Fragenkatalog: Funktionelle Analyse, gentechnisch veränderte Organismen

1. Protoplastentransformation

2. Partikelkanone

3. Agrobacterium tumefaciens

1. a)  z.B. durch CaCl2 oder PEG kompetent gemachte Protoplasten von Mais oder Reis (typische Methode für Bakterien)

2. b)  Elektroporation: mit einem kurzen Stromstoß bei hoher Voltzahl werden kurzzeitig Löcher in die Plasmamembran der Zellen erzeugt (z.B. für Bakterien und Hefen)

3. c)  Mikroinjektion in Zellen direkt (eher bei Tierzellen)

• Mikroprojektile aus Wolfram oder Gold (Durchmesser 1-4 μm) werden mit DNA überzogen und auf bzw. in Zellen geschossen.

• Beschossen werden embryonale Zellen, Scutellum, Kallus, Pollenschlauch oder Blätter

• bei dikotylen Pflanzen (heute auch monokotyle Pflanzen)

• Agrobakterien führen dazu, dass Pflanzen Wurzelhalsgallen bilden (Tumorgewebe). Die befallenen Pflanzenzellen werden dazu veranlasst hohe Konzentrationen an Auxin und Cytokinin zu bilden, die dann das Tumorwachstum auslösen. Pflanzenzellen werden ebenfalls dazu veranlasst, aus Aminosäuren und Zucker sogenannte Opine (z.B. Octopin) zu produzieren. Diese Opine nutzen die Agrobakterien als Nahrung. Die Agrobakterien transformieren quasi die Pflanzenzellen. Dazu verwenden sie die T-DNA des Ti-Plasmids.

• 
  

  

• Plasmid DNA

• Restriktionsendonukleasen (Restriktionsenzyme)

• DNA-Ligase

• Rekombinante DNA

• Klonierungstechniken

• Transformationsmethoden

• Regeneration der Organismen

• Selektionsmarker

• = tumor induzierendes Plasmid

• ermöglicht dem Agrobakterium die Übertragung und Integration spezieller Gene in das Genom von Pflanzen.

• Die in die Pflanzenzelle übertragbare Transfer- oder t-DNA (= transferierte DNA = gelber Bereich in der Abb.)

• LB (= left border) und RB (= right border) begrenzen t-DNA und signalisieren Beginn und Ende der t-DNA.

• Opinsynthese-Gene(notwendigfürdieSynthesederOpinedurch die Pflanzenzelle (Opine = Zucker-Aminosäure).

• Tumorgenese-GenefürdieSynthesederPhytohormoneAuxin und Cytokinin, die gemeinsam für die Ausbildung des Tumors zuständig sind

Außerhalb der t-DNA liegen weitere Gene:

1. GenefürdenOpinabbau,diedenBakterienerlauben,dievonden Pflanzen ausgeschiedenen Opine zu nutzen,

2. der "origin of replication" (= ORI); Replikationsursprung, der die Verdopplung des Ti-Plasmids ermöglicht

3. VIR-Region: hier liegen die vir-Gene (VIR = Virulenz), ermöglichen es demBakterium infizierbare Pflanzen zu erkennen und codieren für Proteine, die die Übertragung der T-DNA auf die Pflanze katalysieren

4. derBereichfürdieKonjugation,derBakterienmitdemTi-Plasmid erlaubt, das Plasmid auf Bakterien ohne das Ti-Plasmid zu übertragen

• Nein,

• Resistenzgene:

  • Diese Gene verleihen der Zielzelle oder dem Organismus eine Resistenz gegenüber bestimmten Antibiotika oder Herbiziden, die normalerweise für andere Zellen oder Organismen giftig sind. Wenn das Resistenzgen erfolgreich in das Genom eines Organismus eingefügt wurde, kann das transgene Organismus in einer Kultur mit dem entsprechenden Antibiotikum oder Herbizid selektiert werden, während die nicht-transgenen Organismen absterben.

    • Folgen für Umwelt:

• Fluoreszenzgene

  • Transgene Organismen, die mit einem Fluoreszenzgen ausgestattet sind, können durch den Nachweis der fluoreszierenden Proteine in Zellen oder Geweben erkannt werden.

• RNA Interferenz

• Antisense RNA

• Crispr-Cas

• 
  

• „knock-out“ Organismus: verringerte Produktion eines Genprodukts („knock-down“)

• oder gar nicht mehr vorhanden („knock-out“)

• Ja, kommen sie

• Fkt:

  • Regulation der Genexpression

  • natürliche Verteidigung gegen eindringendes genetisches Material

  
  

Nicht Exkressionsvektoren enthalten oft dieselbe DNA-Sequenz wie Expressions-Vektoren, aber ohne zusätzliche genetische Informationen, die zur Produktion von Proteinen notwendig sind.

• kein Splicing in prokary. Zellen möglich

• Regulation der Genexpression nicht so ausgereift

• Proteinfaltung fpr eukaryotische Gene ist wichtig, kann aber nicht so genau in Prokaryoten erfolgen

• Posttranslationale Modifikationen: In eukaryotischen Zellen werden Proteine oft posttranslational modifiziert, z.B. durch Glykosylierung, Phosphorylierung oder Acetylierung. Diese Modifikationen können die Stabilität, Funktion und Lokalisierung von Proteinen beeinflussen. Prokaryotische Zellen haben nicht die gleichen Enzyme und Mechanismen zur Posttranslationalen Modifikation von Proteinen, wodurch eukaryotische Proteine in prokaryotischen Zellen oft anders modifiziert werden und somit andere Eigenschaften aufweisen können.

• Bakterien und Archaeen

• Funktion: Abwehrsystem gegen fremde DNA-Elemte (z.B. Viren, Plasmide)

• Das Genprodukt der cas-Gene ist ein Enzym, das in der Lage ist, spezifische Sequenzen in der fremden DNA zu erkennen und zu schneiden. Dieser Vorgang ermöglicht es den Bakterien und Archaeen, die fremde DNA zu eliminieren und ihre eigene DNA zu schützen.

• sind DNA-Abschnitte im Genom, der ein oder mehrere Gene umfasst und seinen Ort im Genom veröndern kann