus Bakterienzellen und Aufschneiden der Plasmide mit den gleichen Restriktionsenzymen von dem Zerschneiden der Spender-DNA Hybridisierung: Vermischung von aufgeschnittenen Plasmiden und Spender-DNA; sticky ends lagern sich komplementär zusammen → Ligase verknüpft DNA-Stränge = Hybridplasmide Transformation: Übertragung der Hybridplasmide in Bakterienzellen Plas- mid ori Bereich Angewandte Biologie Resistenzgen 1 Resistenzgen 2 Schneiden mit gleichem Restriktionsenzym ergibt passende „,sticky ends" Hybridisierung rekombiniertes Hybridplasmid gewünschtes Gen Selektion der transgenen Bakterien → wird ein Resistenzgen zerschnitten und die Spender-DNA integriert, so fällt die Funktion des Gens aus (Prinzip der Markeninaktivierung) → Bakterien verlieren Widerstandsfähigkeit gegen Anti 1 Bakterien mit Hybridplasmid identifizieren... Selektion durch Plasmid oder Hybridplasmid Anzucht auf Nährboden mit Anti 2 → kein Wachstum von Bakterien ohne Plasmid, da keine Resistenz besteht Selektion Bakterien mit Plasmid ohne Spender-DNA ☐ Übertragung der auf dem Nährboden wachsenden Kolonie auf Nährboden mit Anti 1 → nur Wachstum von Bakterien mit Plasmid; Resistenzgen 1 funktionsfähig Identifikation der Bakterien mit Hybridplasmid Bildung von Kolonien auf Nährboden mit Anti 2, nicht Anti 1 Isolierung eines Fremdgens (cDNA) → Gewinnung von cDNA, die als Spender-DNA oder als Gensonde verwendet werden kann Vorgehen → Aus Zellen, in denen das gewünschte Gen abgelesen wird, lässt...

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sich die reife mRNA gewinnen → Das Enzym reverse Transkriptase ergänzt die mRNA zu einem RNA-DNA-Hybrid-Doppelstrang RNA-Einzelstrang wird enzymatisch abgebaut DNA-Einzelstrang wird mit DNA-Polymerase zum Doppelstrang aufgebaut DNA RNA Exon Bereich Angewandte Biologie mRNA Intron DNA strand being synthesized Making complementary DNA (CDNA) for eukaryotic gene Exon Intron Exon Gene transcribed to RNA Introns removed and exons spliced together for mRNA Isolate mRNA from cell and add reverse transcriptase mRNA is digested by reverse transcriptase DNA polymerase added Second strand of DNA synthesized CDNA: DNA of genes without introns DNA template with sequence of interest 5 3¹ dNTPs Polymerase-Kettenreaktion (PCR) → Vervielfältigung von DNA Versuchsansatz enthält... 3' 5' Primers Polymerase Overvielfältigende doppelsträngige DNA Taq-Polymerase vier Nukleotide der DNA in großen Mengen Primer □ Denaturierung: Bei 90°C Zerlegung der DNA in Einzelstränge Hybridisierung: Bei 50-70°C Anlagerung der Primer an 3'-Ende der Einzelstränge Amplifikation: Bei 70°C Synthese des komplementären Strang durch die DNA-Polymerase, ausgehend von Primer → Schritte werden bis zu 40-mal wiederholt 1 Denaturation 1st cycle 2 Annealing 3 Extension 5' A 2nd cycle 3rd cycle nth cycle PCR product -2n copies Gelelektrophorese → Trennung unterschiedlicher Moleküle Vorgehen Gel Ein Gel wird mit den in Lösung enthaltenen Molekülen befüllt und unter Gleichspannung gesetzt Bereich Angewandte Biologie Abhängig von Ladung, Größe und Gestalt wandern die Moleküle unterschiedlich schnell durch das Gel Broeraren Negative Moleküle (DNA) wandern von Kathode (Minuspol) zu Anode (Pluspol) Glasplatten Strom- Quelle Gelelektrophorese Gemisch von Molekülen unterschiedlicher Größe unsichtbar kürzere Moleküle längere Moleküle 끝퍼 1 11 gefärbtes, fertiges Gel Prinzip der Gendiagnostik Der genetische Fingerabdruck → Vergleich von den DNA-Bereichen, die sich von Person zu Person unterscheiden um einen Menschen zuverlässig zu identifizieren → Besonders geeignet sind die polymorphen Bereiche mit repetitiven Sequenzen (kurze Basensequenzen wiederholen sich) → Zerschneiden dieser Bereiche mit bestimmten Restriktionsenzymen ergibt ein einzigartiges Muster unterschiedlich langer DNA-Stücke Isolierung der DNA, z.B. aus Zellen der Mundschleimhaut ↓ Vervielfältigung bestimmter polymorpher Bereiche der DNA mit Hilfe der PCR ↓ Behandlung polymorpher Bereiche mit bestimmten Restriktionsenzymen; Zerlegung der DNA in unterschiedlich lange Stücke → Restriktionsfragmente der DNA ↓ Elektrophorese des Gemisches Chancen der Gendiagnostik → Feststellen von Erbkrankheiten → Veränderter Genotyp von Embryonen lässt sich während der Schwangerschaft (oder in-vitro-Fertilisation) feststellen Bereich Angewandte Biologie → In der Kriminalistik lässt sich ein Täter mit hoher Wahrscheinlichkeit identifizieren, auch bei geringen Mengen von DNA am Tatort Person B Schnitt- stellen -HM- Lgx- RFLP Person A enzymen Person I Person II Wieder- holungs- sequenzen Schneiden mit Restriktions- 71-4 Ergebnis der Gelelektrophorese Vervielfältigung mit PCR STR/ VNTR Antisense Technik → Mit Einsatz spezieller RNA-Moleküle die Expression eines Gens gezielt abschwächen beziehungsweise gänzlich verhindern Antisense-RNA ist komplementär zur mRNA des Gens, dessen Expression verhindert werden soll Antisense-RNA und mRNA lagern sich durch Wasserstoffbrückenbindungen zu einem Doppelstrang zusammen und blockieren sich somit gegenseitig → keine Translation Antisense-RNA wird durch Liposomen in Zelle eingebracht Wirkung ist kurz, da sie ebenfalls schnell abgebaut wird Bereich Angewandte Biologie Herstellung transgener Pflanzen → Agrobakterien besitzen Ti-Plasmid (=tumorinduzierend) → Ti-Plasmid wird durch Bakterien in die DNA der Pflanzenzelle eingeschleust, wodurch diese zum Tumor wird → zur Erzeugung transgener Pflanzen werden tumorauslösende Gene durch Spender-Gene ersetzt Herbizidresistenter Mais Veränderung der Inhaltsstoffe, z.B. Anti-Matsch Tomate: Mit dem Agrobacterium tumefaciens wird ein Gen eingefügt, das eine mRNA mit einer Basenfolge bildet, die komplementär zur mRNA des Pektinase-Gen ist Die beiden mRNA-Moleküle lagern sich zusammen, sodass das Pektinase Gen nicht abgelesen werden kann (Antisense-mRNA) Tomate kann das Enzym Pektinase nicht mehr bilden → Tomate wird nicht mehr matschig

