Molekulargenetik Flashcards

Question 1

Q

Definition: Gen

Answer

A

Einheit der im Erbgut von Lebewesen enthaltenen Erbinformation
dient Bildung aller zellulären & extrazellulären Proteine und RNA-Moleküle einer Zelle
wird in veränderter oder unveränderter Form durch Reproduktion an
Tochtergenerationen weitervererbt
hier liegen kodierende und regulatorische Sequenzen für Protein, rRNA und tRNA
alle Gene sind Bestandteil der in allen lebenden Organismen vorliegenden
Nukleinsäure
setzen sich aus einer Nukleinsäurekette zusammen, auf der die Information für alle Genprodukte in Form einer bestimmten Sequenz der 4 Nukleinbasen (A, G, C & T)

Question 2

Q

Definition: Genom

Answer

A

Gesamtheit aller Gene / der genetischen Information im haploiden
Chromosomensatz
in den meisten Organismen liegt Genom als Desoxyribonukleinsäurekette (DNS)
vor, in einigen Viren als Ribonukleinsäure (RNS)

Question 3

Q

Größenordnung von Genomen:

Answer

A

➡ variiert bei den verschiedenen Organismen:
* Bakterien= 10⁶ – 10⁷ Basenpaare
* Pilze= 10⁷ – 10⁸ Basenpaare
* Pflanzen = 10⁸ – 10¹¹ Basenpaare
* Insekten= 10⁸ – 10¹⁰ Basenpaare
* Weichtiere= 10⁸ – 10¹⁰ Basenpaare
* Knorpelfische= 10⁹ – 10¹⁰ Basenpaare
* Knochenfische= 10⁸ – 10¹⁰ Basenpaare
* Amphibien= 10⁸ – 10¹¹ Basenpaare
* Reptilien, Vögel, Säugetiere = 10⁹ Basenpaare
* Mensch: 3 Milliarden Basenpaare
* Drosophila melanogaster (Taufliege): 200 Millionen Basenpaare
* Escherichia coli: 4,6 Millionen Basenpaare

Question 4

Q

Definition: Genlocus / Genlokus / Locus

Answer

A

physische Position eines Gens im Genom -> Genort
besteht das Genom aus mehreren Chromosomen, ist der Genlocus der Ort auf
dem Chromosom, an dem sich das Gen befindet

Question 5

Q

Definition: Allel

Answer

A

durch Mutation entstandene Variante eines Gens
verschiedene Ausprägungsformen eines Gens (normal oder mutiert), sind aber
dem gleichen Locus zugeordnet
diploide Organismen besitzen von jedem Gen zwei Kopien
-> liegen 2 gleiche Allele vor, ist der Organismus für dieses Gen homozygot
-> bei 2 verschiedenen Allelen ist der Organismus für das Gen heterozygot

Question 6

Q

Definition: Transkription

Answer

A

Gesamtheit aller zu einem bestimmten Zeitpunkt transkribierten Gene in einer
Zelle oder in einem Zelltyp
quantitatives Profil aller mRNAs in einem Gewebe zu einem definierten Zeitpunkt
bzw Zustand

Question 7

Q

Definition: Proteom

Answer

A

Proteingehalt einer Zelle
quantitatives Expressionsmuster der Proteine, die in einem Gewebe in einem
definierten physiologischen Zustand vorhanden sind

Question 8

Q

Definition: Genotyp

Answer

A

genetische Ausstattung eines Individuums
-> individueller Satz von Genen, der im Zellkern jeder Körperzelle liegt
beschreibt eine Allelkonstruktion an einem bestimmten oder mehreren Genorten
Feststellung durch Genotypisierung

Question 9

Q

Definition: Phänotyp

Answer

A

Gegensatz zum Genotyp
die tatsächliche körperliche Erscheinung

Question 10

Q

Definition: Haplotyp

Answer

A

haploider Genotyp
* Nukleotidsequenz in einem Chromosom im Genom eines Lebewesens
* Beispiel: diploider Organismus mit Genotyp AaBb
-> Haplotyp kann ABab oder AbaB sein

Question 11

Q

Definition: haploid

Answer

A

Zellen mit einfachem Chromosomensatz
zB Keimzellen (Eizellen und Spermien)

Question 12

Q

Definition: diploid

Answer

A

Zellen mit doppeltem Chromosomensatz
physiologische Ausnahme sind haploide Keimzellen und einige aneuploide
Leberzellen sowie Erythrozyten und Thrombozyten, die kein Erbgut vorweisen
diploide Zygote entstehen aus Verschmelzung einer Eizelle mit einem Spermium
-> je den einfachen Chromosomensatz von Mutter und Vater

Question 13

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
besteht aus:
Aufbau:

Answer

A

hochmolekulares Polymer aus Nukleotiden
-> Nukleotid = Base + Zucker + Phosphat
ein Polymerstrang hat i.d.R. jeweils ein 5 -Phosphat-Ende & ein 3 ́ -OH-Ende ́
-> polare Struktur
langkettige Moleküle aus einzelnen Nukleotiden bezeichnet man als Polynukleotide
-> kürzer kettige (unter 20-30) als Oligonukleotide
doppelsträngige Helix
-> pro Windung 10 Basen in einem Bereich von 3,4nm
Durchmesser der rechtsgewundenen Helix: 2nm
DNA ist voll hydratisiert und bildet große & kleine Furchen
beide Stränge sind antiparallel angeordnet

Question 14

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Basen:

Answer

A

Basen:
* Purin-Abkömmlinge: Adenin & Guanin
* Pyrimidin-Abkömmlinge: Thymin, Cytosin, Uracil→RNA: Uracil statt Thymin
* in ihrer Reihenfolge variabel
* bilden die DNA/RNA Sequenz
* Watson und Crick → Anzahl der Purine = Anzahl der Pyrimidine
* komplementäre Base
* Adenin und Thymin (2 H-Brückenbindungen)
* Cytosin und Guanin (3 H-Brückenbindungen)
➡ Wasserstoffbrücken sind jedoch relativ schwach, zusätzlich spielen
Van-der-Waals-Kräfte, hydrophobe und elektrostatische
Wechselwirkungen eine Rolle

Question 15

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Zucker:

Answer

A

Zucker (Pentosen):
* Ribose (RNA)
* Desoxyribose (DNA)
* N-glykosidisch mit Base verknüpft (Nukleosid entsteht)

Question 16

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Phosphat

Answer

A

Phosphat:
* eine freie OH-Gruppe der Zucker-Komponente in einem Nucleosid ist mit
einem Phosphat-Rest verestert sein
* Phosphat-Gruppe kann in verschiedenen Positionen (3 oder 5 ́ ) sitzen ́
* 2‘ nur bei Ribonukleosiden

Question 17

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Konformationen:
Aufzählung aller Formen

Answer

A

B-Form
A-Form
Z-Form
- Protein-codierende DNA
- in Tandemwiederholungen vorliegende repetitive DNA
epetitive DNA
- nicht klassifizierte Spacer- oder Verbindungs-DNA

Question 18

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Konformationen:
B-Form

Answer

A

B-Form:
* physiologische (häufigste & wichtigste) Form der DNA
* in 1 Wendung der Doppelhelix liegen 10 Basen in einem Bereich von 3,4 nm
* Durchmesser der rechtsgewundenen Helix beträgt etwa 2 nm
* die beiden Polynukleotidketten sind um eine gemeinsame Achse
umeinander gewunden
* ist voll hydratisiert und zeigt die Bildung einer großen und einer kleinen
Furche
* Stränge zeigen eine antiparallele Anordnung
* Richtung wird deutlich, wenn man von den Enden
eines Moleküls her die Zucker-Phosphat-Kette entlang wandert
* liest man in Richtung 5 - 3 ́ , so trifft man immer auf das 5 ́ C-Atom des ́
Zuckers
* liest man von 3 - 5 ́ , trifft man auf das 3 ́ C-Atom des Zuckers

Question 19

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Konformationen:
A-Form

Answer

A

A-Form:
* im dehydrierten Zustand vorhanden
* kompaktere Form: tiefe große Furche und flache kleine Furche
* Basen stehen etwas geneigt zu Helixachse, nicht senkrecht
* sie könnte biologisch relevant sein, da vermutlich doppelsträngige RNA-Moleküle und DNA-RNA-Hybride A-Form einnehmen

Question 20

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Konformationen:
Z-Form

Answer

A

Z-Form:
* linksgängige Doppelhelix, in der die Phosphatgruppen des Rückgrats im
Zick-Zack verlaufen
* auch über Basenpaarung gehaltene antiparallele Paarung von Einzelsträngen
* kurze Oligonucleotide mit Sequenzen aus alternierenden Pyrimidinen &
Purine nehmen die Z-Form ein
* hohe Salzkonzentrationen sind notwendig, um die elektrostatische
Abstoßungen zwischen den Phosphatgruppen des Molekülrückgrats
(kommen sich näher als in A & B-Form) zu minimieren
* dennoch hat man auch schon Proteindomänen entdeckt, die Nukleinsäure in
Z- Form spezifisch binden, die wahrscheinlich spezifische Funktion haben

Question 21

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Konformationen:
Protein-codierende DNA:

Answer

A

Protein-codierende DNA:
* einzeln vorkommende Gene (single copy genes)
* vervielfachte Gene sowie abgeleitete Gene
-> funktionelle Genfamilien & nichtfunktionelle Pseudogen

Question 22

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Konformationen:
in Tandemwiederholungen vorliegende repetitive DNA

Answer

A

in Tandemwiederholungen vorliegende repetitive DNA:
-> für rRNA, SS rRNA, tRNA & einige Histongene

Question 23

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Konformationen:
repetitive DNA

Answer

A

repetitive DNA:
* DNA mit einfachen Sequenzen
* Mittelrepetitive DNA (bewegliche genetische Elementen
* kurze, verstreut liegende Elemente (nichtvirale Retroposons)
* lange, verstreut liegende Elemente (virale & nichtvirale Retroposons)

Question 24

Q

DNA = Desoxyribonukleinsäure
Entdeckung:

Answer

A

1868: Schweizer Arzt Friedrich Miescher isolierte aus Eiterzellen & Lachsspermien
das Nuclein (phosphorreiche Substanz aus Nukleinsäuren & Proteinen)
-> sein Ziel war es, die chem. Natur des Zellkerns aufzuklären
Rostocker Botaniker Albrecht Rossel (Nobelpreis 1910) identifizierte 4
Stickstoffbasen, Zucker & Phosphorsäure als die chem. Baubestandteile des
Nucleins
1920er Jahre: Erkenntnis, dass es 2 Klassen von hochpolymeren Nukleinsäuren
gibt (Desoxyribonukleinsäure & Ribonukleinsäure)
1928 Versuch von Griffith
der Versuch fand an Pneumokokken statt (bakteriellen Erregern der
Lungenentzündung)
virulenter S-Stamm, welcher über eine schützende Schleimkapsel
verfügt
nonvirulenten R-Stamm (R36A), mit rauer Oberfläche
Griffith injizierte drei Gruppen von Mäusen unterschiedliche Extrakte
der ersten eine lebendige R-Stamm-Kultur
der zweiten durch Hitze getöteten S-Pneumokokken
der dritten beide Extrakte zusammen
die erste und zweite Gruppe erkrankten nicht an Lungenentzündung
die Mäuse der dritten Gruppe aber erkrankten und starben
eine Kultur des Herzblutes dieser Mäuse zeigte wieder lebendige S-StammPneumokokken
Proteine oder DNA tansformierende Eigenschaften
1944: Oswald Avery, Colin M. MacLeod & MacLyn McCarty zeigten dass DNA die
transformierende Substanz & damit der Träger der genetischen Information sein
muss
versetzen Proteine und DNA mit abgetöteten S-Zellen
nur bei der DNA entstanden wieder lebende S-Zellen
Erwin Chargaff: Zusammensetzung der DNA variiert von Spezies zu Spezies, v.a. in
der relativen Menge A, T, C & G
Anzahl A = T und Anzahl G = C bzw. Anzahl A+G = T+C
Rosalind Franklin:
Untersuchung der DNA mithilfe von Röntgenstrahlen
3
konnte zeigen, dass die DNA vermutlich die Form einer Helix besitzt, die aus
2 oder 3 Ketten zusammengesetzt ist
1952: James Watson & Francis Crick (beide Nobelpreis 1962)
fanden heraus, dass Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin
zusammenpasst
jedes dieser beiden Basenpaare ist fast völlig flach & treppenartig
übereinander geordnet
2 Zucker-Phosphat-Ketten winden sich um die Basen an den Außenseiten
entlang

