BT Flashcards
Definition Biotechnologie und moderne/molekulare Biotechnologie
= integrierter Anwendung von Natur- und Ingenieurswissenschaften mit dem Ziel Organismen, Zellen, Teile darauf und molekulare Analoge technisch oder für Dienstleistungen wirtschaftlich zu nutzen
–> moderne/molekulare BT nuutzt für diesen Zweck getechnisch veränderte Komponenten
Epochen der Biotechnologie
bis 1865 prä-pasteur-Ära
1865 - 1940 pasteur-Ära
1940 - 1960 antibiotika-Ära
1960 - 1975 post-antibiotika-Ära
seit 1975 moderne BT
seit 1996 genom-Ära
Welche Arbeiten sind notwendig zum Einbau eines DNA-Fragments in ein Plasmid?
- DNA-Präparation
- definiertes Schneiden
- Ligation
- Transformation
- Selektion/Klonanalyse
Was versteht man unter einem authentischen Protein?
= ein rekombinant erzeugtes Protein, mit identischer Aminosäuresequenz zu seinem natürlichen Pendant
-> liegt in seiner natürlichen, biologisch aktiven Form vor und behält seine spezielle 3D-Struktur
Was ist invertzucker?
= Gemisch gleicher Teile (1:1) von Glukose und Fruktose, das durch saure, oder enzymatische Spaltung von Saccharose entsteht
-> Name leitet sich von der Tatsache ab, dass der Drehwinkel des polarisierten Lichts, das durch die Zuckerlösung geht umgekehrt wird
Welches sind die drei Hauptprodukte Biotechnologischer Verfahren?
- Alkoholika
- Milchprodukte
- Industriealkohol
Nennen Sie die Stufen eines industriellen Bioprozess und charakterisieren Sie diese.
- Upstream processing: Rohmaterial -> Substrat
- durch Vorbereitung, Nutzbarmachung, Aufschluss, Homogenisierung, Zerkleinerung, Entgiftung - Fermentation: Substrat -> Kulturbrühe
- Kultivierung von MO unter Bedigungen der Produktbildung - Downstream Processing: Zellmasse/Kulturüberstand -> Produkt
- Produktgewinnung, Zellaufschluss, Reinigung, Konzentrierung, Konfektionierung
Charakterisieren Sie die Prä-Pasteur-Ära in der Entwicklung der Biotechnologie.
bis 1865
traditionelle Nutzung der Biotechnologisch (handwerklich, empirisch, unbewusst)
1. alkoholische Gärung
- Bier 3000 v. Chr., Wein 1500 v. Chr.
- 1516 dts. Reinheitsgebot und 1551 erste Erwähnung von Hefe
2. Milchsäuregärung
- ab 3000 v. Chr. Joghurt, Käse, Sauerkraut, Hefeteig
3. Essigsäuregärung
- ab Zeitenwende Herstellung von Weinessig
- Entwicklung Gerbverfahren und Flachsrotte
Farben der Biotechnologie.
Rot - medizinische und pharmazeutische Entwicklungen/Anwendungen
Grün - Pflanzenbiotechnologie
Blau - marine BT der Ressourcen der Weltmeere
Weiß - Bioverfahrenstechnik in Industrie und Umweltschutz
Nennen Sie die Schubkräfte der modernen BT.
- Wissenschaftlicher Quantensprung
- wirtschaftliche Gewinnerwartung
- Humanmedizinischer Hoffnungsträger
Was ist ein Rohenzym. Nennen Sie ein Beispiel
= Ein Enzym in seiner inaktiven oder unreifen Form, bevor es durch verschiedene Prozesse aktiviert, oder modifiziert wird, um seine enzymatische Aktivität zu entfalten
Bsp.: Pepsinogen (Vorstufe von Pepsin)
Wer sind die Begründer der Biotechnologie.
1917 Karl Ereky
-> Begriffsprägung (“Produktionsoptimierung von Schweinen mit Zuckerrüben als Nahrungsquelle”)
1961 Carl Göran Hedén
-> Umbennenung Zeitschrift in “Biotechnology and Bioengineering”
Louis Pasteur
Gruppierung biotechnologisch erzeugter und eingesetzter Enzyme.
