Gentechnik

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Ziehen Sie aus dem Bandenmuster der Gelelektrophorese Schlussfolgerungen zur Verbrechensaufklärung (Abb. 2). Begründen Sie ihre Entscheidung. (2 VP) Beim Schneiden der DNA mit EcoRI entstehen überstehende Enden. Erläutern Sie deren Bedeutung für die Gentechnik. (1,5 VP) Auf der Rückseite geht es weiter! 2 3 4 3" Opfer 09.11.2020 5' Beweismat. . Verdächt. |||| || Verdächt TO Abb. 2 Aufgabe 1: Plasmide sind kleine, ningförmige DNA- ✓ Sie besitzen eine begrenzte Molekule. Anzahl von Genen, replizieren sich un- abhängig der ausgetauscht werden. Sie dienen in Gentechnik als vekter: fremde DNA wird eingeschleust, sodass ein eiu Plosmid Baktenum, das dieses rekombinante in Plasmid neue herstellen, (c) Diese Biologie KA 1 und aufgenommen hat (Transformation), Eigenschaften, wie insuliu besitzt. überstehenden Enden (sticky еитут daun entstehen. ends) können Sich mit einem anderen, komplementoren Einzelstrauguberhaug Basen- paarungen eingehen, wenn einer anderen Stelle das greiche Restriktious- die DNA geschnitten hat, da die gleichen Reshikhous fragmente De Sticky ends können auch können unter Bakterien ✓ ist ✓ ein Z.B. aber legen. Dies wichtig für Gubau fremder ONA I eines Gens Plasmid, da funktioniert, wenn beide Sticky ends besitzen. au wieder gleich zusammen den fremden dies die gleichen nur V 2 Vf 1,5P 3 VP Aufgabe 2. STRS (shat tandem repeats) findet man in den Introns der DNA, das heißt die Bereiche, Gen coderen. In den STRS die nicht für ein gibt es bei eine Basen abfolge (zB. GTCCA) die jedoch Menschen unterschiedlich oft wiederholt. der Wiederholungen velerbt. wird Sich Eltern die clamit werden Anzahl wenn Sehr das jedem van Anzahl deu auch einem Anzaul kann an eine Jeder man Sich hoher die gesucute STR haben, sehr wiederholungen. mehrere Wahrscheinlichkeit Person Spitzen dabei und auf Vaterschaft bewiesen. Mensch können St dies sind eineiige Zwillinge) (b) Der Bei dem docu vam das Bewesmaterial wurde entfernt, daher vam man SIGN ansieut, sieht man, uud senen deswegen Tater. die hat daher STRS Menschen bei unwahrscheinlich (außer es war der verdächtige 2 Hautpartikel Sind Beweismaterial Opfer (da es sich gewehrt hat und ist dass Kinder, sodass von ist. Denn beim verdachtigen 2 ist, bem eine kann sagen, 4. Bande beim auch ansieht, mit die gleiche mehreren (min. 9) andere man, class nur bei ist dieses Hautpartikel beim den Finger- von Tater. V dessen DNA Beweismaterial ein Snich zu Opfer allerdings nicht. Beweis oben ( Aufgabe 3 (7 7 Punkte) Das Schema (siehe Abb. 3) zeigt die gentechnische Herstellung und Selektion transgener Zellen. a) Ordnen Sie den Zahlen im Schema eine Beschriftung zu. Benennen Sie dabei die dargestellten Elemente und Grundoperationen der Gentechnik. (4 VP) / 4 G 1 DNA aus Spenderorganismus ✔ 2 Zerschneiden durch ein R. enzym ✓ Fremd-DNA 3 ✓ 4 ✓ Plasmid 5 Aufschneiden d. Plasmids * 6 Schnittstelle d. R. enzyms 7 8 Einfügen der Fremd-DNAV verbinden durch DNA Ligase ✓ 9 Plasmich mit Fremd-DNA 