Question 25

Q

Denaturierung der DNA

Answer

A

z.T. irreversible Zerstörung der Struktur von Proteinen oder Peptiden durch
chemische (zB Säuren) oder physikalische (zB Hitze) Einflüsse
Aufbrechen der Wasserstoffbrückenbindung zwischen den beiden DNA-Strängen
➡ reversibler Prozess
➡ verursacht durch:
thermische Einwirkung:
Erhitzen
chemische Einwirkung:
Alkali, Formamid & Harnstoff

Question 26

Q

Renaturierung der DNA

Answer

A

Zusammenführen der aufgetrennten Komplementärstränge
zB durch langsames Abkühlen
wichtig bei Hybridisierung:
an einem Einzelstrang lagern sich ein mehr oder weniger vollständig
komplementärer DNA-Einzelstrang an
-> es bilden sich WBB zwischen den komplementären Nukleinbasen
Anwendung:
‣ Nachweis bestimmter Nukleinsäure-Sequenzen durch Hybridisierung mit
markierten komplementären Sequenzen = Sonden
‣ PCR / Polymerase-Ketten-Reaktion:
enzymabhängiges Verfahren zur Vervielfältigung bestimmter GenSequenzen innerhalb einer vorliegenden DNA-Kette
physiologisch läuft sie bei Replikation in allen Zellen ab
kann zur in vitro-Amplifizierung von Gensequenz

Question 27

Q

Chromosomen:
molekularer Aufbau von Chromosomen

Answer

A

molekularer Aufbau von Chromosomen:
* besteht aus 2 Chromatiden, die am Centromer verbunden sind
* Grundbaustoff ist das Chromatin:
* setzt sich aus DNA und Proteinen zusammen
* DNA: s.o
* Proteine: Strukturproteine und Histone
* 8 Histone bilden Histonkomplex (Oktamer)
* um das Oktamer windet sich zweimal die DNA
* Nucleosom entsteht
* mehrere Nucleosome verbinden sich
-> Verbindungen nennt man Linker DNA
* Nucleosome werden durch weiteres Histon noch enger verpackt,
sodass Chromatinfaser entsteht
➡ liegt während des Zellzyklus in verschiedenen Formen vor
* in Mitose: geknäult
* in Interphase: entknäult

Question 28

Q

Chromosomen: Anzahl
schw., Ktz., Mensch, Rnd., Pfd., Hnd., Huhn

Answer

A

Anzahl:
* Schwein & Katze: 38
* Mensch 46
* Rind: 60
* Pferd 64
* Hund & Huhn: 78

Question 29

Q

Chromosomen: Aufgaben

Answer

A

Träger der Gene
Partitionierung der genetischen Information zur sicheren Erstellung identischer
Kopien bei der Mitose erforderlich
homologe Rekombination und Segregation während der Meiose als Voraussetzung
für die Erzeugung und Erhaltung genetischer Variabilität

Question 30

Q

Beschreibungsmöglichkeiten für Chromosomen:

Answer

A

Beschreibungsmöglichkeiten für Chromosomen:

Lage des Centromers:
* Primäreinschnürung: teilt Chromatiden in 2 Arme (kürzerer p- & längerer q-Arm)
* metazentrisch: Centromer in der Mitte
* submetazentrisch: Centromer zw. Mitte & Ende
* akrozentrisch: Centromer fast am Ende
* telozentrisch: Centromer am Ende

Armlängenverhältnis: Quotient des langen & kurzen Armes

Centomerindex: Quotient der Länge des kurzen Armes & der Gesamtlänge des
Chromosoms

relative Chromosomenlänge:
* Länge jedes einzelnen Chromosoms bezogen auf die Summe der Einzellängen eines haploiden Chromosomensatzes
* halbe Anzahl Autosomen + 1 X-Chromosom
* dargestellt als Wert von 1000

Strukturvarianten:
* Sekundäreinschnürungen
* Satelliten am kurzen Arm
* Heterochromatinvarianten (C-Bänder v.a. um Centromer)

Chromosomenbandvarianten:
* Anwendung verschiedener Behandlungen im Replikationsprozess
* direkt Behandlung an den Chromosomen auf dem Objektträger mit Färbemittel mit & ohne Denaturierung der Chromatinstruktur oder der DNA

Question 31

Q

Zellzyklus:M-Phase: Zellteilung (Mitose) und Zytokinese

Answer

A

M-Phase: Zellteilung (Mitose) und Zytokinese
* sichern gleichmäßige Verteilung der Chromosomen auf zwei Tochterzellen
* ungeschlechtliche Vermehrung: aus Mutterzelle entstehen 2 genetisch identische
Tochterzellen
* Prophase:
* läuft parallel zum Zellzyklus ab
* Chromosomen werden durch Spiralisierung und Auffaltung in
heterochromatische Transportform gebracht
* die fädigen Strukturen werden sichtbar, verdicken und verkürzen sich
* Ausbildung des Spindelapparats aus Centrosomen
* Kernmembran und Nukleolus zerfallen
* Metaphase:
* Mikrotubuli des Spindelapparats heften sich am Centromer der
Chromosomen
-> bewirken die Anordnung der Chromosomen in der Äquatorialebene
* Chromatiden werden sichtbar (noch am Centromer zusammenhängend)
* Anaphase:
* Chromosomen trennen sich am Centromer
* jeweils ein Tochterchromatid wird zum entgegengesetzten Zellpol
transportiert
* Abbau der Teilungsspindel
* Chromosomen entfalten und entspiralisieren sich
* Zytokinese beginnt
* Teilungsfurche bildet sich aus
* Teilung des Zytoplasmas
* zufällige Aufteilung der Organellen auf beide Tochterzellen
* Telophase:
* Gegenteil der Prophase
* um die getrennten Chromosomen bilden sich Kernhüllen
* die Chromosomen wickeln sich ab
* Mitosespindel löst sich auf
* Transportform der Chromosomen wird wieder in Funktionsform
rückgewandelt
* Nukleolus bildet sich wieder aus
8
* Telomerase:
* befindet sich im Zellkern
* wirkt der Verkürzung der Telomeren entgegen

Question 32

Q

Zellzyklus: stoffwechselaktive Wachstumsphase (Interphase): dient der DNA Verdopplung

Answer

A

stoffwechselaktive Wachstumsphase (Interphase): dient der DNA Verdopplung
* G1 Phase:
* Zellwachstum
* hier Protein- und RNA Synthese
* Enzyme und Proteine werden für den Aufbau der Chromosomen
synthetisiert
* Zellen die sich nicht teilen verbleiben in dieser Phase (arretiert)
* 2n (Chromosomen), 2c (Chromatiden)
* G0 Phase:
* postmitotische Zellen, die höchste Stoffwechselaktivität aufweisen, jedoch
nicht in S Phase übertreten (vorübergehende Ruhephase)
* S Phase:
* Synthesephase
* DNA Replikation
* DNA Doppelhelix wird in ihre Einzelstränge asymmetrisch getrennt
* Einzelstränge werden zu zwei neuen DNA Strängen kopiert
* Chromosomen bestehen aus zwei Tochterchromatiden 2n, 4c
* G2 Phase:
* Vorbereitung zur Zellteilung
* Zelle wächst erneut
* Substanzen zur nachfolgenden Mitose werden synthetisiert

Question 33

Q

Zellzyklus-Kontrollsystem:

Answer

A

Zellzyklus-Kontrollsystem:
Cykline:
* Proteine
* bilden mit cyclinabhängigen Kinase Komplexe
- deren Kinasefunktion wird aktiviert
- steigende Konzentration von Cyclin A leitet die Zelle in die G2 Phase
- Cyclin B ist für den Start der Mitose essenziell
- Cyclin D ist während des gesamten Zellzyklus vorhanden
- Cyclin E bestimmt den Übergang von G1-Phase zur S-Phase
Kontrollpunkte (Restriction points):
* es wird verhindert, dass eine neue Phase beginnt, bevor die vorherige beendet ist
* bei Problemen hat die Zelle Zeit den Schaden zu beheben oder es tritt der Zelltod ein (Apotose)
- an der späten G1 Phase:
> Überprüfung:
+ ob ausreichende Zellgröße vorhanden ist
+ ob keine DNA Schäden vorliegen
+ ob ausreichend Substrate für die Nukleinsäuresynthese vorhanden sind
- am Ende der G2 Phase:
> Überprüfung:
+ ob DNA erfolgreich repliziert wurde
+ ob in der DNA Schäden vorliegen

Question 34

Q

Meiose (I und II): allg.

Answer

A

Meiose (I und II):
* geschlechtliche Vermehrung: es entstehen 4 haploide Tochterzellen
* bei der geschlechtlichen Befruchtung (Synagmie, Karyogamie) vereinigen sich die Kerne
der mütterlichen und väterlichen haploiden Keimzellen (Gameten) zu einer Zygote
-> Zygote enthält daher Chromosomensatz beider Gameten

Question 35

Q

Meiose I:

Answer

A

aus einer diploiden Zelle muss eine haploide Zelle hergestellt werden
Interphase 1: Mutterzelle verdoppelt DNA und Zellorganellen
Prophase 1:
Kern und Kernkörperchen lösen sich auf
Chromosomen werden durch Spiralisierung und Auffaltung in
heterochromatische Transportform gebracht
fädige Strukturen werden sichtbar, verdicken und verkürzen sich
Ausbildung des Spindelapparats aus Centrosomen
Besonderheit: Synapse
> 2 homologe Chromosomen (von
Vater und Mutter) hängen sich
aneinander, sodass ihre
Chromatiden sich überlappen
-> Crossing over: führt zu
Rekombination von Genen
(genetische Vielfalt)
Metaphase 1: homologe Chromosomenpaare reihen sich nebeneinander in
Äquatorialebene an
Anaphase 1: die homologen Chromosomenpaare wandern zu den
entgegengesetzten Zellpolen und werden dadurch getrennt
Telophase 1: die Plasmamembran wird eingeschnürt, es entstehen zwei haploide
Tochterzellen

Question 36

Q

Interkinese/Zytokinese:

Answer

A

Interkinese/Zytokinese:
* Mutterzelle teilt sich
* aus diploider Mutterzelle (46 Chromosomen) entstehen 2 haploide (je 23
Chromosomen) Tochterzellen, samt Organellen

Question 37

Q

Meiose II:

Answer

A

entspricht mitotischer Teilung
Prophase 2, Metaphase 2, Anaphase 2 und Telophase 2
es entstehen 4 haploide Tochterzellen
-> 4 Spermien bzw. 1 Eizelle+3 Polkörperchen (aus Metaphase 2 und Anaphase 2)

Question 38

Q

Replikation:

Answer

A

Replikation:
* DNA wird während der Interphase des Zellzyklus verdoppelt
* Synthese erfolgt immer in 5 -3 ́ Endung ́
* ist bidirektional
Beginn: Origins of replication (Bindung von Initiator Proteinen)
> Replikationsstartpunkte liegen in der Nähe aktiver Gene
> Replikationsstartpunkte sind meist nicht gleichzeitig aktiv
- Heterochromatin: Späte Replikation
- Euchromatin: frühe Replikation
* Replikation ist an Strukturen des Zellkerns gebunden
* jeder Genomabschnitt wird während der S-Phase nur einmal repliziert

Question 39

Q

Replikationsmöglichkeiten

Answer

A

semikonservative Replikation:
- es entstehen 2 DNA-Moleküle, die sich jeweils aus einem komplett alten und einem vollständigen neuen Strang zusammensetzten

Dispersive Replikation:
- es enstehen 2 DNA-Moleküle, bei denen sich alte und neue DNA entlang aller vier Stränge verteilt

konservative Replikation:
- es enstehen 2 DNA-Moleküle, bei denen der ursprüngliche DNA-Doppelstrang komplett erhalten bleibt und zusätzlich ein vollkommen neuer ensteht

Versuch: Meselson und Stahl
* fanden 1958 heraus, dass die Replikation semikonservativ abläuft
* gaben E. coli Bakterien N15 als Nährboden
* danach haben sie die Bakterien aus N15 auf ein N14 Nährboden gegeben
* nun nahmen sie Proben aus N15 und N14 und zentrifugierten diese
* Bande aus N15 lag bei N15 (schwer)
* Bande aus N14 lag zwischen N15 und N14 (mittelschwer)
-> DNA muss sich in N15 und N14 aufgeteilt haben
* weiter Synthese der Bakterien in N14 und wieder Zentrifugation
-> 2 Banden traten auf
* 1. Bande: zwischen N14 und N15 (mittelschwer)
* 2. Bande: N14 (leicht)

Question 40

Q

Replikation:
Topoisomerase:

Answer

A

Topoisomerase: entwindet DNA und vermeidet somit Torsionsspannungen und
Verdrillungen
* bildet Phosphatbrücke zwischen seinem Tyrosinrest im aktiven Zentrum und dem
Phosphodiesterband der DNA aus
Topoisomerase I:
* supraspiralisierte DNA wird entspannt
* vorübergehender Bruch in einem der beiden DNA Stränge
* öffnet einen DNA Strang reversibel
-> freie Drehbarkeit
-> schließt DNA Strang
* kein ATP Verbrauch
Topoisomerase II:
* führen negative Supraspirale ein
* zwei Tore Weg:
* Doppelstrangspaltung
-> Stabilisierung des offenen Stranges am Protein
-> Durchleiten des inaktiven Stranges
-> Verknüpfung des offenen Stranges
* ATP Verbrauch!

