Genetik

DNA Doppelstrang wird durch helikase entwunden und geöffnet

Einzelstrang bindende Proteine (verbessern Primer anyling) halten sie offen -> soll für Primase und Polymerase 3 zugänglich bleiben.

Primase setzt an Leit und Folgestrang an und syntethisiert kurze Primer. Diese werden von Polymerase 3 gebraucht um Folgestrang zu syntetisieren.

Synthese erfolgt in 5´3´ Richtung weil DNA Polymerase den Strang in 3´5´richtung liest.

Tochterstärnge werden immer von 5´3´Richtung gebaut weil sie entgegengesetzt der Helikase läuft.

Primase setzt Primer an 3´Ende von Mutterstrang und Polimerase wandert dann in 3´5´Richtung hinterher.

Bei Folgetrang wandert Polimerase entgegen der Aufspaltungsrichtung der Helikase. Setzt somit imer enue Primer und DNA Polimerase syntisiert immer das Stück dazwischen.

Es kann nur in eine Richtung am Stück syntetisiert werden -> Leitsrang. Am Folgestrang bilden sich Okazaki Fragmente

DNA Ligase verknüpft Okazaki Fragmente nachde, DNA Polimerase 1 dissoziiert ist.

• Mitose und Interphase abwecshlnd

• Interphase besteht aus G1, S und G” Phase

• G1: Alle Zellen werden arretiert, die sich nicht teilen

• S: Replikation der DNA -> X Form entsteht 8verdopplung von Organellen)

• G2: arretierung von Zellen mit DNA Schäden

  
  

  
  

  Prophase:

• spindelapparat wird gebildet ( Centrosomen wandern zu Polen)

• Schwesterchromatide sinhd sichtbar

• Kerhülle beginnt sich aufzulösen

Metaphase:

• Chromosome ordnen sich an Äquatorialplatte an

• Spindeln setzen an Schwesterchromatiden an

• Kernhülle ist komplett aufgelöst

Anaphase:

• Schwesterchromatide werden zu den Polen gezogen

  -> vorliegen als Chromosom

Telophase:

• 2 Kerne werden gebildet (Chromosome darin)

• Spindelapparat wird abgebaut

• Chromosome gehen wieder in zusatdn von nicht kondesierter DNA

• Cytokinese (Zellteilung) findet statt) (teils auch nach der Telophase)

Zusammenfassung:

• Chromosomen werden verdoppelt -> Schwesterchromatide entstehen

• Chromatide werden auf 2 Tochterzellen verteilt

• 2 identische diplode Tochterkerne entstehen und werden auf 2 Zellen verteilt

Meiose 1 und Meiose 2

1 2n Mutterzellen -> 4 1n Tochterzelle

Meiose 1

• Prophase1:

• spindelapparat wird gebildet ( Centrosomen wandern zu Polen)

• Schwesterchromatide sinhd sichtbar

• Kerhülle beginnt sich aufzulösen

• Synapsis: homologe Chromosomen heften sich zusammen -> Crossing over -> genetische Vielfalt

Metaphase1:

• Chromosome ordnen sich an Äquatorialplatte an

• Spindeln setzen diesmal an Chromosomenpaaren an und ziehen ganze Chromosomen auseinander

• Kernhülle ist komplett aufgelöst

Anaphase1:

• Schwesterchromatide werden zu den Polen gezogen

  -> vorliegen als Chromosom

Telophase1:

• 2 Kerne werden gebildet (Chromosome darin)

• Spindelapparat wird abgebaut

• Chromosome gehen wieder in zusatdn von nicht kondesierter DNA

• Cytokinese (Zellteilung) findet statt) (teils auch nach der Telophase)

• In jeder zelle jetzt nur 1n!

Aus 1x 2n jetzt 2x 1n

Meiose 2

keine Interphase weil haploide Mutterzeööe

• Prophase2:

• spindelapparat wird gebildet ( Centrosomen wandern zu Polen)

• Schwesterchromatide sinhd sichtbar

• Kerhülle beginnt sich aufzulösen

• keine Synapsis -> crossing over nicht

• 
  

Metaphase2:

• Chromosome ordnen sich an Äquatorialplatte an

• Spindeln setzen diesmal an Chromatiden an -> wie Mitose

• Kernhülle ist komplett aufgelöst

Anaphase2:

• Schwesterchromatide werden zu den Polen gezogen

  -> vorliegen als Chromosom

Telophase2:

• 2 Kerne werden gebildet (Chromosome darin)

• Spindelapparat wird abgebaut

• Chromosome gehen wieder in zustand von nicht kondesierter DNA

• Cytokinese (Zellteilung) findet statt) (teils auch nach der Telophase)

Meiose 2

2 haploide mutterzellen ( 2 Chromatid Chromosomen) -> 4 Haplode Tochterzellen (1 Chromatid Chromosomen)

Funktionsweise Lac operon:

Repressor liegt an Operator gebunden vor. Wenn Laktose kommt, aktiviert es repressor und der gibt operator frei.

Bindung verhindert die tranksription der lac gene.

