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Restriktionsenzyme

Transformation von Bakterien und Genetik einfach erklärt

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

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Transformation von Bakterien und Genetik einfach erklärt

Hannah :)

@honeyshooter23_wjgz

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Die Transformation von Bakterien ist ein grundlegender Prozess in der Gentechnik, bei dem Fremd-DNA in Bakterienzellen eingeschleust wird. Dieser Vorgang ermöglicht die Herstellung transgener Bakterien und ist ein wichtiger Schritt bei der Isolierung und dem Transfer von Genen. Die Plasmidtechnik, PCR und Gelelektrophorese sind dabei zentrale Methoden. Die Blau-Weiß-Selektion dient zur Identifikation erfolgreich transformierter Bakterien. Diese Techniken bilden die Grundlage für viele Anwendungen in der modernen Biotechnologie und Genforschung.

• Die Transformation von Bakterien wird durch Hitzeschock oder andere Methoden erreicht, um die Zellmembran durchlässig zu machen.

• Plasmide dienen als Vektoren zum Einschleusen von Fremd-DNA in Bakterienzellen.

• Die PCR ermöglicht die gezielte Vervielfältigung von DNA-Abschnitten.

• Mittels Gelelektrophorese können DNA-Fragmente nach ihrer Größe aufgetrennt werden.

• Die Blau-Weiß-Selektion ist eine einfache Methode zur Identifikation transformierter Bakterien.

20.4.2021

2438

Angewandte Biologie
Definitionen der Hauptbegriffe
Gentechnik
Restriktions-
enzym
Ligasen
Vektoren
Plasmid
→ Technik der Manipulation und
Er

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Grundlagen der Gentechnik und Transformation

Die Gentechnik umfasst verschiedene Techniken zur Manipulation und Erforschung von Genen. Zentrale Begriffe sind dabei Restriktionsenzyme, Ligasen, Vektoren und Plasmide. Die Transformation von Bakterien ermöglicht es, Fremd-DNA in Bakterienzellen einzuschleusen.

Definition: Gentechnik ist die Technik der Manipulation und Erforschung der Gene.

Vocabulary: Restriktionsenzyme sind spezielle Enzyme, die DNA an spezifischen Basenfolgen schneiden und dabei sogenannte "sticky ends" erzeugen.

Die Plasmidtechnik ist eine wichtige Methode zur Herstellung rekombinanter DNA. Dabei wird die DNA eines Spenderorganismus isoliert und mit Restriktionsenzymen geschnitten. Gleichzeitig werden Plasmide aus Bakterienzellen gewonnen und mit denselben Enzymen aufgeschnitten.

Highlight: Die Hybridisierung von aufgeschnittenen Plasmiden und Spender-DNA führt zur Bildung von Hybridplasmiden, die anschließend mittels Transformation in Bakterien eingeschleust werden können.

Diese Techniken bilden die Grundlage für die Herstellung transgener Bakterien und sind essentiell für viele Anwendungen in der modernen Biotechnologie.

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Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und Gelelektrophorese

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine zentrale Methode zur Vervielfältigung von DNA. Sie ermöglicht die gezielte Amplifikation spezifischer DNA-Abschnitte.

Definition: PCR ist eine Technik zur exponentiellen Vervielfältigung von DNA-Sequenzen in vitro.

Der PCR-Prozess besteht aus drei Hauptschritten:

Denaturierung bei 90°C
Hybridisierung der Primer bei 50-70°C
Amplifikation durch DNA-Polymerase bei 70°C

Diese Schritte werden bis zu 40 Mal wiederholt, was zu einer exponentiellen Vermehrung der Ziel-DNA führt.

Die Gelelektrophorese ist eine wichtige Methode zur Trennung von DNA-Fragmenten nach ihrer Größe.

Highlight: Bei der Gelelektrophorese wandern negativ geladene DNA-Moleküle von der Kathode zur Anode, wobei kürzere Fragmente schneller durch das Gel wandern als längere.

Diese Techniken sind essentiell für viele Anwendungen in der Molekularbiologie und Transformation von Bakterien, da sie die Analyse und Manipulation von DNA-Sequenzen ermöglichen.

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Selektion transgener Bakterien und Isolierung von Fremdgenen

Die Selektion transgener Bakterien ist ein wichtiger Schritt nach der Transformation. Dabei nutzt man oft das Prinzip der Markerinaktivierung, bei dem ein Resistenzgen durch die Integration der Fremd-DNA zerstört wird.

Example: Bakterien, die erfolgreich transformiert wurden, verlieren ihre Widerstandsfähigkeit gegen ein bestimmtes Antibiotikum (Anti 1), behalten aber die Resistenz gegen ein anderes (Anti 2).

Die Identifikation von Bakterien mit Hybridplasmiden erfolgt durch Anzucht auf verschiedenen Nährböden mit unterschiedlichen Antibiotika.

Highlight: Nur Bakterien mit dem gewünschten Hybridplasmid können auf Nährböden mit Anti 2, aber nicht auf solchen mit Anti 1 wachsen.

Zur Isolierung eines Fremdgens wird oft die cDNA-Technik verwendet. Hierbei wird aus der reifen mRNA mittels reverser Transkriptase und DNA-Polymerase eine komplementäre DNA (cDNA) hergestellt.

Vocabulary: cDNA ist eine DNA-Kopie eines Gens ohne Introns, die direkt aus der mRNA gewonnen wird.

Diese Methoden sind grundlegend für die einfache Erklärung der Transformation von Bakterien und die Isolierung spezifischer Gene.