Question 41

Q

Replikation:
Replikationsgabel

Answer

A

Helicase trennt Dopplhelix (Spaltung der H-Bindungen) auf
Bewegung in 3 -5 ́ und 5 ́ -3 ́ Endung ́
der Eukaryot besitzt über 25 Stück
DNA bindende Proteine binden kooperativ an DNA
bei Bakterien: SSB (Single strand binding protein)
> Homotetramer (je 19 kDA)
> besetzt einen Bereich von 8-12 nt
bei Eukrayoten: RPA (Replication protein A)
> Heterotetramer (70 kDa, 34 kDa, 14 kDa)
verhindern, dass einzelsträngige DNA von Nucleasen gespalten wird
verhindern die Ausbildung von Sekundärstrukturen
beinhalten meist DNA Klammern (sliding clamp)
> dient der Bindung eines DNA modifizierten Enzyms an die DNA
während der Replikation (DNA-Polymerase III)
> die WW zw. Polymerase und DNA-Klammer und WW zw. DNA-Klammer
und DNA sind stärker als die WW der Polymerase und der DNA
> besteht aus mehreren Proteinen

Question 42

Q

Replikation: es entstehen…

Answer

A

es entstehen zwei Einzelstränge (Mutterstränge/Matrixen) -> bidirektional
* Leitstrang 3 -5 ́ ́
* Folgestrang 5 -3 ́ ́

Question 43

Q

Replikation:
Primase

Answer

A

besteht aus bis zur 30 RNA-Nucleotiden
setzt sich an Einzelstrang an und synthetisiert kurzes RNA Stück
-> es entsteht Primer (Primer Anealing)

Question 44

Q

Replikation:
DNA-Polymerase III - Holoenzym:

Answer

A

DNA-Polymerase III - Holoenzym:
* dockt am Primer an
* arbeitet nun vom 3 zum 5 ́ Ende des Mutterstrangs ́
* führt passendes Nukleotid aus dem Cytoplasma zu
-> Cytosin gegenüber Guanin
-> Adenin gegenüber Thymin
Ablauf am Leitstrang:
* kontinuierliche Synthese
* Richtung der Synthese entspricht Richtung der Helikase
* Primer wird am 3 Ende angesetzt ́
* Polymerase kann vom 3 zum 5 ́ Ende durchgehend den Mutterstrang ́
abfahren und den entsprechenden Tochterstrang bilden
Ablauf am Folgestrang:
* diskontinuierliche Synthese
* Richtung der Synthese entspricht nicht Richtung der Helikase
* mehrere Primer von nöten, da während Strang abgelesen wird in die andere
Richtung die Helikase DNA weiter aufspaltet
- am 3’-Ende gibt es jedoch keinen Platz mehr, um an der äußersten
Spitze einen Primer zu platzieren
- beim Menschen setzt daher die Telomerase am Ende des
Matritzenstranges an und erweitert diesen nach den Basensequenzen
5’-GGGTTA-3’
- es entstehen Okazaki Fragmente -> Tochterstrangfragmente & Primer
13
* RNase H entfernt alle Primer auf den Tochtersträngen
* DNA Polymerase I füllt Primerlücken mit Nukleotiden
- Ribonukleotide des Primers werden durch Desoxyribosenukleotide ersetzt
* Ligase verknüpft Okazaki Fragmente
-> Phosphodiesterbindungen

Question 45

Q

Transkription:
DNA-Methylierung:

Answer

A

Methylierung der Histone:
* durch eine Methylierung am Lysinrest der Histone umgeben diese die DNA
enger, sodass keine Transkription stattfinden kann

Methylierung der DNA (genomic imprinting):
* betrifft autosomale Gene
* erfolgt während der Keimzellbildung
-> Imprinting wird mit vererbt und setzt die Mendelschen Regeln außer Kraft
* bei der Expression von bestimmten Genen wird das Allel eines Elternteils
durch Methylierung inaktiviert
- “Gen-Silencing”
-> Transkriptionsfaktoren können nicht an methylierte Promotoren
binden
- bevorzugte Expression von mütterlichen oder von väterlichen Allelen
- intrauterines Wachstum des Fetus wird beeinflusst

Question 46

Q

Transkription:
DNA-Acetylierung

Answer

A

Acetylgruppe bindet am Lysinrest des Histons, die vorher positiv geladene
Amidgruppe wird neutralisiert wodurch die Histonaffinität zu den Nucleinsäuren
sinkt
-> Transkription kann besser ablaufen

Question 47

Q

Transkription:
Ablauf

Answer

A

Proteinsynthese findet im Cytoplasma statt, damit die DNA aus dem Zellkern dort
hingelangen kann, muss sie in mRNA umgeschrieben werden
katalysierendes Enzym: RNA-Polymerase II
wandert in 5‘ → 3‘ – Richtung
14
entspiralisiert und spaltet die DNA
benötigt keinen Primer, sonder Promotor!

Initiation:
* RNA benötigt Promotor (Startsignal)
* bestimmte Nukleotidsequenz
* hier binden die Trankriptionsfaktoren
* benötigt die RNA zur Erkennung des Promotors
* beeinflussen Transkription positiv oder negativ
* bei Eukaryoten notwendig
* z.B Zinkfinger: verhindert eine erneute Anlagerung der
getrennten DNA, sorgt für die Initiation der RNA-Polymerase
* z.B Leucinzipper ist Bestandteil vieler DNA bindender Proteine
* RNA-Polymerase II entspiralisiert DNA und teilt diese in zwei Einzelstänge
-> es wird nur 1 codogner Matritzenstrang für die Transkription benötigt

Elongation:
* RNA-Polymerase II liest am 3 -5 ́ Strang ab ́
* es bildet sich ein neuer 5 -3 ́ mRNA Strang ́
-> Uracil statt Thymin, Ribose als Zucker

Termination:
* RNA-Polymerase II trifft auf Stopcodon (bestimmte Nucleotidsequenz)
-> prä-mRNA fällt aus und DNA schließt sich wieder
-> prä-mRNA wird durch Spleißen in mRNA umgewandelt

Question 48

Q

Enhancer / Transkriptionsverstärker:

Answer

A

nicht transkribierte Gensequenzen / charakteristische Basenabfolge, die nach der
Bindung der Transkriptionsfaktoren an den Promotor eines Gens dessen mRNA-Produktion verstärken können
liegen meist im 5’-Bereich vor einem Gen gelegen
gehören zu den cis-Elementen
mittlere Länge von etwa 800 Basenpaaren
Silencer: gegensätzliche Regulatorsequenzen

Enhancer und Enhancer-bindende Proteine:
* regulieren Transkription bzw fördern Initiation der Transkription
* beeinflussen Anlagerung des Transkriptionskomplexes an den Promotor
-> verstärken Transkriptionsaktivität eines Gens
* es binden Regulationsproteine (zB Steroidhormonrezeptoren, cAMP-induzierte Proteine)
* binden entweder direkt oder über Mediator-Protein an
Transkriptionskomplex

Enhancer-Promotor-Wechselwirkung:
* räumliche Orientierung des Enhancers zum Promotor ist entscheidend
* Enhancer gelangt durch dreidimensionale Supercoil-Struktur der DNA in die
räumliche Nähe der Promotorsequenz -> DNA-Schlaufen (Loops)
- Enhancer kann mehrere tausend Basen vor (upstream) oder hinter
(downstream) dem Promotor liegen
-> trotzdem kann DNA-Schleife gebildet werden
* an der Ausbildung dieser Strukturen sind ebenfalls Histone beteiligt
* wichtig für Regulation der Genexpression

Question 49

Q

RNA = Ribonucleinsäure:
Unterschied zur DNA
Arten

Answer

A

Unterschied zur DNA:
* Ribose als Zucker
* Uracil statt Thymin

Arten:
> mRNA: messenger RNA
* übermittelt die Information vom Zellkern zu den Ribosomen
-> dazu wird die auf der DNA liegende Information auf die mRNA kopiert
* entsteht durch Spleißen aus der prä-mRNA
-> diese wird von der RNA-Polymerase II gebildet
> tRNA: transfer RNA
* Hilfsmolekül bei der Proteinbiosynthese, das eine einzelne Aminosäure aus
dem Cytoplasma aufnimmt und zum Ribosom transportiert
* wird von der RNA-Polymerase III gebildet
> rRNA: ribosomale RNA
* Bestandteil der Ribosomen
* wird von der RNA-Polymerase I und II gebildet
> miRNA: Mikro RNA
* kleine RNA Moleküle, die eine regulatorische Wirkung entfalten
* besteht nur aus 21-23 Nukleotiden
* an der Regulation der Genexpression (Transkription & Translation) beteiligt
-> unterdrückt die Transkription (silencing)
* wird von RNA Polymerase II oder III gebildet
> hnRNA: heterogene nukleäre RNA
* Primärtranskript bei Eukaryoten, das durch posttranskriptionale
Modifikationen in mRNA umgewandelt wird
* wird von RNA Polymerase II oder III gebildet
> SnRNA: small nuclear RNA
* Bestandteil des Spleißoms
* wird von RNA Polymerase II oder III gebildet

Question 50

Q

RNA = Ribonucleinsäure
Synthese

Answer

A

durch die Transkription
vom Enzym RNA-Polymerase katalysiert
bei Eukaryoten gibt es verschiedene Arten

RNA Polymerase I:
* befindet sich im Zellkern
* katalysiert die Bildung von rRNA als prä-rRNA

RNA Polymerase II:
* befindet sich im Nucleoplasma
* katalysiert Bildung von prä-mRNA, hnRNA, snRNA, scRNA, miRNA

RNA Polymerase III:
* befindet sich im Nucleoplasma
* katalysiert Bildung von tRNA, 5S rRNA, 7SL-RNA, snRNA - RNA,
miRNA

Polymerase IV:
* befindet sich im Nucleoplasma
* katalysiert die Bildung von siRNA

mitochondriales Genom: mitochondriale RNA

Question 51

Q

RNA Prozessierung:

Answer

A

aus unreifer prä-mRNA wird reife mRNA

Capping:
* methyliertes Guaninnukleotid wird ans 5 Ende gehangen ́
* Schutz vor Abbau
* Zeichen für Proteinsynthese

Polyadenylierung:
* 3 Ende erhält Poly-A-Schwanz ́
-> Adeninnukleotidkette wird angehangen (bis zu 200)
* Schutz vor Abbau
* verkürzt sich mit der Zeit und reguliert somit Lebensdauer der RNA

Editing:
* einzelne Basen werden an der mRNA verändert
* RNA kann nun für andere AS und somit Proteine codieren (vergrößerte
Proteinvielfalt)

Splicing:
* durch snRNP-Komplexe (Spleicosom) katalysiert
* Branch Point (meist Adenin) im Intron greift nukleophil ein Phosphat eines
Guanins Richtung 5 Ende an -> Intron bildet Lassostruktur (Lariat) ́
* Exons werden zusammengefügt
-> freie 3 OH Gruppe des ersten Exons greift nukleophil das Phosphat eine ́
Nukleotids in Richtung 5 Ende an -> Intron wird frei

Question 52

Q

RNA = Ribonucleinsäure
alternatives Splicen:

Answer

A

alternatives Splicen:
* besonderer Vorgang im Rahmen der Transkription bei Eukaryoten
* erst während des Splicevorgangs entscheidet sich welche RNA-Sequenzen Introns
und welche Exons sind
-> Regulation erfolgt über Splicefaktoren erst während des Splicevorgangs
* unterschiedliche Formen
- Kassettenexons (mutually exclusive exons)
- das Überspringen von Exons (exon skipping)
- das Beibehalten von Introns (intron retention)
- das Benutzen unterschiedlicher 5’ oder 3’ Splice Sites
* ein Gen codiert für mehrere Proteine
* schnelle Anpassung an veränderte Lebensbedingungen