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Cool, mit dem Lernzettel konnte ich mich richtig gut auf meine Klassenarbeit vorbereiten. Danke 👍👍

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Angewandte Biologie Definitionen der Hauptbegriffe Gentechnik Restriktions- enzym Ligasen Vektoren Plasmid → Technik der Manipulation und Erforschung der Gene → schneiden DNA an spezifischen Basenfolgen, sodass sticky ends entstehen (Einzelstrang Enden) → dienen zur Verknüpfung der DNA-Fragmente → “Transportmittel" zur Übertragung von Fremd-DNA in Wirtszellen wichtige Vektoren sind Plasmide (kleine ringförmige DNA-Moleküle aus Bakterienzellen) Transformation → Fähigkeit von Bakterien zur Aufnahme freier Fremd-DNA über ihre Zelloberfläche Plasmidtechnik Herstellung neu kombinierter (rekombinanter) DNA Isolierung der DNA des Spenderorganismus und Zerschneiden dieser DNA mit Restriktionsenzym; Identifzieren und Isolieren des neuen Gens Gewinnung von Plasmiden aus Bakterienzellen und Aufschneiden der Plasmide mit den gleichen Restriktionsenzymen von dem Zerschneiden der Spender-DNA Hybridisierung: Vermischung von aufgeschnittenen Plasmiden und Spender-DNA; sticky ends lagern sich komplementär zusammen → Ligase verknüpft DNA-Stränge = Hybridplasmide Transformation: Übertragung der Hybridplasmide in Bakterienzellen Plas- mid ori Bereich Angewandte Biologie Resistenzgen 1 Resistenzgen 2 Schneiden mit gleichem Restriktionsenzym ergibt passende „,sticky ends" Hybridisierung rekombiniertes Hybridplasmid gewünschtes Gen Selektion der transgenen Bakterien → wird ein Resistenzgen zerschnitten und die Spender-DNA integriert, so fällt die Funktion des Gens aus (Prinzip der Markeninaktivierung) → Bakterien verlieren Widerstandsfähigkeit gegen Anti 1 Bakterien mit Hybridplasmid identifizieren... Selektion durch Plasmid oder Hybridplasmid Anzucht auf Nährboden mit Anti 2 → kein Wachstum von Bakterien ohne Plasmid, da keine Resistenz besteht Selektion Bakterien mit Plasmid ohne Spender-DNA ☐ Übertragung der auf dem Nährboden wachsenden Kolonie auf Nährboden mit Anti 1 → nur Wachstum von Bakterien mit Plasmid; Resistenzgen 1 funktionsfähig Identifikation der Bakterien mit Hybridplasmid Bildung von Kolonien auf Nährboden mit Anti 2, nicht Anti 1 Isolierung eines Fremdgens (cDNA) → Gewinnung von cDNA, die als Spender-DNA oder als Gensonde verwendet werden kann Vorgehen → Aus Zellen, in denen das gewünschte Gen abgelesen wird, lässt...

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