Lactose bindet an repressor und inaktiviert ihn. _> Operator wird frei

RNA Polymerase kann jetzt an operator binden und gene ablesen. Diese transkribieren für 3 Proteine.

Diese 3 Proteine können Lactose spalten -> Glucose und diese markieren

Zelle verwertet lieber glukose. -> dann findet transkription normal statt.

Wenn weniger Glucose vorliergt, bildet sich CAMP Komplex der sich vor den Promotor legt und die herstellung der proteine steigert -> Mehr laktose wird abgebaut zu glukose.

Funktionsweise trp Operon:

normal wird mRNA transkribiert und Gene für Tryptophan abgelesen -> trp Bildung.

Trp aktiviert dan repressor -> lagert sich an operator an und stoppt das ablesen.

Gemeinsamkeiten:

• codieren für StrukturGene für Enzyme und besitzen Promotor,

• haben regulatorischens gen für repressor/Promotor

  
  

  Unterschiede:

• beim induzierbaren Operon liegt der repressor anfangs aktiv vor und muss inaktiviert werden, beim reprimierbaren operon liegt er inaktiv vor und muss aktiviert werden.

• induzierbar wird von substrat reguliert, was dessen abbau induziert. Bei reprimierbaren wird es vom reaktionsprodukt reguliert

• induzierbar kodiert für Stoffwechselenzyme

• reprimierbar kodiert für Enzyme der biosynthese

A

Promotor (B)

Exon 1 C

Intron 1 D

Exon 2 E

intron 2 F

Exon 3 G

H

prä-MRNA

Promoto, introns und exons

reife mRNA

nur Exons

1. Exon weißt 5´Cap auf

2. letztes Exon weißt Poly A Schwanz auf

Promotor enthält die CAAT und TATA Boxen

Polyadenylierungssignal ist auf letzter stelle und leitet abschneiden der mRNA ein nach dem Poly A Schwanz

-PCR=Polymerasekettenreaktion

-zur Amplifizierung bzw Vervielfältigung von DNA Zielsequenzen

-für die DNA werden DNA, DNA-Pol. (Taq-Pol.), Primer und Nukleotide (dNTPs) gebraucht

-DNA-Molekül auf 94°C denaturieren -Gemisch auf 50°C abkühlen, damit Primer an denaturierte einzelsträngige DNA binden

-dNTPs und DNA-Polymerase dazugeben → Synthese neuer DNA-Stränge bei 72°C →72°C optimale Temperatur für die Synthese mit einer Taq-Polymerase (aus hitzeliebenden Bakterien

-dieser Vorgang wird wiederholt, nach jedem Durchgang hat sich die DNA-Menge verdoppelt -nach 20 Zyklen über 500.000 Moleküle

-nach 30 Zyklen beendet -aus der ursprünglichen DNA entstehen lange Produkte mit Überhängen -nach dem zweiten Durchgang verkürzen sich die Produkte

-nach dem dritten Durchgang sind kurze Produkte entstanden, die exponentiell angereichert werden

-southern blot = zur Analyse von DNA-Fragmenten

-z.B. für die Unterscheidung verschiedener Spezies

→unterschiedliche Spezies sind in nicht-codierenden Bereichen wenig konserviert, besitzen dort also viele Mutationen →diese Sequenzen können nach einem southern Blot miteinander verglichen werden -Gel in basische Lösung geben

→ DNA denaturieren

-Nylonmembran über Gel legen

→ nimmt DNA auf

→ Abklatsch/Blot entsteht

- Nylonmembran mit Blot wird in eine Lösung mit radioaktiv markierten Sonden gelegt -Sonden sind komplementär zur Zielsquenz und hybridisieren

-freie Sondenmoleküle warden abgewaschen -

Southern Blot ist entstaden und wird mit Röntgenfilm sichtbar gemacht → Röntgenfilm lässt die mit markierter Sonden hybridisierte DNA sichtbar warden

-Die ausgeschnittene T-DNA, da diese in die verletzte Pflanzenzelle und das genetische Material integriert werden.

-Die vir-Gene, da diese Proteine erzeugen die die T-DNA ausschneiden sowie einen Pilus zwischen dem Agrobakterium und der Pflanzenzelle bilden.

Einfügen des Konstuktes in MCS ( künstliche Anordnungn von basenpaaren zum Klonen)

• T-DNA muss verändert werden

• Promotorsequenz wird benötigt um DNA in Pflanze dann exprimieren zu können

• Selektionsmarker für Resistenzen muss in T-DNA sein

  
  

• vir Gene der werden ersetzt durch ori von E. Coli ( ori ist replikationsursprung), Ori von tumefaciens bleiibt erhalten

• Selektionsmarker wird integriert -> für transformation von beiden Bakterien mit Bakterienpromotor

• Vektor enthält dann genetische infos und Signale zum schneiden der T- DNA aber keine vir Gene um das auch durchzuführen

  
  

  
  

  
  

  Überführung des Vektors in E.Coli um sich dort zu vermehren

  
  

  
  

Danach wire der vektor aus E. Coli isoliert und in A. tumefaciens überführt.