Question 53

Q

RNA = Ribonucleinsäure
Nonsense-mediated mRNA Decay (NMD):

Answer

A

wichtiger Kontrollvorgang eukaryotischer Zellen (Qualitätskontrolle)
Erkennung von unerwünschten&zu frühen Stopcodons in der mRNA
zu frühe Expression des Proteins wird verhindert
frühzeitige Stopcodons entstehen durch Mutationen, fehlerhaftes Spleißen
oder Fehlern bei der Transkription

Ablauf:
* während des Spleißens verbinden sich die Exons, es bleiben dabei ExonExon Grenzen bestehen
* Exon-Exon-Grenzen werden normalerweise während der Translation entfernt
* stoppt nun die Translation an einem vorzeitigen Stopcodon, bleiben noch
einige Exon-Exon-Grenzen bestehen
* mit diesen Grenzen agieren nun die Terminationsfaktoren
* Decappingenzyme werden aktiviert und die mRNA wird abgebaut
* verhindert das falsche Protein entstehen

Question 54

Q

Translation (Proteinbiosynthese):

Answer

A

Nucleinsäurealphabet (4 Stück) wird in Proteinalphabet (20 Stück) übersetzt
findet im Ribosom statt
70 s prokaryoten Ribosom
UE1: 50s
UE2: 30s
80 s Eukaryoten Ribosom
UE1: 60s
UE2: 40s

Aufbau:
* Aminoacylstelle (A-Stelle): hier setzt t-RNA an
- ihr Anticodon setzt sich an den passenden Codon der mRNA
- hat AS, die dem Codon entspricht gebunden
-> wird als Aminoacyl-tRNA bezeichnet
- hat Funktion als Adaptermolekül, da AS alleine den Codon nicht finden
würden
* Polypetidstelle (P-Stelle)
* Exitestelle (E-Stelle): tRNA fällt aus

Vorgang:
Initiation:
* Ribosom fährt mRNA in 5 -3 ́ Richtung ab ́
-> mRNA Strang läuft dabei zwischen den beiden UE durch
* beginnt am Startcodon
-> bestehend aus Adenin, Uracil und Guanin (AUG)
* UAC als Gegenspieler (Initiation)
* Methionin ist somit immer die erste AS, die übersetzt wird

Elongation:
* Ribosom fährt weiter mRNA Strang ab, wodurch tRNA an P-Stelle rückt
* von hier gibt die tRNA die translatierte AS an die tRNA in der A-Stelle ab,
sodass eine Polypeptidkette entsteht
-> Ribosom wandert wieder weiter und tRNA gelangt an E-Stelle
18

Termination:
* Ribosom gelangt an Stop Codon
-> UAA, UAG oder UGA
* Ribosom zerfällt in seine UE
* Polypeptid wird frei

Question 55

Q

Translation
allg.

Answer

A

Nucleinsäurealphabet (4 Stück) wird in Proteinalphabet (20 Stück) übersetzt
findet im Ribosom statt
> 70 s prokaryoten Ribosom
UE1: 50s
UE2: 30s
> 80 s Eukaryoten Ribosom
UE1: 60s
UE2: 40s

Question 56

Q

Translation
Aufbau

Answer

A

Aufbau:
> Aminoacylstelle (A-Stelle): hier setzt t-RNA an
* ihr Anticodon setzt sich an den passenden Codon der mRNA
* hat AS, die dem Codon entspricht gebunden
-> wird als Aminoacyl-tRNA bezeichnet
* hat Funktion als Adaptermolekül, da AS alleine den Codon nicht finden würden
> Polypetidstelle (P-Stelle)
> Exitestelle (E-Stelle): tRNA fällt aus

Question 57

Q

Translation
Vorgang

Answer

A

Initiation:
* Ribosom fährt mRNA in 5 -3 ́ Richtung ab ́
-> mRNA Strang läuft dabei zwischen den beiden UE durch
* beginnt am Startcodon
-> bestehend aus Adenin, Uracil und Guanin (AUG)
* UAC als Gegenspieler (Initiation)
* Methionin ist somit immer die erste AS, die übersetzt wird

Elongation:
* Ribosom fährt weiter mRNA Strang ab, wodurch tRNA an P-Stelle rückt
* von hier gibt die tRNA die translatierte AS an die tRNA in der A-Stelle ab, sodass eine Polypeptidkette entsteht
-> Ribosom wandert wieder weiter und tRNA gelangt an E-Stelle

Termination:
* Ribosom gelangt an Stop Codon
-> UAA, UAG oder UGA
* Ribosom zerfällt in seine UE
* Polypeptid wird frei

Question 58

Q

Translation
Aktivierung der tRNA

Answer

A

Aktivierung der AS über Adenylierung -> Entstehung der Aminoacyl-tRNA
-> von Aminoacyl-tRNA-Synthase katalysiert (Aktivierungsenzym)
ist für die Esterbindung zwischen t-RNA und der AS zuständig
Bildung eines Aminoacyladenylats aus einer AS und ATP
Carboxylgruppe einer AS reagiert mit ATP
Pyrophosphat wird dabei abgespalten
ein Aminoacyladenylat (Aminoacyl-AMP) entsteht
-> ein gemischtes Anhydrid
Übertragung der Aminoacylgruppe von Aminoacyl- AMP auf ein bestimmtes
tRNA Molekül
Aminoacyl-tRNA / beladene tRNA entsteht
-> Bindung erfolgt über Aminosäureester
AMP bildet sich zurück
für jede AS existiert ein Aktivierungsenzym und tRNA-Typ
-> tRNA weisen verschiedene Mechanismen auf, um nur an bestimmte
AS zu binden -> Thr-tRNA hat in ihrem aktiven Zentrum zB Zinkion
pro Aminoacyl-tRNA werden 2 ATP verbraucht
-> eines dient der Bildung der Esterbindung in der Aminoacyl-tRNA
-> eines treibt die Reaktion voran

Question 59

Q

Weiterverarbeitung der Proteine:

Answer

A

Transport von Proteinen in den Zellkern:
* Kernlokalisierungssignal (nuclear localization signal, NLS), basische AA, Lysin-reich
* Bindung an Importin
* Importine transportieren Kernproteine durch die Poren unter Umwandlung von GTP in GDP

Chaperone helfen bei der Einfaltung:
* Protein bindet an den Käfig des Chaperons und gelangt in sein Inneres
* Deckel des Chaperons versiegelt den Käfig
* Protein faltet sich im Inneren in die richtige Form
* Protein wird freigesetzt

posttranslationale Modifikation:
> Phosphorylierung:
* Übertragung von Phosphatgruppen
* Proteinkinasen: Akzeptor: Serin und Threonin
* Tyrosinkinase
> Ubiquitinierung:
* an einem Lysinrest wird Ubiquitin angehangen, um es für den Abbau zu
markieren
> Acetylierung:
* Acetylgruppe wird am N-terminalen Ende des Proteins angehangen, um es
zu stabilisieren
> Glykolysierung:
* N-glykosidisch: über Asparagin, findet im ER statt
* O-glykosidisch: über Serin, Threonin im Golgi-Apparat
> Disulfidbrücke:
* kovalente Bindung zwischen 2 Cysteinresten
* entsteht unter Oxiadation
* Cystin wird gebildet
> Lipidierung: Anhängen einer Fettsäure

Question 60

Q

Nachweisverfahren:
* Nachweisverfahren der RNA-Expression:

Answer

A

Northern Blot:
* molekulargenetische Methode
* zunächst wird RNA in einer Gelelektrophorese aufgetrennt
* RNA-Übertragung (Blotting) auf eine Membran
* auf der Membran lassen sich RNA-Sequenzen durch die Hybridisierung mit komplementären Sonden spezifisch markieren

In situ Hybridisierung:
* zur Lokalisation der Expression in komplexen Geweben, wie z.B. Endometrium
> Hybridisierung dient dem Nachweis bestimmter Nucleinsäuren:
- dabei wird eine künstlich hergestellte Sonde aus einer Nukleinsäure eingesetzt
- die Sonde bindet über Basenpaarungen an die nachzuweisende Nukleinsäure
-> je besser die aneinanderbindenden RNA-Stränge einander
ergänzen, desto höher ist der Anteil an korrekten komplementären Basenpaarungen
- Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) dient dem Nachweis von RNA/DNA im Zellkern

DNA-Chip Technologie:
> Genexpressionsmuster unterscheidet sich in verschiedenen Geweben zu
unterschiedlichen Zeiten
> mithilfe von DNA-Microarrays (auch Gen-/DNA-Chips) lassen sich solche
RNA-Expressionsmuster ermitteln
> Ablauf der DNA-Chip-Technologie:
* zu analysierendes Genmaterial wird auf Glasplatte
(mit mehrerer Vertiefungen für verschiedene Gene) immobilisiert
* anschließend mit fluoreszenzmarkierter cRNA/cDNA
(komplementär zu Analysematerial) hybridisiert
* Detektion des Fluoreszenzsignals jedes einzelnen Gens mit
Laserbestrahlung
* Intensität der Fluoreszenz ist Maß für Transkription

Question 61

Q

Nachweisverfahren DNA-gebundener Proteine:

Answer

A

-> Nachweis von Protein-DNA-Interaktionen
Dnase-Footprinting: wo haben Proteine gebunden?
> Methode zur Identifizierung spezifischer Proteinbindungsstellen auf der DNA
> die DNA ist an Stellen, an denen Protein gebunden ist vor enzymatisch Spaltungen geschützt
> DNase= Enzym Desoxyribonuklease
> Ablauf:
* DNA-Ketten werden an Enden radioaktiv markiert - Inkubation mit Proteinen
* DNA-Protein Bindungen bilden sich aus
* Zugabe DNase
* DNA-Bruchstücke verschiedenster Längen entstehen
* Bruchstücke mit markierten Ende werden in der nachfolgenden Gelelektrophorese sichtbar
-> Geschwindigkeit DNA-Fragment proportional zur Länge
* auf Abschnitten auf denen Proteine gebunden waren, konnte DNase nicht wirken
-> sichtbar als Lücke im Gel
➡ Lücke = Fußabdruck des Proteins auf der DNA
* Bindungssequenz DNA an Protein kann durch Abstand Bindungsstelle vom markierten Ende rekonstruiert werden
* gleichzeitig Ansatz ohne Protein zum Vergleich

EMSA = Electrophoretic Mobility Shift Assay: haben Proteine gebunden?
> Protein-DNA-Komplex wird bei einer Elektrophorese daran erkannt, dass er im Vergleich zum freien, unkomplexierten DNA- Fragment eine reduzierte Mobilität besitzt
> Ablauf:
* Affinitätselektrophorese zum Nachweis von DNA- oder RNA-bindenden Proteinen (zB Transkriptionsfaktoren)
* Proteine werden mit DNA-Fragment bekannter Sequenz inkubiert
* Probe wird auf Polyacrylamidgel aufgetragen, durch elektrisches Feld werden Komplexe aus Protein, DNA und eventuell Antikörper nach Größe aufgetrennt
* es tritt eine Laufweitenverschiebung (band shift) abhängig von Ladung, Konformation und Größe des Proteinligandenkomplexes auf
- DNA-Protein-AK-Komplexe wandern langsamer als DNA-Protein-Komplexe, welche langsamer als ungebundene DNA wandern
- ungebundene Proteine wandern am schnellsten

ChIP-seq = Chromatin Immuno Prezipitation + Deep Sequencing:
> Kombination aus Chromatin-Immunpräzipitation und DNA-Sequenzierung
> Ablauf:
* künstliches Protein wird mit DNA vermischt & vernetzt
* anschließend Fragmentierung der DNA per Ultraschall
* Immunpräzipitation (Isolation&Konzentration) der Protein-DNA-Komplexe
-> mit Hilfe von AK werden DNA und Protein voneinander gelöst
* thermische Freisetzung der DNA
* DNA Sequenzierung

Question 62

Q

Sequenzierung von DNA-Strängen:

