Grundlagen bakterieller Genetik Flashcards

1
Q

Mutation Def.

A
  • eine spotan auftretende, dauerhafte Veränderung des Erbgutes
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Q

Mutante Def.

A
  • Zelle/Stamm, wessen Genotyp vom parentalen Ausgangsstamm abweicht
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3
Q

Wildtyp

A
  • natürlich vorkommender Stamm, welcher aus der Umwelt isoliert wurde
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4
Q

was ist der Genotyp?

A
  • gesamte genetische Information eines Organismus, einschließlich aller Gene und DNA-Sequenzen
  • Nucleotidsequenz des Genoms
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5
Q

was ist das Luria-Delbrück-Experiment?

A
  • Fluktuationstest
  • Versuch, um zu zeigen, dass Mutationen in Bakterien zufällig geschehen und nicht durch Anpassung an äußere Umwelteinflüsse
  • verwendete das Bakterium E. coli und das Phagenvirus T1
  • Beobachtung der Rate, mit der sich resistente Bakterienstämme gegen das Virus entwickelten, und stellten fest, dass diese Rate unabhängig von der Exposition gegenüber dem Virus war
  • bestätigt spontane/zufällige Mutations-Hypothese und nicht Adaptionshypothese (induzierte Mutation)
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6
Q

warum entstehen die meisten spontanen Mutationen?

A
  • gehen auf gelegentliche Fehler als Folge falscher Basenpaarung während der DNA-Replikation zurück
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7
Q

was sind Ursachen für iduzierte Mutationen?

A
  • werden ausgelöst durch Wirkstoffe aus der Umwelt (Strahlung, Chemikalien), welche die Basenstruktur der DNA verändern
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8
Q

was ist eine Punktmutation?

A
  • Mutation in der DNA, bei der eine einzelne Base durch eine andere ersetzt wird
  • führt zu Veränderung der Aminosäuresequenz des Polypeptids
  • Fehler in der DNA wird in mRNA transkribiert und diese fehlerhafte mRNA wird wiederum zu einem Polypeptid translatiert
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9
Q

welche Basenpaar-Substitutionen gibt es?

A
  • Missense-
  • Nonsense-
  • stille Mutation
    => es sind als Folge von Veränderungen in der DNA eines einzigen Codons 3 verschiedene Proteinprodukte möglich
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10
Q

was ist die stille Mutation?

A
  • Veränderung in der DNA-Sequenz, aber keine Auswirkung auf Aminosäuresequenz des resultierenden Proteins
  • beeinflussen nicht die Primärsequenz des codierenden Polypeptids
  • betreffen nicht den Phänotyp der Zelle
    (- bei DNA Replikation tritt Mutation auf => fast immer an dritter Base des Codons, bei Transkription kann dennoch ein normales Protein transkribiert werden)
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11
Q

was ist die Missense Mutation?

A
  • Mutation bei DNA-Replikation meist an 1. oder 2. Base des Codons
  • führt zu bedeutenden Veränderungen im Polypeptid, da Aminosäure verändert wird
  • “Sinn” der Information im sich neu bildenden Polypeptid wird verändert
    => fehlerhaftes Protein (Folge können Inaktivität/verringerte Aktivität des Proteins sein)
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12
Q

was ist Nonsense-Mutation?

A
  • Bildung eines Nonsense-Codons => Stoppcodon
  • führt zur Termination der Translation, was Bildung eines unvollständigen Polypeptids zur Folge hat
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13
Q

durch was können Leeserasterwechsel (Frameshift-Mutationen) einer mRNA erzeugt werden?

A
  • Insertion: Baseneinschübe
  • Deletion: Basendeletionen
    => verändern die Primärsequenz der codierenden Polypeptide entscheidend
  • können auf Replikationsfehler zurückgehen
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14
Q

wie werden Mutante gefunden?

A
  • Selektion: Bedingungen, welche das Wachstum der gesuchten Mutante begünstigen (Antibiotikaresistenz)
  • Screen: Individuen werden auf die gesuchte Mutation untersucht (Fermentations-Indikatorplatten, Replikatierungsmethode)
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15
Q

welche Mechanismen des Genaustauschs gibt es in Bakterien?

A
  • Transformation
  • Transduktion
  • Konjugation
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16
Q

was passiert bei der Transformation?

A
  • Lyse der Spenderzelle; DNA wird freigesetzt
  • nackte DNA wird von Empfängerzelle aufgenommen
17
Q

was passiert bei der Transduktion?

A
  • DNA-Transfer mittels Bakteriophagen
  • Spenderzelle erhält Virusinjektion; Zerstörung des Chromosoms
  • Bakteriophagen nutzen Stoffwechselapparat der Zelle, vermehren sich und verlassen dann Zelle um neue zu befallen
    => dadurch wird genetische Information übertragen
18
Q

was ist Konjugation?