10 Plasmid ohne Fremd-DNA 11 Ampicillin-Resistenzgen 12 Tetracyclin-Resistenzgen In alphabetischer Reihenfolge: ✓ Aufschmeiden des Plasmids durch das Restriktionsenzym Bakterienkolonien Bakterium mit Plasmid mit Fremd-DNA Bakterium mit Plasmid ohne Fremd-DNA Bakterium-ohne Plasmid DNA-aus-Spenderorganismus Einfügen der Fremd-DNA Fremd-DNA Nährboden mit Ampicillin (*) Nährboden mit Tetracyclin (*) Plasmid Plasmid mit Fremd-DNA Plasmid ohne Fremd-DNA & Schnittstelle des Restriktionsenzyms Selektion von Bakterien mit Plasmid Selektion von Bakterien ohne Fremd-DNA Transformation von Bakterien Übertragen der Kolonien mit einem Samtstempel Verbinden durch DNA-Ligase 13 Transformation v. Bakterien 14 B. mit Plasmid mit Fremd-DNAV Zerschneiden durch ein Restriktionsenzym 15 B. mit Plasmid ohne Fremd-DNAV 16 Bakterium ohne Plasmid 17 Selektion v. B. mit Plasmid ✓ 18 Nahiboden mit Tetracyclin✓ 19 Baktenenkolonien Y clurch das Restrictionsenzym ✓ 20 übertragen d. Kolonien m.e. Samtstempelv 21 Selektion v. B. ohne Fremd-DNA✓ 22 Nonboden mit Ampicillin ✓ Hinweis: (*) Ampicillin und Tetracyclin sind Antibiotika, die Bakterien abtöten. b Nennen Sie die im in Versuch (Abb. 2) verwendeten Markergene. Erklären Sie die Funktion der Markergene in dem dargestellten Versuch. (3 VP) vom és dass sein aber Das das Aufgabe 3 Tater Bei gleiche. nicut kann, nicht ein le Baktenen Plasmid Plasmid Fremd- Tetracylin Fremd-DUA wachsen. da noch besitzt die man der Tetracyclin-Resistenzgen zu wachsen Bande Bei nicht; und 7 Bande 3 verdächtige 1 es Ampicillin-Resistenzgen Tetracycliu-Resistenzgen können Bakeren Ampic-Res. Gen wachsen. Beim Fremdgens ist B-Galaktosidase zu Zerschneiden, da beide und dort Beweis nur onne hat die Funktion, ohne Plosmid von denen mit unterscheiden. Baktenen ohne auf dem Nahrboden mit von oben ist nur bei inm, einen Strich gibt. Fremol-DNA sieht man, DOS Ampicillin-Resistenz gen client der Selektion identifikation cier Baktenen mit und DNA. Bakterien können Nachweis die Bakterien funktionierendes Ampi.. somit auf dem mit Fremd-DNA haben kein und gewesen sucht (mit Fremdgen) kann ohne Fremd-DNA haben - Res. - Gen und mit Somit können ✓ dine Nahrboden wachsen, und Sinnvoller das Markergen benutzen und dieses Ende man am Kolonien (mit und unterscheiden nicht intaktes Einbau eines zu 11017 dem ohne Fremdgen). und nicht die, abgestaben sind. 2 VP 3 VP Aufgabe 4 (4 4 Punkte) Mithilfe der Kettenabbruchmethode nach Sanger kann eine unbekannte DNA-Sequenz entschlüsselt werden. Die unbekannte, vervielfältigte DNA wird dabei in vier Ansätzen mit allen benötigten Stoffen zusammengebracht: passende Primer (radioaktiv markiert), DNA-Polymerase, eine Vielzahl normaler Nukleotide, einige Abbruchnukleotide. Abb. 4 zeigt das Ergebnis einer Gelelektrophorese bei einer DNA- Sequenzierung. lange Fragmente kurze Fragmente Elektrophoreserichtung || FI 1 I STGOTTHU TOUT FROA 5' 3' Abb. 4 a) Benennen Sie den Prozess, bei dem die DNA-Polymerase in der Zelle eine Schlüsselrolle spielt. (0,5 VP) b) Durch die