Answer

A

DNA-Sequenzierung ist die Bestimmung der Nukleotid-Abfolge in einem DNA-Molekül
Shotgun Sequencing (Schrotschuss-Sequenzierung):
Methode zur Sequenzierung langer DNA-Stränge
DNA wird mehrfach kopiert
Kopien werden zufällig in zahlreiche kleine Fragmente von 300 – 1.100 Basenpaare fragmentiert, die anschließend sequenziert werden
Fragmente werden auf Überlappungen untersucht und automatisiert zu einer Konsensus-Sequenz mit möglichst wenigen Lücken zusammengesetzt
Eigenschaften:
> nach maximal 1.100 Basen bricht das Verfahren ab, oder die gewonnene Sequenzinformation enthält zu viele Fehler
> Genome können nicht einfach am Stück sequenziert werden
Prinzip / Phasen:
‣ Fragmentierung: Fragmentierung der DNA & Sequenzierung der Fragmente
> Fragmente werden zufällig erzeugt (durch Endonukleasen oder mechanische Scherkräfte wie Ultraschall)
> Fragmente werden in geeignete Vektoren als Insert einkloniert
> Insert werden sequenziert
-> ohne zunächst die relative Anordnung der Einzelsequenzen zueinander zu kennen
> sequenziertes Fragment = read (zw 100 und 2.000 Nukleotide lang)

‣ Overlap: Feststellung von Überlappungen zw den Fragment-Sequenzen
* um Überlappungen zw Anzahl sequenzierter Fragmenten festzustellen,
muss eine zu berechnende Anzahl an Vergleichen durchgeführt werden
* contig: sich überlappende DNA
-> so kann auf die Orginal-DNA-Sequenz der genetischen Quelle
geschlossen werden
* gibt Aufschluss über vollständige Sequenzanordnung
‣ Layout: Berechnung des multiplen Alignments (Ausrichtung) der Fragmente
* Information der Overlap-Phase wird verwendet, um Fragmente
überlappend anzuordnen
* läuft durch Algorithmen automatisiert ab
* in Abhängigkeit der Überlappung (coverage) der einzelnen Fragmente
entstehen dazwischen Lücken (Layout)
* Lücken können durch statistische Verfahren gesondert behandelt
werden bzw durch Verfahren wie primer walking geschlossen werden
‣ Konsensus: Ermittlung der Konsensus-Sequenz

Varianten:
‣ whole-genome-shotgun-sequencing = double-barrel-shotgun-sequencing:
die zufällig erzeugten Fragmente werden von beiden Enden
sequenziert
es wird ein Gerüst erstellt, an dem Inseln der sich überlappenden
Fragmente ausgerichtet werden, wenn je ein Ende eines Fragment auf
unterschiedlichen überlappenden Fragmenten liegt
‣ clone-by-clone-sequencing:
Genom wird zuerst mit Restriktionsenzymen in mehrere überlappende
Bereiche geschnitten
➡ Restriktionsenzyme sind Enzyme, die aus Bakterien isoliert wurden
und die DNA an spezifischen Erkennungssequenzen schneidet
Bakterien schützen sich mit Hilfe dieser Enzyme gegen fremde
DNA (zB Bakteriophagen)
die einzelnen Bereiche werden kloniert
es wird eine physikalische Karte der Klone in dem Genom erstellt
danach wird jede Clone-Sequenz einzeln schrotschuss-sequenziert
mit Hilfe der physikalischen Karte kann eine komplette
Konsensussequenz abgeleitet werden

Question 63

Q

Sanger-Sequenzierung / Didesoxymethode nach Sanger:

Answer

A

ermöglicht Bestimmung der Basenabfolge in einem bestimmten DNA-Molekül
schnell und leichter automatisierbar
beruht auf in-vitro-Replikation des zu untersuchenden DNA-Moleküls
Voraussetzung: ein Sequenzbereich des Moleküls ist bereits bekannt
Verfahren:
man geht von einem markierten Oligodesoxynukleotid-Primer aus, der an
den schon bekannten Sequenzbereich des Moleküls hybridisiert
DNA-Polymerase katalysiert in 4 parallelen Ansätzen die Synthese des
komplementären DNA-Strangs
alle Ansätze sind grundsätzlich identisch, jedoch besitzen sie neben den
dNTPs (desoxynucleotidtriphosphate) zusätzlich noch eine unterschiedliche
Base als 2’-3’-Didesoxynukleotid (ddNTP; radioaktiv markiert) in geringer
Konzentration (je unterschiedlich für jede der 4 Basen)
-> das 3’-Hydroxylende fehlt
Kettenverlängerung kann nur am 3’-OH-Ende eines Nukleotids erfolgen
➡ Synthese kommt zum Stillstand, sobald ein ddNTP eingebaut wurde
jeweiliges ddNTP konkurriert mit dem entsprechenden dNTP, weshalb der
Kettenabbruch nach dem Zufallsprinzip an verschiedenen Stellen erfolgt
➡ man erhält eine Serie an Syntheseprodukten unterschiedlicher Länge

3 Schritte:
‣ Denaturierung:
* anfangs liegt eine doppelsträngige DNA vor
* durch Denaturierung (bei etwa 94°C, 1 Minute) werden WBB zwischen
gegenläufigen Strängen aufgebrochen
➡ man erhält je zwei Einzelstränge
‣ Annealing:
* bei 50°C dauert es 15 Sekunden
* nur 1 Primer wird verwendet (forward-primer oder ein reverse-primer)
‣ Extension:
* bei 60°C dauert es 4 Minuten
* Polymerase und Mixtur aus 4 dNTPs und 4 ddNTPs
➡ ddNTPs sind mit Fluoreszenzmarkern (sog. fluoreszenzmarkierte
Terminatoren) ausgestattet, sodass sie in jeweils unterschiedlichen
Farben erscheinen (T: rot, G: orange/schwarz, A: grün, C: blau)

Auswertung:
* nach durchschnittlich 30 Zyklen kann das Verfahren gestoppt werden
* danach Auftrennung in Gelelektrophorese

Question 64

Q

next generation sequenzing / NGS: oder massive parallel sequencing / MPS

Answer

A

beruht allgemein auf der Methode von Sanger
Vorteil: verdichteter, effizienter, vervielfältigender und automatisierbar
mehrere Tausend bis Millionen Sequenzierreaktionen können gleichzeitig ablaufen
Möglichkeiten:
ein komplettes menschliches Genom kann innerhalb von wenigen Tagen sequenziert werden
detaillierten Katalog menschlicher genetischer Variationen erstellen
alte, stark beschädigte DNA untersuchen und ein genetisches Profil erstellen
(zB archäologische Funde, in Bernstein eingeschlossene Organismen,…)
-> wurde schon mit Ötzi durchgeführt
Mutationen im Erbgut und Anlagen für Erbkrankheiten detektieren
für jeden Menschen kann bestimmt werden, wie er auf bestimmte Medikamente reagiert
schon in sehr frühem Schwangerschaftsstadium ist Untersuchung des Fötus auf Erbkrankheiten möglich
Einschränkungen:
Genauigkeit ist noch deutlich geringer als bei Sanger
-> kann durch Mehrfachlesung ausgeglichen werden
sehr teuer
Illumina sequencing-by-synthesis (SBS)-Methode:
fragmentierte DNA (nach Denaturierung einzelstängig) wird über spezifische Adaptoren kovalent an einen Glasobjektträger gebunden, auf der die Sequenzierreaktion stattfindet
von dem gebundenen Startmolekül ausgehend werden durch einen PCR-ähnlichen Schritt Cluster aus identischen Molekülen gebildet
fluoreszenzmarkierte Nukleotide werden genutzt
Sequenzierung erfolgt zyklusweise
-> je Zyklus wird nur 1 Nukleotid komplementär zur DNA eingebaut
Fluoreszenzgruppe wird abgespalten
-> Lichtsignal wird detektiert und Terminatorgruppe entfernt
-> weiteres Nukleotid kann im folgenden Zyklus eingebaut werden
‣ paired-end-Sequenzierung:
die zu sequenzierenden Fragmente werden von beiden Seiten her sequenziert
die Leseweite kann von 100 - 200 Basenpaaren eingestellt werden
je nach Größe der Fragmente überlappen sich Read oder sie sind durch einen nicht-sequenzierten DNA-Teil (insert) getrennt
Vorteil für Genauigkeit von Analysen

Answer 65

A

Aufbau:
* 2 unterschiedlichen Bereichen:
* DNA-Abschnitt, von dem durch Transkription eine einzelsträngige RNA-Kopie hergestellt wird
* alle zusätzlichen DNA-Abschnitten, die an der Regulation dieses Kopiervorgangs beteiligt sind

Aufgaben:
* codieren für mRNA, aus der dann Proteine translatiert werden
* codieren für rRNA, tRNA und Ribonukleinsäuren

Besonderheiten:
- regularorische Elemente wie Enhancer und Promotor liegen vor Transkriptionseinheit oder innerhalb Exons und Introns
- verschiedene Proteine binden an regulatorische Elemente (zB Transkriptionsfaktoren und RNA-Polymerase)
- prä-mRNA wird zur reifen mRNA modifiziert
- mRNA enthält:
> proteincodierenden offenen Leserahmen
* alle Nukleotide, die direkt an Beschreibung der ASsequenz
beteiligt sind
* Nukleotid besteht aus Phosphat, Zucker und Base (A, T, G, C)
> nichtcodierende Bereiche (noch untranslatiert)
* 5’ untranslatierter Bereich
* 3’ untranslatierter Bereich
-> Bereiche dienen Regulation von Translationsinitiation und
Aktivität der Ribonuklease (die RNA wieder abbauen)

Größe:
* menschliches Genom besteht aus 3 Milliarden Basenpaaren
* Gendichte ist gering -> nur 15% der Gene des menschlichen Genoms haben eine nachgewiesene Funktion

Unterschied bei Prokaryoten:
* Gene enthalten keine Introns
* mehrere unterschiedliche RNA-bildende Genabschnitte können…
- sehr nah hintereinander geschaltet sein (= polycistronische Gene)
- in ihrer Aktivität von einem gemeinsamen regulatorischen Element geregelt werden
-> Gencluster:
* werden gemeinsam transkribiert
* werden in verschiedene Proteine translatiert
- Operon: Einheit aus Regulationselement und polycistronischen Genen

ein Gen, das Protein codiert, enthält eine Beschreibung der Aminosäure-Sequenz des Proteins als genetischen Code in Form der Nukleotid-Sequenz der DNA

Mutationen sind möglich: spontan oder durch Außeneinwirkung

Answer 66

A

in der Natur vorkommende kombinatorische Regeln zur Bildung von Proteinen

Grundlage sind Basentripletts / Codons:
* codieren proteinogene Aminosäuren
* Folge von 3 Purin- bzw Pyrimidinbasen im Genom
* codieren je eine AS

Eigenschaften:
* nicht überlappend
➡ Sequenz ABCDEF wird ABC & DEF (nicht ABC, BCD, CDE, DEF)
* Basensequenz wird fortlaufend von einem Startpunkt an abgelesen
* nahezu universell (gilt mit wenigen Ausnahmen für alle Organismen, zB aber nicht in mitochondiraler DNA)

64 mögliche Codons:
- nur 20 AS
* für die meisten AS gibt es mehrere „Synonyme“ (maximal 6)
(unterscheiden sich meist in der letzten Base) -> degenerierter Code
-> Trp und Met haben nur 1 Codon
* Degeneration minimiert schädliche Auswirkungen von Mutationen
- 61 stehen für bestimmte AS
-> davon ist Methionin mit AUG gleichzeitig das Startcodon für die Translation
- 3 signalisieren Ende der Translation
= Stopcodons (UGA, UAG, UAA)
* UGA codiert teilweise für die 21. AS
Selenocystein

Wobble-Hypothese: (1966 von Francis Crick)
* Problem: für 61 codierende Tripletts müsste es auch 61 verschiedene tRNAs geben
-> nachweislich gibt es maximal 41 verschiedene tRNAs
* Hypothese gibt die Lösung

Beispiel:
* UCC und UCU codieren für Serin
* an beide bindet die tRNA mit Anticodon AGG
* zwischen U und G entsteht eine unübliche Basenpaarung
-> Bezeichnung als Wobble-Paarung, da die Base aus ihrer Position am Ribosom während der Translation „herauswackelt“

Hypoxanthin (I):
ist eine Base (benannt nach ihrem Nukleosid Inosin)
kommt nicht in mRNA oder DNA vor
kann an Wobble-Position in tRNA eingebaut sein
ermöglicht Bindung von A, U und C

Beispiel:
* Anticodon UAI
-> kann mehrere mRNA-Triplets binden: AUA, AUU und AUC
(immer Isoleucin)
* mögliche Bindungen zwischen mRNA Codon und tRNA Anticodon:
* G -> C
* U -> A
* A und G -> U
* C und U -> G
* U, C und A -> I

Answer 67

A

dienen dazu DNA zu spalten, zu verknüpfen, zu replizieren, zu manipulieren und RNA revers zu transkribieren