A
  • Übertragung genetischer Informationen über F-Plasmid
  • Zell-Zell-Kontakt nötig und konjugatives (horizontal übertragbares) Plasmid muss vorhanden sein
19
Q

Griffiths Experiment zur Transformation

A
  • Pneumococcus Bakterien haben zwei Stämme
  • S: glatte Zellen mit Kapsel, die von Immunzellen nicht getötet werden können
  • R: ohne Kapsel, können getötet werden
  • Mäuse wurden mit beiden infiziert; sterben bei S, überleben bei R
  • werden tote S Bakterien injiziert lebt Maus
  • werden tote S und lebende R stirbt Maus
    => Transformation; tote S setzten DNA frei, welche die Kapseln codiert, und wird von R aufgenommen-> transformieren zu S Zellen
20
Q

wie läuft die Aufnahme und Integration der DNA bei der Transformation ab (bei grampositivem Bakterium)?

A
  • Bindung der doppelsträngigen DNA an membrangebundenes DNA-Bindeprotein
  • Eindringen eines der beiden Stränge, während Nucleaseaktivität den anderen Strang abbaut
  • Einzelstrang wird in der Zelle durch spezifische Proteine gebunden; die Rekombination mit homologen Region des Bakterienchromosoms wird durch RecA-Protein vermittelt
    => transformierte Zelle
21
Q

was ist Kompetenz (eine kompetente Zelle)?

A
  • Fähigkeit, DNA aufzunehmen und zu integrieren
    -> natürlich kompetent
    -> chemisch kompetent
22
Q

was passiert beim Vorgang homologer Rekombination (kurz gefasst)?

A
  • genetischer Austausch zwischen homologen DNA-Sequenzen aus zwei verschiedenen Quellen
  • homologe DNA-Sequenzenhaben fast gleiche Sequenz-> deswegen kann über große Strecke von 2 DNA-Molekülen Basenpaarung stattfinden
    => crossing over
23
Q

wie läuft allgemeine Transduktion ab bzw. was ist charakteristisch?

A
  • DNA durch ein bakterielles Virus (Bakteriophagen) von einer Zelle zur anderen übertragen
  • praktisch jedes Gen des Donor-Chromosoms kann in den Empfänger übertragen werden
  • Unterteilung in lytischen Zyklus und Transduktion
24
Q

was passiert beim lytischen Zyklus

A
  • während lytischer Infektion packen die Enzyme, die für das Verpacken der viralen DNA in Bakteriophagen verantwortlich sind, versehentlich bakteriophagen in die Wirts-DNA
  • entstehende Virionen heißen transduzierende Partikel
  • werden Empfängerbakterien mit Lysat infiziert, dann meist durch den Virus; geringer Anteil wird durch transduzierenden Partikel, welche DNA injizieren, infiziert
25
Q

wie unterscheiden sich Gene von 1.Virionen und 2.transduzierenden Partikeln?

A
  1. enthält Phagengene
  2. enhält Wirtsgene
26
Q

was passiert bei Transduktion?

A
  • Rezipient (Empfängerzelle) wird mit transduzierendem Partikel infiziert
    => homologe Rekombination
    => transduzierte Rezipientenzelle
27
Q

Ablauf der Konjugation

A
  • F+ Zelle (Spenderzelle) hat bakterielles Chromosom und F-Plasmid
  • F- Zelle (Empfänger) hat nur bak. Chromosom
    1. werden über Pilus verbunden
    2. Zellpaar ist stabilisiert , ein Einzelstrang des F-Plasmids wird gespalten
    3. Übertragung eines Stranges von F+ zu F-, wird gleichzeitig in F+ wieder repliziert
    4. Empfängerzelle beginnt Synthese des Komplementärstranges
    5. Vollendung der DNA-Übertragung und Synthese, Zelle trenne sich
28
Q

was sind transponierbare Elemente?

A
  • DNA-Teilbereiche, die sich von einem Ort zu einem anderen bewegen
  • sind immer in andere DNA-Moleküle (bspw. Plasmis, Chromosom, Virusgenom) integriert
  • da sie keinen Replikationsursprung besitzen, werden sie repliziert, wenn DNA-Molekül des Wirts, in welchem sie sind, repliziert wird
  • zwei wesentliche Typen in Bacteria: 1. Transposons 2. Insertionssequenzen
29
Q

was sind Transposons

A
  • an beiden Enden umgekehrte Wiederho-lungssequenzen und ein Gen, das die Transposase codiert
30
Q

Transposon-Mutagenese

A
31
Q

was ist CRISPR

A
  • prokaryotische Immunsysteme
  • ## zerstört DNA aus viralen Infektionen oder anderen horizontal transferierten Genen