Zugabe von Abbruchnukleotiden entstehen in jedem Sequenzieransatz unterschiedlich lange Fragmente. Erläutern Sie diesen Zusammenhang. (2 VP) c) Leiten Sie aus dem Ergebnis der Gelelektrophorese (Abb. 3) die ursprüngliche DNA-Sequenz (in 3' - 5'- Richtung) ab. (1,5 VP) Aufgabe ( 2 / 3 Punkte) Positiv getestet, aber nicht ansteckend Bereits im März hatte sich Philipp Traxel mit dem Coronavirus infiziert, vermutlich bei einem Kurzurlaub in Paris mit zwei Freunden. Wenige Tage nach seiner Rückkehr bekam der 28-jährige Rheinländer leichtes Fieber und Kopfschmerzen. Der Test bei seiner Hausärztin war positiv. So wie viele andere Infizierte hatte er seinen Geschmackssinn verloren und keinen Appetit. (...) Im September brach Traxel dann gemeinsam mit seiner Freundin zu einer Urlaubsreise nach Portugal auf. Als sie nach einer Woche wieder auf dem Köln-Bonner Flughafen landeten, machte er als Reiserückkehrer den verpflichtenden Corona-Test - und war angeblich wieder positiv. Beschreiben Sie das Ziel einer PCR (Polymerasekettenreaktion). (1 VP) b) Erklären Sie den Zusammenhang zwischen dem Ct-Wert und der Virusmenge in der Probe. (2 VP) i Wie kann das sein? Das Robert-Koch-Institut (RKI) weist aktuell darauf hin, dass Infizierte auch "noch Wochen nach dem Symptombeginn" positiv getestet werden können. "Dass diese positiven PCR-Ergebnisse bei genesenen Patienten nicht mit Ansteckungsfähigkeit gleichzusetzen ist, wurde in mehreren Analysen gezeigt", schreibt das RKI. i Ob jemand trotz eines positiven Corona-Tests nicht mehr ansteckend ist, kann der sogenannte Ct-Wert zeigen. Dieser Laborwert gibt an, wie viele Zyklen ein PCR-Test durchlaufen musste, um ein positives Ergebnis zu izeigen. Je höher der Wert, desto weniger Virusmenge ist vorhanden. (...) Quelle: Süddeutsche Zeitung, 7. Oktober 2020 Viel Erfolg! S2 O,S VP 2 VP 1,5 VP 1 VP VP Aufgabe 4: DNA-Replikation ✓ (b) Abbruchnukleotide besitzen anstatt einer OH-Gruppe nur eine H-Gruppe An diese kann weiteres Nukleotid binden, deswegen endet dort die Vervollständigung. Die normalen v Sich kein Nukleotide werden verhaltuis 200 1 zu den Abbruchnukleatiden gegeben, sodass es abbricit, sondern der Strang kaun. Die unterschiedlichen eisten auch langer werden längen sind der Basenabfolge waren. man sie immer a) b 3' * z beim die ist uicut eutschlüsseln. GATTC GA Aufgabe 5: Durch die PCR soll Abschnitt kurzer vervielfältigt werden. ✓ desto after Je weniger Virusmenge sch in der Probe befindet, läuft die PCR durch, so oft zu vervielfältigen, dass genug. einer niedrigen Virusmenge muss durchlaufen. es da ist. *² Bei also häufig dadurch sehr hoch (viele Zyklen). in essentiell für die PCR der Ct-weit Je höher Virusmenge um zu suchen dieser ist Viruserbgut nach Entschlüsselung alle gleich laug, könnte ✓ der PCR ein Zeit Tid nicht 5 nach Ct- weit, desto weniger Ja handen. bestimmter DNA- in großen Mengen ug Welche Zylles laufen ab ? dieser Menge 10 O ada O O O O O 00 0000 100 20 D ooo 000 0 Auf der Rückseite geht es weiter! Ampic X Tetragci. V Abb. 3