Restriktionsnukleasen (Restriktionsenzyme vom Typ II):
* erkennen in doppelsträngiger DNA sehr spezifisch bestimmte Nucleotidsequenzen
* spalten dort den Doppelstrang
* dienen in der Gentechnik als spezifische molekulare Skalpelle
* die Reaktionsprodukte (Restriktionsfragmente) lassen sich leicht mit anderen, entsprechend vorbereiteten DNA-Molekülen wie Vektoren verknüpfen

Plasmide:
* dienen als Vektoren (Transportvehikel)
* sie nehmen relativ leicht beliebige Fremd-DNA-Fragmente auf und werden anschließend in eine Wirtszelle eingeschleust
* werden dort stark repliziert oder die in ihnen enthaltene Fremd-DNA wird exprimiert

Reverse Transkriptase:
* ist ein im retroviralen Genom codiertes Enzym
* weist drei Aktivitäten auf
- DNA- und RNA-abhängige DNA-Polymerase
- RNase h
* wird genutzt, um aus einer RNA (meist mRNA) eine komplementäre DNA (cDNA) herzustellen

Answer 68

A

Verfahren der Analyse des Erbguts, die insbesondere zur Feststellung von Erbanlagen für Merkmale, Krankheiten (Erbkrankheiten) oder Empfindlichkeiten gegen Umwelteinflüsse, zur Feststellung familiärer Abstammung (Abstammungsnachweis) sowie zur Identifizierung von Personen Anwendung finden (DNA-fingerprinting, forensische Gentechnik)

Möglichkeiten:
* direkte DNA-Analyse: Blotting, Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung oder PCR
* Chromosomenanalysen: Chromosomendiagnostik
* Phänotypanalysen (selten)

Anwendung:
* pränatale Diagnostik
* Vorhersage der Wahrscheinlichkeit, dass bestimmte Krankheiten auftreten (zB Mukoviszidose, Krebserkrankungen)
-> Abschätzung des „genetischen Risikos“

Answer 69

A

zeigen lineare Anordnung der Gene im Genom eines Organismus
Anordnung ist auf beiden Kartenarten gleich, aber es gibt keine direkte Umrechnungsformel
Erstellung von Genkarten: Genkartierung / Mapping
‣ genetische Genkarten / Kopplungskarten / linking maps / linkage maps:
gibt Reihenfolge von Genen auf einem Chromosom an
-> keine präzise Ortsangabe
wird durch Analyse von Rekombinationsereignissen erstellt
Kopplungsgruppe: Gene, die auf einem Chromosom liegen und zusammen vererbt werden
Anwendung: Typ 2 Marker für die markergestützte Selektion
Methodik: Kopplungsanalysen
Kartierungseinheit: centiMorgan (cM) (von Thomas Hunt Morgan)
gibt Frequenz / Wahrscheinlichkeit einer Rekombination in % an
-> genetischer Abstand zwischen 2 Loci auf dem Chromosom
Gene auf dem gleichen Chromosom können durch Crossing-over entkoppelt werden
Anzahl der Cross-over-Ereignisse kann aus beobachteter
Rekombinationshäufigkeit abgeschätzt werden
Crossing-over-Rate dient als Maß für den Abstand zweier
Genorte
➡Wahrscheinlichkeit einer Rekombination zwischen 2 Loci
nimmt proportional mit ihrem Abstand zu
➡ liegen 2 Gene nah beieinander, ist Trennung weniger
wahrscheinlich, als wenn sie weit auseinander liegen
➡ je weniger häufig sich die Gene rekombinieren, desto
näher liegen untersuchten Genorte beieinander
Problem: Rekombinationsrate ist nicht überall im Genom gleich
-> es gibt Recombination hot spots
1 cM bedeutet Rekombinationshäufigkeit von 1% pro Meiose
-> ein Cross-over in 100 Meiosen
-> liegt Rekombinationshäufigkeit zweier Gene bei 16%, beträgt genetischer Abstand 16 cM
bei Abstand von 50cM gelten Genorte als ungekoppelt
-> man kann mittels einfacher Kopplungsanalysen nicht
feststellen, ob 2 Gene auf einem Chromosom liegen oder nicht

Auswertung:
* um Richtung & Anordnung von Loci zu beschreiben, müssen mind 3 gekoppelte Genloci in Betrachtung einbezogen werden
* 1 cM auf der genetischen Karte entspricht etwa einer Länge von 1 Millionen Basenpaare auf der physikalischen Karte
* Genom des Menschen hat daher etwa eine Größe von 3.000 cM

‣ physikalische (physische) Genkarten / cytologische Chromosomenkarte:
* die genauen Abstände zwischen Genen wird gemessen (Angabe in
Basenpaaren bp)
* um eine vollständige physikalische Genkarte zu erhalten, muss die
Genomsequenz eines Organismus bekannt sein
-> daraus lässt sich auch abschätzen, wie viele Gene im Genom
enthalten sind
* Methode: mikroskopische Sichtbarmachung bekannter Gene
* zB in-situ-Hybridisierung von Metaphasechromosomen, FISH oder
Sequenzierung

Answer 70

A

Definition: leicht zu identifizierendes Gen bzw ein bestimmter DNA-Abschnitt, bei dem Basensequenz und Genort bekannt sind

allgemein: Marker
* Markierungen oder Hinweise auf die Existenz bestimmter Gene
* Typ I Marker: polymorphe Gene
* Typ II Marker: hoch polymorphe Gene
-> liegen in nicht-codierende DNA-Abschnitten
* Selektionsmarker: vermitteln Resistenz oder beheben Auxotrophie
-> auxotroph: Organismen, die bestimmte essentielle Substanzen nicht selbst
synthetisieren können, sondern aus der Umwelt aufnehmen müsse
* scorable Marker: Markergene, die sich auf den Phänotyp auswirken

Funktion:
- Identifizierung eines mutierten Gens mithilfe der reversen Genetik durch enge Kopplung mit einer Markersequenz -> Genkartierung
- Markergene zeigen den gewünschten Bereich an, in dem man dann mit spezifischeren Methoden weitere Untersuchungen durchführen kann
* sie dienen als Orientierungspunkt, um gewünschte Gene zu finden
* man will Marker finden, die im Chromosom eng nebeneinander liegen, um das gesuchte Gen einzugrenzen
- zur Überprüfung, ob eine Transformation (Einführung eines Gens in eine neue Zelle) erfolgreich war
- medizinisch:
* man vergleicht die Vererbung von Krankheiten mit den vererbten
Genen und erstellt daraus einen Stammbaum
* man will so das einzelne Gen finden, das für diese Krankheit
verantwortlich ist
* zB Mukoviszidose:
* man identifizierte die auslösende Sequenz dadurch, dass das verantwortliche Gen eng mit einem SNP assoziiert war
* man ermittelte das codierende Protein und erkannte seine
Funktion im Körper
-> man konnte das anormale Protein charakterisieren
* so kann man Diagnose- & Behandlungsmöglichkeiten entwickeln
* Forschung über Antibiotikaresistenzen

Voraussetzungen:
* genetische Kopplung: gemeinsame Vererbung von Marker und Allel für die Krankheit
* Marker muss genetische Polymorphismen aufweisen (Sequenzunterschiede), die sich leicht mit geläufigen DNA-Analyse nachweisen lassen

Answer 71

A

natürliche Marker: (werden vererbt -> Verwandtschaftsgrad Bestimmung möglich)

‣ Restriktionsfragmentlängen-Polymorphismen (RFLP):
* Definition: Unterschiede in DNA-Sequenzen durch Mutationen in Restriktionsschnittstellen
RFLP-Analyse:
* Nachweis eines veränderten Schnittmusters der DNA nach Verdau mit einem Restriktionsenzym
* Restriktionsenzyme können die Abfolge bestimmter
Basensequenzen erkennen und DNA-Doppelstrang an dieser
Stelle zu durchtrennen
* durch Basenaustausche kann es zum Hinzugewinn oder Verlust einer Restriktionsschnittstelle kommen
-> Länge der DNA-Fragmente unterscheidet sich vom Wildtyp
* Fragmente lassen sich nach Größenauftrennung durch Gelelektro-phorese und Anfärbung mit Fluoreszenzfarbstoff darstellen
* Anwendung: Detektion bekannter Basenaustausche und
Bestätigung von neu identifizierten Mutationen

‣ Einzelnucleotid-Polymorphismen (Single Nucleotide Polymorphism / SNP):
* Definition: Variation eines einzelnen Basenpaares in einem komplementären DNA-Doppelstrang
-> meist wird Cytosin durch Thymin ersetzt
* im menschlichen Genom kommen sie etwa alle 1.330 Basenpaare vor

Einordnung:
* liegen in nicht-codierenden Genabschnitten:
* kann trotzdem Auswirkung auf Gen-Transkription haben
* regulatorische SNPs: wenn er im Abschnitt liegt, an dem
Enhancer, Silencer oder Promotor binden sollen
* liegen in codierenden Genabschnitten:
* silent (stumme) / synonyme SNPs: verändern Nukleotidsequenz, aber nicht die davon abgeleitete AS
(durch Degeneration des genetischen Codes)
* nicht-synonyme SNPs: führen zu einem ASwechsel am
betreffenden Codon
-> sind für viele Erbfehler verantwortlich

Identifizierung:
* direkter Sequenzvergleich
* Massenspektroskopie (chemisch)
* PCR mit Primern, die eine Variante des SNP enthalten
-> effektiv wird ein Allel vermehrt
* durch Restriktionsenzyme und anschließende Gelelektrophorese, wenn sie in einer Restriktionsschnittstelle liegen

SNPs sind Punktmutationen:
kann zu Veränderungen des durch Proteinbiosynthese
hergestellten Gens führen
auch stumme Mutationen möglich
-> ohne Auswirkung auf Gen und seine Funktion
genetische Veränderungen, die sich zu einem gewissen Grad im Genpool einer Population durchsetzen -> erbliche Veränderung
bei Nutztieren:
wenn SNP eine Keimzelle betrifft, wird Mutation vererbt
sind unerwünschte Nebenwirkungen der Selektion
Lokalisation von QTLs: genomweite Suche nach Assoziationen bestimmter DNA-Marker (Mikrosatelliten & SNPs)
mit Ausprägung bestimmter phänotypischer Merkmale
sehr erfolgreich für Leistungsmerkmale, zB Milchleistung
zB Bovines Leukozyten Adhäsionsdefizienz (BLAD):
durch veränderte Oberflächenstruktur der Leukozyten
können sie Blutgefäße nicht verlassen

Bedeutung:
* einige SNPs korrelieren zB mit bestimmten Reaktionen des
Organismus bei bestimmten Infektionen oder Kontakt mit
speziellen Substanzen
-> Forschung zur Medikamentenverträglichkeit
* Identifikation von Individuen
* Verwandtschaftsdiagnose
* werden bei Suche nach Quantitative Trait Loci genutzt
➡“Quantitative Trait Locus Mapping” / QTL-Mapping:
* Methode, um die Genorte / Chromosomenabschnitte zu
finden, die die Ausprägung eines quantitativen Merkmals
beeinflussen
* man versucht, eine Kopplung von Phänotyp und Genotyp
nachzuweisen
* statistische Methoden erlauben eine Aussage über die
Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmter Genort das Merkmal beeinflusst
* endgültiges Ziel: Nukleotide finden, die die Wirkung des
Gens verändern
‣ Mikrosatellit = kurze Tandemwiederholungen (Short Tandem Repeats / STR):
* kurze, repetitive DNA-Sequenzen, die auf den Chromosomen hintereinander liegen
* Minisatelliten: länger als Mikrosatelliten
-> zusammengefasst als VNTR (variable number of tandem repeats)
* normalerweise in nicht-codierenden Regionen
* Wiederholungsmuster sind 1 - 5 Basenpaare lang (oder mehr)
-> wiederholen sich 5 - 50 Mal
* haben eine höhere Mutationsrate als andere DNA-Bereiche
-> hohe genetische Diversität

Anwendung:
DNA-Profilierung in Krebsdiagnose, Verwandschaftsanalyse und forensische Identifizierung
genetische Kopplungsanalysen
-> Gen / Mutation lokalisieren, die für ein bestimmtes Merkmal oder eine bestimmte Krankheit verantwortlich sind
Populationsgenetik: Ausmaß der Verwandtschaft zwischen
Unterarten, Gruppen und Individuen wird gemessen

Answer 72

A

‣ direkt: Gentest
* ursächliche Mutation wird direkt nachgewiesen
* kann an jeder beliebigen Einzelprobe durchgeführt werden
* Sicherheit theoretisch 100%
‣ indirekter: Markertest
* ein oder mehrere Marker in enger Kopplung zur ursächlichen Mutation
werden genotypisiert
* man benötigt normalerweise komplette Familien
* Sicherheit <100% (steht mit dem Testergebnis auf dem Befund)

