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natürlicher Gentransfer – Transformation, Konjugation, Transduktion 06:32 min

Textversion des Videos

Transkript natürlicher Gentransfer – Transformation, Konjugation, Transduktion

Hallo. Willkommen zum Video zum Thema natürlicher Gentransfer. In diesem Video lernst Du: was ist Gentransfer und wozu dient Gentransfer? Außerdem lernst Du drei Arten des Gentransfers kennen: die Transformation, Konjugation und Transduktion. Unter Gentransfer versteht man im Allgemeinen einen Prozess, bei dem DNA von einem Organismus auf einen anderen übertragen wird. Dieser Prozess findet in der Natur bei Bakterien statt, oder allgemein gesagt, bei Prokaryoten. Durch den Austausch von DNA wird in den Bakterien die genetische Information neu kombiniert. Gentransfer ermöglicht Bakterien, obwohl sie sich asexuell vermehren, die genetische Rekombination. Durch Gentransfer kommt es zu einer erhöhten genetischen Variabilität innerhalb einer Bakterienpopulation. Das sichert die Anpassungsfähigkeit der Bakterien gegenüber veränderten Umweltbedingungen. Kommen wir zur Transformation. Unter Transformation versteht man die Aufnahme und den Einbau von fremder DNA in Bakterien oder andere Zellen. Viele Bakterien haben auf ihrer Oberfläche Proteine, die auf die Aufnahme von DNA aus der Umgebung spezialisiert sind. Diese Proteine erkennen die DNA verwandter Spezies und transportieren diese in die Bakterienzelle herein. Manchmal kann die fremde DNA in das bakterielle Ringchromosom eingebaut werden. Das Bakterium weist nun rekombinante DNA auf. Wir kommen zur Konjugation. Man versteht darunter die DNA-Übertragung von einer Bakterienzelle auf eine andere über eine Plasmabrücke. Gehen wir etwas näher auf die Konjugation bei E. coli Bakterien ein. Dies soll zwei Bakterienzellen darstellen. Sie enthalten beide ein ringförmiges Chromosom, man spricht auch von Ring-DNA. Manche Bakterien weisen zusätzlich ein weiteres kleines, ringförmiges DNA-Molekül auf. Es handelt sich um den sogenannten Fertilitätsplasmid, abgekürzt F-Plasmid. Bakterienzellen, die den F-Plasmid tragen, werden als F+-Zellen bezeichnet. Bakterienzellen ohne das F-Plasmid werden als F--Zellen bezeichnet. Bevor das Plasmid auf die andere Zelle übertragen werden kann, muss eine Verdoppelung der Plasmid-DNA erfolgen. Das Plasmid trägt Gene, die für die Ausbildung der Plasmabrücke notwendig sind. Als nächstes bilden die Bakterien Ausstülpungen aus, die als Sex-Pili bezeichnet werden, Einzahl Sex-Pilus. Mit diesem wird der Kontakt mit der zweiten Bakterienzelle aufgenommen. Danach kommt es zur Ausbildung der Plasmabrücke. Es folgt die Übertragung der Plasmid-DNA von der F+- in die F--Zelle. Die Plasmabrücke wird wieder abgebaut und wir erhalten wieder zwei getrennte Zellen. Die zweite Bakterienzelle enthält jetzt das F-Plasmid und wird dadurch von der F--Zelle zu einer F+-Zelle. Wir kommen zur Transduktion. Unter Transduktion versteht man das Einschleusen fremder DNA in eine Zelle mithilfe von Phagen. Phagen sind Viren, die Bakterien befallen. Bei der Transduktion handelt es sich um eine Abnormalität des Infektionszyklus einer Phage. Beim ersten Schritt infiziert die Phage ein Bakterium mit Phagen-DNA. Die bakterielle Wirtszelle wird dazu gezwungen, virale DNA und virale Hüllenproteine herzustellen. Gelegentlich werden bakterielle DNA-Stücke in einer Phagenhülle verpackt. Bei einer Neuinfektion kann es zu einer Übertragung der bakteriellen DNA kommen. Wir kommen zur Zusammenfassung: Unter der Transformation versteht man die Aufnahme und den Einbau von freier DNA in Bakterien und andere Zellen. Unter Konjugation versteht man die DNA-Übertragung von einer Bakterienzelle auf eine andere über eine Plasmabrücke. Unter Transduktion versteht man das Einschleusen von Fremd-DNA in eine Zelle mithilfe von Phagen. Danke für Deine Aufmerksamkeit. Tschüss, bis zum nächsten Video.