- technische Enzyme
- pharmazeutische und kosmetische Enzyme
- analytische Enzyme
- Forschungsenzyme
- Hormone und Wirkstoffe (Humanproteine)
Wer hat die Idee der Spontanerzeugung widerlegt? Beschreiben Sie den Versuch.
widerlegt von Louis Pasteur
-> Schwanenkolben-Experiment
a) Sterilisation des Kolbeninhalts (Hitze)
b) wird der Kolben aufrecht gehalten, erfolgt kein mikrobiellen Wachstum
c) kommen im Kolbenhals festgehaltene MOs mit der sterilen Flüssigkeit in Kontakt (Bsp. durch Kippen des Kolbens) erfolgt stets mikrobielles Wachstum
Was ist Gentechnik?
= Gentechnologie = molekularbiologische Neukombination oder Veränderung von Nukleinsäuren
-> zur Proteingewinnung für technische und medizinische Anwendungen
-> zur Herstellung transgener Pflanzen und Tiere
-> somatische Gentherapie
Was ist ein Gentechnisch veränderter Organismus (GVO)?
= jede Zelle und jeder Organismus mit einer gentechnischen Veränderung (z.B. mit einem molekularbiologisch verändertem Gen)
-> dabei ist es egal, woher das Fremdgen stammt und ob es stabil im Genom integriert ist
Was ist der Hyperchromieeffekt?
= Absorptionsanstieg, wenn DNA denaturiert
-> Extinktionszunahme der DNA, da sich die Absorptionsfläche des einfallenden Lichts durch Trennung der DNA-Stränge erhöht
Was beeinflusst das Laufverhalten in einem Agarosegel?
- Molekülgröße
- Agarosekonzentration
- Spannung
- Puffer
- “head-to-tail”(Ausrichtung DNA-Fragmente)
Was sind Restriktionsenzyme? + Zweck und notwendige Eigenschaften
= bakterielle Enzyme, die spezifische 4-8 bp lange Sequenzen (Restriktionsschnittstellen) erkennen und anschließend beide Stränge der DNA an dieser Stelle schneiden
Zweck: Markierung eigener und Schutz vor fremder DNA
Notwendige Eigenschaften:
1. spez. DNA-Sequenzerkennung und -bindung
2. DNA-Endonuklease-Aktivität
3. DNA-Methylase-Aktivität
Hydrolyse-Arten der DNA?
- versetzt
-> überhängende komplementäre Basen (sticky ends)
-> 2 Typen: 5’-PO4-Überhang, 3’-OH-Überhang - glatt
-> keine Überhänge (blunt ends)
In welcher Einheit wird die Enzymaktivität angegeben?
U = Enzymmenge, die ein mikrogramm Substrat in vitro unter optimalen Bedingungen in einer Stunde vollständig hydrolysiert
Was ist die Aufgabe einer DNA-Ligase? + Zweck
-> katalysiert die Bildung einer Phosphodiesterbrücke zwischen zwei DNA-Ketten
! wenn sich eine freie 3’-OH-Gruppe der einen und eine 5’-PO4-Gruppe der anderen Kette in enger räumlicher Nähe befinden (in Anwesenheit einer Energiequelle)
Zweck:
- in vivo: Reperatur von Einzelstrangbrüchen, Replikation
- in vitro: künstliches Zusammenfügen von DNA-Fragmenten
Wie kann man intramolekulare Ligation von Vektormolekülen verhindern?
Dephosphorylierung linearisierter Plasmide vor der Ligation (durch alkalische Phosphatasen)
Was sind die Mindestanforderungen für Klonierplasmide? + Abgrenzung natürliche Plasmide
- OriR (OriV): origin of replication initiation
- mind. eine singuläre, geeignete Restriktionsschnittstelle
- Selektionsmarker
-> natürliche Plasmide sind oft zu groß, haben fehlende Klonierschnittstellen und Selektionsmarker, ungewollte/unbekannte Eigenschaften
Direktselektion rekombinanter Plasmide mittels Alpha-Komplementation.
! E. coli Zellen mit rekombinanten Vektoren verlieren ihre beta-Galaktosidase-Aktivität (keine Blaufärbung)
=> bei der alpha-Komplementation werden beta-Galaktosidase-negative Mutanten mit einer Operator proximalen Deletion des lacZ-Gens durch beta-Galaktosidase-negative Deletionsmutanten mit einer Operator distalen Deletion komplementiert
-> weiße Kolonien = rekombinant
-> blaue Kolonien = kein Insert
Nomenklatur Restriktionsenzyme (Aussprache und Druckschreibweise. An einem Beispiel.
- Bustabe = initiale des Gattungsnamen (E von Escherichia)
- Buchstabe = 1. + 2. Buchstabe des Artnamens (co von coli)
Zusätze
- R = Stammspezifikation (von E. coli RY13)
- I = röm. Ziffer in der Reihenfolge der Beschreibung