Answer 73

A

Familie von regulativen Genen
Unterfamilie der Homöobox-Gene
Aufgabe:
codieren Transkriptionsfaktoren, die im Rahmen der Morphogenese die Aktivität anderer, funktionell zusammenhängender Gene steuern
Gliederung des Embryos entlang der Körperlängsachse
wurde zuerst bei Drosophila melanogaster entdeckt
Homöobox:
charakteristisches Bestandteil eines Hox-Gens
charakteristische Sequenz homöotischer Gene
codieren in den Zellen für abgrenzbare besondere Proteinbereiche / Proteindomänen
➡ Homöodomäne
> bestehen in der Regel aus 60 AS = 180 Basenpaaren
> besitzen DNA-Bindungsdomäne
Basensequenz ist bei allen Hox-Genen aller Tierarten sehr ähnlich
-> sind bereits früh in der Evolutionsgeschichte konserviert worden
-> anscheinend wirken sich Mutationen meist letal aus

Answer 74

A

Untersuchung der genetischen Variation eines Genoms, um einen bestimmten Phänotyp (zB eine Krankheit) mit bestimmten Haplotypen / Allelen zu assoziieren
Ziel: Allele identifizieren, welche gemeinsam mit einem Merkmal auftreten
meist werden Marker (wie SNPs) untersucht und nicht die Gene direkt
SNPs von einer „normalen“ Gruppe und einer Gruppe, die das gewünschte Allel trägt, werden verglichen
-> es wird ein korrelativer Zusammenhang erstellt
-> der causale kann erst durch weitere Methoden erforscht werden

Answer 75

A

vererbbare Veränderungen des genetischen Materials / der Nucleotidsequenz der DNA
Mutagene: auslösende Faktoren einer Mutation
Strahlungen (UV-Strahlung, radioaktive Strahlung, …)
Temperatur (Kälteschocks, hohe Temperaturen, …)
Gifte (Nikotin, Alkohol, …)
Gase (Ozon, Industrieabgase, …)
Viren (Röteln, Windpocken, …)

Answer 76

A

Mutanten: Individuen, die durch eine Mutation verändert wurden

Answer 77

A

Genmutation:
* tritt am häufigsten auf
* betrifft immer nur ein einzelnes Gen
* Typen:
‣ Punktmutationen: Austausch eines Nukleotids
* ein Basenpaar wird gegen anderes ausgetauscht (Substitution)
- verschiedene Arten:
* stummen Mutation:
* Basenpaar wird ausgetauscht
> aber die gleiche AS wird übersetzt
> Missense-Mutation: falsche Aminosäure wird eingebaut
* Nonsense-Mutation: wenn Basentriplett durch Austausch
eines Nukleotids ein Stop-Codon codiert
‣ Deletion: Verlust eines Nukleotids
‣ Insertion: Einschub eines Nukleotids
➡ bei beiden verschiebt sich das Leseraster des genetischen Codes
-> werden auch als (Lese-)Rastermutationen bezeichnet

Chromosomenmutation:
* Strukturänderung eines Chromosoms
* Typen:
‣ Deletion:
* ein Bereich eines Chromosoms wird entfernt
* betrifft verschiedene Anzahl von Nucleotiden
‣ Duplikation:
* wenn Chromosom in einzelne Stücke zerbricht, kann es
vorkommen, dass diese Teilstücke an ein homologes Chromosom anbinden
* betreffende Stücke kommen am Chromosom doppelt vor
‣ Inversion:
* Teilstück des DNA-Stranges wird herausgeschnitten und an der gleichen Stelle, in umgekehrter Orientierung (um 180° gedreht), wieder eingesetzt
‣ Insertion:
* mehrere Basenpaare werden in DNA-Strang eingefügt
‣ Translokation:
* wenn sich Teilstücke eines auseinander gebrochenen
Chromosoms an ein anderes Chromosom anlagern
‣ Fusion:
* Verschmelzung von zwei Chromosomen an ihrem Centromer
‣ Fission:
* Auseinanderfallen von Chromosomen an ihrem Centromer

Genommutation:
* Veränderung der Gesamtzahl der Chromosomen eines Organismus
* Ursache: Nondisjunktion während der Meiose
* bei Gonosomen und Autosomen möglich
* Typen:
‣ Polyploidien:
* Chromosomensatz ist polyploid oder haploid (nicht diploid)
‣ Aneuploidien:
* nicht der ganze Chromosomensatz ist mehrfach vorhanden,
sondern nur die Anzahl von einem oder wenigen Chromosomen ist vermindert oder erhöht
* zB Trisomie 21: das 21. Chromosom ist dreifach vorhanden

Answer 78

A

Keimbahnmutationen:
* Mutationen, die an die Nachkommen über die Keimbahn vererbt werden
* betreffen Eizellen oder Spermien und deren Vorläufer vor und während der Oogenese bzw Spermatogenese
* bedeutende Rolle in der Evolution, da sie von einer Generation zur nächsten übertragbar sind
* auf Organismus, in dem sie stattfinden, haben sie meist keine direkten Auswirkungen

somatische Mutationen:
* Mutationen, die somatische Zellen betreffen
* haben Auswirkungen auf den Organismus, in dem sie stattfinden
* werden nicht an Nachkommen vererbt
* so können sich zB normale Körperzellen in Krebszellen umwandeln

Answer 79

A

Spontanmutationen:
* Mutationen ohne besondere äußere Ursache
* zB chemischer Zerfall eines Nukleotids

induzierte Mutationen:
* sind durch Mutagene erzeugte Mutationen

Answer 80

A

letale Mutationen:
* Mutationen, die nach Auftreten einen Organismus in jedem Falle töten
* konditional-letale Mutationen:
* Mutationen, deren Veränderung des Genprodukts einen Organismus nur bei bestimmten Wachstumsbedingungen tötet

Loss-of-function-Mutationen:
* Genprodukt wird durch eine Mutation im Gen funktionslos
* Nullallel / amorphes Allel: vollständiger Funktionsverlust
* hypomorphes Allel: ein Teil der Wildtypfunktion bleibt erhalten
* codominant oder (meistens) rezessiv, wenn ein anderes Allel den Funktionsverlust eines Gens auffangen kann

Gain-of-function-Mutationen:
* Gen gewinnt an Aktivität
-> wird als hypermorph bezeichnet
* komplett neuer Phänotyp entsteht
-> Allel ist neomorph
* dominant: wenn sichtbarer Phänotyp hervorgerufen wird
* rezessiv: wenn der Phänotyp nur im homozygoten Zustand sichtbar wird

neutrale Mutationen:
* können Phänotyp verändern, haben aber keine Fitnesskonsequenzen

stille Mutationen:
* Mutationen, bei denen das gebildete Protein unverändert bleibt
* trotzdem kann es zu Veränderungen im Organismus kommen, da mRNA sich bei Verlassen des Zellkerns faltet
-> unterschiedliche Faltung beeinflusst Menge des gebildeten Proteins

Answer 81

A

Tiere werden als genetische Krankheitsmodelle benötigt
Organismen, bei denen spezielle Gene verändert (hinzugefügt / entfernt) wurden
werden v.a. als Versuchstiere in der Forschung eingesetzt
zB transgene Schafe, Ziegen und Hühner zur Produktion menschlicher Proteine wie Antithrombin
Forschung an transgenen Schweinen für Bildung menschlicher Organe

Strategie zur Erzeugung transgener Säugetiere:
* Gewinnung toti- oder pluripotenter embryonaler Stammzellen
* Einschleusen von fremdem Erbgut in diese Zellen
* Einbringen der veränderten Stammzellen in Blastozysten und Übertragung der veränderten Blastozysten in trächtige Muttertiere

Gentransfer:
* Übertragung von DNA in eine Empfängerzelle und anschließender Einbau der transferierten DNA in die Erbsubstanz des Empfängerorganismus
* wenn transgene Tiere das Transgen an Nachkommen vererben entstehen transgene Linien
* Möglichkeiten zum Einbringen fremder DNA in Zellen: Mikroinjektion, Kerntransfer, Einsatz retroviraler Vektoren

lentivirale Vektoren:
* gezielt veränderte Viruspartikel, die in der Gentechnik verwendet werden, um genetisches Material in Zielzellen zu schleusen (in vivo oder in vitro)
* Transduktion: Transport von DNA in eine Zelle durch einen Virus
* Anwendung: Impfstoffe auf ihrer Grundlage werden schon verwendet
* enthalten zu überbringende Nukleinsäure
- Lentiviren:
* Gattung innerhalb der Retroviren
* Unterfamilie: Orthoretroviren
* können im Gegensatz zu Gammaretroviren auch in ruhenden Zellen replizieren
-> potenziell breiteres Anwendungsspektrum
* Entwicklung von Vektoren aus Lentiviren ist schwieriger
* Anwendung: Replikation von HIV-1 im Patienten mit Aids unterdrücken (Studie)

Anwendungsmöglichkeiten transgener Tiere:
- Tiergesundheit:
* genetische Immunisierung
* Übertragung von Resistenzgenen
* Modifikation von endogenen Genen
- Humanmedizin:
* Produktion therapeutischer Proteine (Bioreaktor, gene pharming)
* Produktion von Organen für die Xenotransplantation
- Verbesserung tierischer Produkte:
* Fleischleistung (Wachstumshormon)
* Fettverteilung, Fettzusammensetzung
* Milchzusammensetzung (Lactose-Gehalt, Caseine)
* Eigenschaften der Wolle
- Umweltschutz: Urinzusammensetzung (Reduktion von Phosphat und Nitrat)
* niedere Organismen können die menschliche Physiologie nicht adäquat nachahmen
* modifizierte niedere Organismen können Säugetiere ersetzen
-> entspricht dem 3R-Paradigma (Reduce, Refinement, Replacement)

Answer 82

A

DNA-Mikroinjektion:
* Anwendung v.a. in Gentechnologie (gentechnisch veränderte Organismus)
-> v.a. bei Mäusen sehr gut etabliert
* ein physikalisches Verfahren der Transfektion
-> Transfektion: Einbringen von Fremd-DNA / -RNA in tierische und teilweise auch andere eukaryotische Zellen
* Injektion des Gens in die befruchtete Eizelle (Zygote), in deren Genom die injizierte DNA an einer zufälligen Stelle integriert wird
* bei Säugern ist die Methode sehr aufwendig: die injizierten Eier müssen durch Embryotransfer in Ammen eingebracht werden, um eine normale Entwicklung zu ermöglichen
* relativ ineffizient:
➡ erlaubt nur Zugabe eines Gens, dessen Aktivität kaum vorausgesagt werden kann, da der zufällige Ort wesentlich Genaktivität festlegt
➡ nur relativ wenige Zellen können in einem bestimmten Zeitraum transfiziert werden (60- 200 pro h)
* Beispiel:
* Gene für menschliches Insulin und Interferone konnten so in befruchtete Eizellen der Maus in das Maus-Genom eingeführt werden
* durch zelluläre Folgeprozesse wurde es stabil integriert -> Vererbung

genome Editing:
* direkt in der befruchteten Eizelle
* Ablauf:
- Designer-Endonukleasen werden eingesetzt (zB Zinkfingernukleasen)
- Enzyme schneiden doppelsträngige DNA an bestimmten Zielsequenz
-> Doppelstrangbrüche entstehen
- DNA-Reparatur-Prozesse werden aktiviert
* gute Ausbeute von sich entwickelnden Embryonen (ca. 50 %)
* etwa 10 % bis 40 % der Neugeborenen tragen erwünschte Genveränderung
* häufig sind beide Allele mutiert
-> unerwünschte Nebenwirkungen werden ausgeschlossen
* erwünschte Mutation einer bestimmten Tierrasse kann in eine andere Tierrasse eingeführt werden
➡ es entsteht eine neue Tierrasse mit gewünschter Mutation
➡ Genpool der Tierspezies wird nicht verändert
* prinzipiell wäre auch Zucht möglich, was aber sehr aufwendig ist

Answer 83

A

Versuchstiere, insbesondere Mäuse, dienen dazu, Methoden der Genveränderung zu entwickeln und optimieren
Ziele des Gentransfers bei Labortieren:
Erzeugung von Modelltieren für die funktionale Analyse von Genen
Modelle für genetisch bedingte Erkrankungen von Mensch und Tier
Pilotstudien für Gentransferprojekte bei anderen Spezies
Etablierung neuer Gentransfermethoden
zB „Mighty Mouse“:
das Myostatingen wurde entfernt
Erkenntnisgewinn zur Behandlung von Muskelschwundkrankheite