• Dort liegt vir Gen vor. das schneidet T-DNA aus ermöglicht Pilus bildung zur Pflanzenzelle

• T-DNA gelangt in Pflanzenzelle und wird in Genom dauerhaft eingebaut

• vir gen wird von Phenol angeregt ( phenol entsthet wenn Pflanzen verletzt sind)

• binärer Transofrmationsvektor: trennung der vir gene vom Vektor und Nutzung von helferplasmid, damit es bei unfall nicht eigenständig in der Umwelt agieren kann

In cisgenen Pflanzen werden nur arteigene Gene, Gene von verwandten Pflanzenlinien, eingebracht. Das isolierte Gen, das in die Pflanze eingebracht werden soll, stammt von der gleichen Pflanzenart.

Bei der Erzeugung trangener Pflanzen werden Gene artfremder Organismen übertragen, wie es z.B. mit einem binären Klonierungsvektor und A.tumefachiens gemacht werden kann.

Vorteile:

• Kosten und Zeit ersparnis von Personal durch häufige unkrautreinigung

• höherer ertrag der Nutzpflanzen

• erhöhung der stressresitenz von pflanzen

nachteile:

• Multiresistente Unkräuter können durch Kreuzung entstehen

• mögliche krebserregende Stoffe der Einsatzmittel

-Herstellung von Klebstoffen anhand von Byssusfäden von Muscheln

-Schutzanstriche für Schiffe o.ä. auf Basis von Proteinen aus Muscheln

-Gefrierschutzproteine aus Fischen (z.B. Lachs) können Pflanzen frostunempfindlicher machen

-Bekämpfung von Mikroorganismen mit Schutzstoffen aus Korallen

-Polykultur: Stickstoffhaltige Verbindungen aus den Ausscheidungen von Fischen (Tilapien) können direkt zur Düngung von Pflanzen (Salat) genutzt werden

Es werden VNTRs benutzt die auf nicht codierenden bereichen liegen und von mensch zu mensch unterschiedlich sind

Man nutzt nicht codierende EInheiten da in codierenden bereichen weniger Mutationen haben und damit weniger individuell sind.

VNTRs sind meist sich wiederholende Einheiten wie GTGTGTGTGTGTG

Anzahl der Wiederholungen ist unterschiedloich. Man bekommt von Vater und Mutter eine. Wie unterschiedlich lang die Einheiten sind, kann mit gelelektrophorese deutlich gemacht werden.

kürzere laufen weiter als lange.

Man nutzt dabei 3 Paare von homologen Chromosomen, welche 6 Banden bilden.

-> genetishcer Fingerabdruck -> wird in Forensik eingesetzt

Bei der Probenentnahme muss sehr Kontaminationsarm gearbeitet werden. -> keine Sporen, Pilze oder andere DNA.

besitzen nur eine einzige Bindungseigenschaft

ein Ag wird eine Tuer gespritzt sodass es in Bauchspeicheldrüsen AK bildet.

Bauchspeicheldrüsenzellen werden isoliert und mit Krbszellen (myelomzellen) fusioniert.

Hybridomzellen werden in mangelmedium selektiert und von Bauchspeicheldrüsen zellen getrennt.

Dann kultiviert und diese scheiden nun AK aus die auf ein AG reaktiv sind.

positiv getestete Klone werden eingefroren und später genutzt

Diagnostik von krebszellen

Therapie als Immunsuppressivum

therapeutisches Klonieren:

• Endprodukt: undifferenzierte Stammzellen

• genetisch passend weil Spender = Empfänger

• krankes Gewebe kann ersetzt werden

• benötigt wenige Wochen

• Patientenspezifische Stammzelltherapie

Reproduktives Klonieren:

• klonierter Mensch als Endprodukt

• Embryo wird erschaffen und in Leihmutter implantiert

• 9 Monate

• Duplizierung von lebewesen

Gemeinsamkeiten:

• Aus einer Eizelle wird der Zellkern entnommen und der einer Körperzelle eingebaut

• klonale Zygote entsteht

• Vermehrung bis Embryo

therapeutisches Konieren:

Embryo entwickelt sich zu Blastozyste woraus embryonale Stammzellen entnommen werden. Diese werden später weitrer entwickelt und in Spender zurück implantiert für verschiedenes gewebe

reproduktives Klonieren:

• neuer Mensch nach 9 Monaten

Genetisches material wird in Körper eingebracht um dort Defekt auszugleichen.

• wird in somatische (Köroerzellen) und nicht in generative zellen (Gameten) eingebracht.

2 verfahren:

Ex-Vivo Therapie:

• Gewebe wird aus dem Körper genommen und Zellen werden isoliert und in Zellkultur vermehrt.

• Gesunde gene weerden in kranke Zellen eingebracht und die neuen gesunden zellen vermehren sich.

• dann zurück in z.b. Leber in Körper

In-Vivo:

• Gene werden direkt in Viren als Vektor in den Körper geschleust

• Dort geben die Viren die DNA an die Zellen ab