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Gentechnik – Methoden und Werkzeuge

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Die Autor*innen
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Maja O.
Gentechnik – Methoden und Werkzeuge
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Gentechnik – Methoden und Werkzeuge Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Gentechnik – Methoden und Werkzeuge kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere die Funktion der Gentechnik.

    Tipps

    In der Gentechnik werden die Plasmide von Bakterien und Viren als Vektoren verwendet.

    Lösung

    Die Gentechnik bezeichnet molekularbiologische Methoden und Verfahren, die die Veränderung des Erbgutes von verschiedenen Organismen ermöglichen. Durch den Einsatz von unterschiedlichen Enzymen können DNA-Fragmente geschnitten, neu kombiniert und in neue Genabschnitte eingefügt werden, sodass eine Expression in neuen Zellen ermöglicht werden kann, wenn diese sich vermehren.

  • Nenne die Eigenschaften eines Plasmids.

    Tipps

    Plasmide sind nicht lebensnotwendig, enthalten aber Gene, die den Bakterien zu Vorteilen verhelfen.

    Lösung

    Plasmide gehören zu den wichtigsten Werkzeugen der Gentechnik und werden als Vektoren verwendet. Hierbei handelt es sich um kleine, ringförmige DNA-Moleküle in Bakterien, die sich autonom replizieren. Sie kommen zusätzlich zum Bakterienchromosom als freie, in sich geschlossene DNA-Moleküle vor und beinhalten Gene, die für die Bakterien nicht lebensnotwendig sind, die ihnen aber zu einem Vorteil verhelfen. Beispielsweise besitzen sie Resistenzgene für bestimmte Antibiotika. Außerdem besitzt jedes Plasmid mindestens einen Replikationsursprung. Dieser bildet den Anfangspunkt der Replikation und ist essenziell für die Vermehrung von Bakterien.

  • Bestimme die Funktion der wichtigsten Werkzeuge und Elemente der Gentechnik.

    Tipps

    Polymerasen kommen in allen Lebewesen vor und sind an der Replikation der DNA beteiligt.

    Lösung

    Die wichtigsten Werkzeuge der Gentechnik sind Enzyme und Vektoren. Bei der Klonierung neuer DNA-Fragmente spielen die Enzyme Restriktionsenzyme, Ligasen und Polymerasen eine sehr große Rolle und sind wesentlich für die Neukombination von DNA. Restriktionsenzyme erkennen bestimmte DNA-Sequenzen und schneiden diese. Ligasen verbinden die neukombinierten Bruchstücke miteinander und Polymerasen katalysieren die Replikation. Nach der Klonierung werden Vektoren als sogenannte „Genfähren“ verwendet. Sie haben die Funktion, die „Fremd-DNA“ in eine Empfängerzelle zu transportieren, sodass eine Expression der Fremd-DNA in der neuen Empfängerzelle erfolgen kann. Die Plasmide der Bakterien werden in der Gentechnik als Vektoren verwendet.

  • Bewerte die Aussagen über „sticky ends“.

    Tipps

    Einige Restriktionsenzyme spalten die doppelsträngige DNA so, dass kurze einzelsträngige Enden entstehen, die „sticky ends“ genannt werden.

    Lösung

    „Sticky ends“ werden die einzelsträngigen Enden der DNA genannt, die nach der Spaltung durch Restriktionsenzyme entstehen. Ins Deutsche übersetzt bedeutet es „klebrige Enden“. Diese Bezeichnung ist daher so passend, weil sich die „sticky ends“ so verhalten wie Klebelaschen beim Basteln. Wenn man die zu kombinierenden DNA-Fragmente mit demselben Restriktionsenzym schneidet, entstehen komplementäre Enden, die sich aneinander legen und anschließend ligiert werden können.

  • Bestimme die funktionelle Einheit der Werkzeuge der Gentechnik.

    Tipps

    Die Endung -ase wird meist für Enzym-Namen verwendet. Zum Beispiel werden Enzyme, die die Zucker Maltose und Lactose verarbeiten, Maltase und Lactase genannt.

    Lösung

    Die wichtigsten Werkzeuge der Gentechnik sind Enzyme und Vektoren. Bei der Klonierung neuer DNA-Fragmente spielen die Enzyme Restriktionsenzyme, Ligasen und Polymerasen eine sehr große Rolle und sind wesentlich für die Neukombination von DNA. Nach der Klonierung werden Vektoren als sogenannte „Genfähren“ verwendet. Sie haben die Funktion, die „Fremd-DNA“ in eine Empfängerzelle zu transportieren, sodass eine Expression der Fremd-DNA in der neuen Empfängerzelle erfolgen kann. Plasmide und Viren können in der Gentechnik als Vektoren eingesetzt werden.

  • Erläutere den Ablauf der Herstellung von menschlichem Insulin durch gentechnisch veränderte Bakterien.

    Tipps

    Um Insulin herstellen zu können, muss zunächst das Gen, das Insulin herstellt, isoliert und in ein Plasmid eingefügt werden.

    Lösung

    Auch bei der Herstellung von Insulin müssen die Schritte Restriktion, Ligation und das Einschleusen des Plasmids in Bakterien erfolgen. Hierfür muss das Gen, das Insulin herstellt, schon identifiziert sein und isoliert werden. Nach der Klonierung des Gens in das Plasmid, wird das Plasmid als Transportvehikel genutzt und in das Bakterium eingeschleust. Durch die Vermehrung der Bakterien und die Replikation des Plasmids kommt es zur Expression dieses Gens. Das menschliche Insulin, das dabei entsteht, kann aus den Bakterienzellen gewonnen werden und für medizinische Zwecke verwendet werden.

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