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Gendiagnostik und genetischer Fingerabdruck

Die Gendiagnostik und der genetische Fingerabdruck sind wichtige Anwendungen der molekularbiologischen Techniken. Der genetische Fingerabdruck ermöglicht die zuverlässige Identifikation von Individuen anhand ihrer DNA.

Definition: Der genetische Fingerabdruck ist eine Methode zur eindeutigen Identifikation von Individuen basierend auf der Analyse spezifischer DNA-Sequenzen.

Der Prozess umfasst folgende Schritte:

Isolierung der DNA, z.B. aus Zellen der Mundschleimhaut
Vervielfältigung bestimmter polymorpher Bereiche mittels PCR
Behandlung mit Restriktionsenzymen
Elektrophorese des Gemisches

Highlight: Besonders geeignet für den genetischen Fingerabdruck sind polymorphe Bereiche mit repetitiven Sequenzen, die sich von Person zu Person unterscheiden.

Die Gendiagnostik bietet vielfältige Möglichkeiten, insbesondere bei der Feststellung von Erbkrankheiten. Sie ermöglicht beispielsweise die Untersuchung des Genotyps von Embryonen während der Schwangerschaft.

Diese Techniken zeigen die praktische Anwendung der Transformation von Bakterien und anderer molekularbiologischer Methoden in der medizinischen Diagnostik und Forensik.

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• Plasmide dienen als Vektoren zum Einschleusen von Fremd-DNA in Bakterienzellen.

• Die PCR ermöglicht die gezielte Vervielfältigung von DNA-Abschnitten.

• Mittels Gelelektrophorese können DNA-Fragmente nach ihrer Größe aufgetrennt werden.

• Die Blau-Weiß-Selektion ist eine einfache Methode zur Identifikation transformierter Bakterien.

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Grundlagen der Gentechnik und Transformation

Definition: Gentechnik ist die Technik der Manipulation und Erforschung der Gene.

Vocabulary: Restriktionsenzyme sind spezielle Enzyme, die DNA an spezifischen Basenfolgen schneiden und dabei sogenannte "sticky ends" erzeugen.

Highlight: Die Hybridisierung von aufgeschnittenen Plasmiden und Spender-DNA führt zur Bildung von Hybridplasmiden, die anschließend mittels Transformation in Bakterien eingeschleust werden können.

Diese Techniken bilden die Grundlage für die Herstellung transgener Bakterien und sind essentiell für viele Anwendungen in der modernen Biotechnologie.

Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und Gelelektrophorese

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine zentrale Methode zur Vervielfältigung von DNA. Sie ermöglicht die gezielte Amplifikation spezifischer DNA-Abschnitte.

Definition: PCR ist eine Technik zur exponentiellen Vervielfältigung von DNA-Sequenzen in vitro.

Der PCR-Prozess besteht aus drei Hauptschritten:

Denaturierung bei 90°C
Hybridisierung der Primer bei 50-70°C
Amplifikation durch DNA-Polymerase bei 70°C

Diese Schritte werden bis zu 40 Mal wiederholt, was zu einer exponentiellen Vermehrung der Ziel-DNA führt.

Die Gelelektrophorese ist eine wichtige Methode zur Trennung von DNA-Fragmenten nach ihrer Größe.

Highlight: Bei der Gelelektrophorese wandern negativ geladene DNA-Moleküle von der Kathode zur Anode, wobei kürzere Fragmente schneller durch das Gel wandern als längere.

Diese Techniken sind essentiell für viele Anwendungen in der Molekularbiologie und Transformation von Bakterien, da sie die Analyse und Manipulation von DNA-Sequenzen ermöglichen.

Selektion transgener Bakterien und Isolierung von Fremdgenen

Example: Bakterien, die erfolgreich transformiert wurden, verlieren ihre Widerstandsfähigkeit gegen ein bestimmtes Antibiotikum (Anti 1), behalten aber die Resistenz gegen ein anderes (Anti 2).

Die Identifikation von Bakterien mit Hybridplasmiden erfolgt durch Anzucht auf verschiedenen Nährböden mit unterschiedlichen Antibiotika.

Highlight: Nur Bakterien mit dem gewünschten Hybridplasmid können auf Nährböden mit Anti 2, aber nicht auf solchen mit Anti 1 wachsen.

Zur Isolierung eines Fremdgens wird oft die cDNA-Technik verwendet. Hierbei wird aus der reifen mRNA mittels reverser Transkriptase und DNA-Polymerase eine komplementäre DNA (cDNA) hergestellt.

Vocabulary: cDNA ist eine DNA-Kopie eines Gens ohne Introns, die direkt aus der mRNA gewonnen wird.

Diese Methoden sind grundlegend für die einfache Erklärung der Transformation von Bakterien und die Isolierung spezifischer Gene.

Gendiagnostik und genetischer Fingerabdruck

Definition: Der genetische Fingerabdruck ist eine Methode zur eindeutigen Identifikation von Individuen basierend auf der Analyse spezifischer DNA-Sequenzen.

Der Prozess umfasst folgende Schritte:

Isolierung der DNA, z.B. aus Zellen der Mundschleimhaut
Vervielfältigung bestimmter polymorpher Bereiche mittels PCR
Behandlung mit Restriktionsenzymen
Elektrophorese des Gemisches

Highlight: Besonders geeignet für den genetischen Fingerabdruck sind polymorphe Bereiche mit repetitiven Sequenzen, die sich von Person zu Person unterscheiden.

Diese Techniken zeigen die praktische Anwendung der Transformation von Bakterien und anderer molekularbiologischer Methoden in der medizinischen Diagnostik und Forensik.