Answer 84

A

man erhofft sich durch Einsatz der Gentechnik, gezielt neue Rassen zu erhalten, die für den Menschen von Nutzen sind

erhöhte Produktivität:
‣ erhöhte Muskelmasse:
* Rind, Schaf und Ziege
* größere Muskelmasse oft durch Mutation (zB im Myostatin-Gen)
-> verminderte Produktion von Myostatin (hemmt Muskelbildung)
* Methode: genome Editing
* CRISPR/Cas-Methode bei Schaf: knock-out des Myostatin-Gens
* Weiß-blaue Belgier haben eine natürliche Mutation im Myostatin-Gen
‣ Hornlosigkeit bei Rindern:
* Mutation im POLLED-Gen ist für Hornlosigkeit verantwortlich
* zB Aberdeen Angus ist hornlos
* Methode: genome editing
-> zB bei Holstein

verbesserte Gesundheit:
‣ Resistenz gegen Afrikanische Schweinepest:
* meist tödliche Viruserkrankung des Hausschweins
* Warzenschwein (afrikanische Wildform) ist tolerant
* Unterschied beruht auf 3 DNA-Sequenzunterschieden im RELA-Gen
* Methode: genome Editing
* noch kein Nachweis, ob es funktioniert
‣ Mastitisresistente Kühe:
* Methode: genome Editing
* mit Hilfe einer Zinkfingernuklease, die spezifisch den Beta-Casein-Genlocus erkennt, wurde das menschliche Lysozym-Gen in diesen Genlocus integriert
* Genlocus ist in Milchdrüse aktiv
* in der Milch wurde eine etwa 100-fach erhöhte Konzentration an Lysozym gefunden
-> hohe Resistenz gegen Bakterien, die Mastitis auslösen

verbesserter Nährwert:
‣ Milch mit erhöhtem Lactoferrin und Lysozym:
* antimikrobiellen Proteine Lactoferrin und Lysozym
* Konzentration der Proteine ist in der Milch des Menschen 10- bis 100-mal höher
* Züchtung transgener Kühe und Ziegen mit menschlichem Lactoferrin oder Lysozym
-> bisher nicht zur kommerziellen Nutzung zugelassen

Answer 85

A

Organismus, der aus genetisch unterschiedlichen Zellen bzw. Geweben aufgebaut ist und dennoch ein einheitliches Individuum darstellt
unterschiedliche Zellen stammen aus verschiedenen befruchteten Eizellen und können von der gleichen oder einer anderen Art sein

Answer 86

A

Mosaik: genetisch verschiedene Zellen (wie bei Chimären) stammen alle aus der selben befruchteten Eizelle
Arthybrid: stammt normalerweise aus einer einzigen befruchteten Eizelle, hat aber Elternteile aus verschiedenen Arten (zB Maultier)

Answer 87

A

zB Freemartins: v.a. beim Rind
* angeborene Fehlbildung
* tritt bei weiblichen Individuen auf, die aus einer Mehrlingsträchtigkeit mit mindestens einem männlichen Individuum stammt
* während der Trächtigkeit kommt es in der Plazenta zur Bildung von Anastomosen der fetalen Blutgefäße
➡ Austausch von Blut zwischen den Feten
➡ Blut geht auf unterschiedliche Blutstammzellen zurück
➡ alle Feten dieser Mehrlingsträchtigkeit werden zu Chimären
* vor der Geburt: Stadium der Immuntoleranz
➡ Blutzellen der jeweils anderen Feten werden nicht als fremd erkannt
➡ lebenslange gegenseitige Immuntoleranz
* durch Blutaustausch werden auch Hormone, die für Ausbildung der männlichen Geschlechtsorgane wichtig sind (Testosteron und Anti-Müller-Hormon), im genetisch weiblichen Fetus wirksam
➡ Unterentwicklung der weiblichen Geschlechtsorgane
* Hypoplasie des Ovars
* es können sich Ovotestes statt Ovarien ausbilden
* Salpinx, Uterus und Vagina sind hypoplastisch oder fehlen
* Klitoris vergrößert
* masculiner Habitus
* meist unfruchtbar
➡ werden als Zwicken bezeichnet (XX/XY-Chimäre)
* auch unterschiedliche Blutgruppen möglich

Answer 88

A

durch Allo- oder Xenotransplantationen werden Organempfänger zur Chimäre
Pflanzen: durch künstliche Veredelung
Cytochimäre: Zelle besitzt unterschiedliche Ploidie-Grade
Austausch der genetischen Information zwischen genetisch verschiedenen Zellen findet nicht statt (Annahme ist noch nicht nachgewiesen)

Answer 89

A

Ansammlung der (möglichst) gesamten genomischen DNA bzw. aller exprimierten Gene eines Organismus in Form von klonierten DNA-Fragmenten
Ziel: Herstellung eines einheitlichen Ausgangsmaterial für eigentliche Sequenzierung

Answer 90

A

gesamte zelluläre DNA eines Organismus muss durch limitierte Einwirkung von Restriktionsenzymen in Fragmente von 30.000–40.000 bp zerlegt werden
-> repräsentiert gesamtes Genom eines Organismus
in Form von definierten, klonierten DNA-Fragmenten auf Vektoren in einzellige Träger-Organismen oder Phagen

Herstellung:
* Fragmentierung des Genoms durch Restriktionsenzyme (30.000-40.000bp)
* Transformation & Transduktion:
- Fragmente werden in geeigneten Vektor eingebracht
-> meist Bakteriophagen
- Vermehrung (Klonierung) des eingefügten DNA-Fragments durch den Einzeller
-> einhergehend mit seiner eigenen Vermehrung durch Zellteilung

Ziel: Genom steht für molekulargenetische Versuche zur Verfügung
-> einzelne DNA-Stücke (wenn ihre Basensequenz zumindest teilweise bekannt ist) können durch Sonden isoliert werden

Beispiel:
* menschliches Genom besteht aus 3 Milliarden Basenpaaren
* genomische Bibliothek würde des aus mindestens 100.000 verschiedenen Klonen bestehen, wenn Fragmente der durchschnittlichen Länge von 30.000 Basenpaaren zur Klonierung eingesetzt werden
* Zahl der Klone muss weit höher liegen, um sicherzugehen, dass die Genbibliothek auch alle Gene des zellulären Genoms enthält
* subgenomische Bibliothek: wenn nur ein Teil aller im Genom eines Organismus vorkommenden DNA-Bereiche in der Genbibliothek enthalten ist

Answer 91

A

DNA, die mittels der Reverse Transkriptase aus RNA synthetisiert wird
cDNA kommt nicht auf natürliche Weise in tierischen Zellen vor
besitzt im Gegensatz zur natürlichen eukaryotischen DNA keine Introns
da ursprüngliche Matrize eine prozessierte RNA war
-> hatte das Splicing schon durchlaufen
Vervielfältigung von cDNA über PCR
Sammlung von vielen cDNAs, die aus der mRNA einer bestimmten Zelle oder eines Gewebes isoliert & umgeschrieben wurden
-> repräsentiert im Idealfall die Gesamtheit aller exprimierten Gene(= Transkriptom) der untersuchten Probe

Herstellung:
* mRNA wird aus dem betreffenden Gewebe isoliert
* mithilfe der Reverse Transkriptase wird ein komplementären DNA Strang hergestellt (Copy DNA)
* Copy DNA dient als Matrize für Synthese eines komplementären DNAStrangs
* doppelsträngiges DNA-Molekül entsteht, das keine Intron-Sequenzen enthält

Funktion:
* wird für die Klonierung von Genen und Expression in anderen Systemen genutzt
-> so können Proteine auch in Organismen synthetisiert werden, die selber kein Spleißen durchführen
* mittels Genexpressionsanalyse lässt sich die Genexpression der jeweils zugrunde liegenden RNA bestimmen (Genexpression= Transkription und Translation -> Umsetzen der Geninfos in ein Produkt (Protein) )
- wichtig in Forschung & Diagnostik
- Nachweis von Unterschieden in der Genexpression von verschiedenen
Geweben aber gesundem zu erkranktem Gewebe

Answer 92

A

➡ die für einen Phänotyp verantwortliche genetische Basis wird bestimmt
* Ablauf:
* zunächst werden natürlich vorkommende Mutationen (vom Wildtyp abweichender Phänotyp) oder induzierende Mutanten (mit Strahlung oder Chemikalien) verwendet
* mit diesen Mutationen wird gezüchtet
* mutierte Individuen werden isoliert und das Gen wird kartiert
* DNA wird isoliert und sequenziert
-> es wird auf Eigenschaften des Gens geschlossen
- Problem: nicht alle genetischen Veränderungen sind phänotypisch sichtbar, weil manchmal intakte Gene die Funktion von defekten Genen übernehmen können
➡ Redundanz

Answer 93

A

➡ Funktion eines Gens wird durch Analyse der phänotypischen Effekte veränderter DNA-Sequenzen (die bekannt ist) bestimmt
* man möchte eine Aussage über das genetische Potential der induzierten Veränderungen von Merkmalen eines Organismus (Mutagenese) machen
* die Auswirkung der Veränderung im Genom wird untersucht
* es kann ein Rückschluss auf die Funktion des jeweiligen Gens gezogen werden
* Techniken: Mutagenese, Gentransfer und Transfektion

Gen-Knockout:
‣ vollständiges Abschalten eines Gens im Genom eines Organismus
‣ Knockout-Organismus = manipulierter Organismus
‣ double knockout: wenn 2 Gene gleichzeitig abgeschaltet werden
‣ triple knockout: wenn 3 Gene gleichzeitig abgeschaltet werden
‣ zB durch Gene-Targeting: ähnlich zu genome Editing
* eine Form der in-vivo-Mutagenese
* Technik, die die homologe Rekombination ausnutzt, um ein endogenes Gen zu verändern
-> das entsprechende Gen wird durch eingebrachte Fremd-DNA ersetzt
* wird verwendet, um Mutationen einzuführen (zB Gene deletieren, Exons entfernen,…)
* kann permanent sein oder konditionell reguliert
* es bedarf eines spezifischen Vektors für jedes Gen, das in Frage kommt
-> Targeting-Vektor
* kann für jedes Gen angewendet werden (unabhängig von
Transkriptionsaktivität oder Gengröße)

Answer 94

A

eine Maus, bei der mit Hilfe von Genmanipulation bestimmte Gene gezielt deaktiviert wurden
wird an embryonalen Stammzellen vorgenommen
veränderte Zellen werden anschließend in die Keimbahn der Mäuse eingebracht

Ablauf:
* Entnahme von embryonalen Stammzellen aus Blastozysten eines Mäusestamms und anschließende in-vitro-Vermehrung
* Übertragung eines inaktivierenden Vektors zB mittels
Mikroinjektion in die noch undifferenzierte Stammzelle
* künstlich hergestellter Inaktivierungsvektor enthält zu
inaktivierende Gen mit Mutation (meist Stop-Codon)
* bei Translation kommt es zum vorzeitigen Abbruch
-> unvollständiges Protein wird abgebaut
* Bildung des entsprechenden Proteins wird vollständig gehemmt
* homologe Rekombination: nach Einbringung des Vektors lagern sich die benachbarten Genabschnitte des Mausgenoms an die gleiche Stelle wie der Vektor und werden manchmal rekombiniert
- positiver Marker: Anhängen eines Neomycinresistenzgens
> dadurch hat man später die Möglichkeit, durch Gabe
des Antibiotikums Neomycin zu sehen, welche Zellen
die Sequenz eingebaut hat
-> nur die Zellen mit Neomycinresistenz überleben
- Einbau des Gens für Thymidinkinase des Herpes-simplex-Virus als Marker:
> anschließend Behandlung mit dem Virostatikum Ganciclovir
> überleben Zellen diese Behandlung, zeigt dies, dass
der Einbau der Fremdgene an der richtigen Stelle erfolgt ist, also tatsächlich durch homologe Rekombination stattgefunden hat
* rekombinierte Stammzelle wird in die Blastozyste implantiert
-> wird dann einer Maus eingepflanzt
* in der Leihmutter entwickeln sich nun Chimären
* erst durch Kreuzung zeigt sich, ob die manipulierten Stammzellen in die Keimbahn gelangt sind (germ line transmission)
-> nur diese Tiere geben Manipulation an Nachkommen weiter

Anwendung: isolierte Funktion von Genen kann erprobt und
nachgewiesen werden
-> Rückschlüsse auf menschliche Erkrankungen

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Molekulargenetik Flashcards

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