11 Kommentare
  1. Bei der Transduktion fehlt die Gegenüberstellung der allgemeinen und der speziellen Transduktion.

    Von Uemran, vor 10 Monaten
  2. Wieso wird bei der Transduktion die befallene Zelle dazu gezwungen virale DNA und virale Hüllenproteine herzustellen? Was genau beuetet viral in diesem Zusammenhang und warum ist dieser Prozess der Herstellung so wichtig?

    Von Jule P., vor 10 Monaten
  3. Als Ergänzung zu einigen Kommentaren:
    Auf dem F-Plasmid [um die 100 kb (Kilobasen) lang] befinden sich ca. 60 Gene, die u.a. auch für die Ausprägung von mehreren Sex-Pili und die autonome Replikation des Plasmids codieren. Was ebenfalls hinzuzufügen ist, dass der Startpunkt des Transfers beim sog. OriT(engl. origin of transfer) beginnt. Während des Transfers ersetzt die Donorzelle durch einen neu synthetisierten komplementären Strang, den übertragenen, sodass ihr Plasmid wieder als Doppelstrang vorliegt.
    Nach der Übertragung wird in der Akzeptorzelle ein komplementärer Strang zum übertragenen Einzelstrang synthetisiert und die Plasmid DNA zirkularisiert (fertiges Plasmid).

    Von Flo 1805, vor mehr als 2 Jahren
  4. Warum ist das video nur 1:20 lang???

    Von Jacob96 Jw, vor mehr als 3 Jahren
  5. Hallo :)

    Ob die Transduktion gut oder schlecht ist kann man so nicht werten. Es ist einfach eine in der Evolution entstandene Methode wie Viren ihr Erbgut in Zellen einbringen. Für den Virus sicherlich gut, für den Wirt oftmals schlecht. Der Mensch hat sich diese Methode jedoch zu Nutzen gemacht um gezielt ganz bestimmte Gene in eine Zelle zu integrieren damit diese Zelle neue gewünschte Eigenschaften erhält.

    Von Marcel Schenke, vor fast 5 Jahren
  1. Ist die Transduktion jetzt gut oder schlecht? Was ist genau der Sinn dahinter?

    Von Bdeurope, vor etwa 5 Jahren
  2. Hallo :)
    mir ist nicht genau klar, was der Vorteil von einer F+-Zelle ist bezihungsweiße wozu dient der Austausch noch, außer dass beide Zellen ein Fertilitäts-Plasmid enthalten.
    Wieso ist die Konjugation bei der Antibiotikaresistenz von großer bedeutung?
    LG Stephie

    Von Stephanie♥, vor mehr als 5 Jahren
  3. Hallo Isi,
    der Sex-Pilus wird nur von der Bakterien-Zelle ausgebildet, die das F-Plasmid enthält. Sie gibt dann über die Plasmabrücke ihr verdoppeltes F-Plasmid an die andere Bakterien-Zelle ab.

    Von Jan Ruppe, vor fast 6 Jahren
  4. Bilden beide oder nur eins der Bakterien das Sex-Pillus aus?

    Von Isi95, vor fast 6 Jahren
  5. Hallo,
    nach der Konjugation kann es passieren, dass DNA des Plasmids in die chromosomale DNA der Empfängerzelle eingeschleust wird. Die Nachkommen dieser Bakterienzellen enthalten dann rekombinante DNA von zwei unterschiedlichen Zellen. Bei der Konjgation werden aber nur die Plasmide, nicht chromosomale DNA, ausgetauscht.

    Von Jan Ruppe, vor fast 6 Jahren
  6. Wird nicht auch die chromosomale DNA bei der Konjugation repliziert und eingeschleust?
    Durch zufällige Bewegungen der Konjugationspartner gelangen oft nur Teile des Spendergenoms in die Empfängerzelle.
    Somit tragen die Nachkommen der Empfängerzelle Gene aus zwei unterschiedlichen Zellen.
    --> Rekombination

    Von Isabelle997x, vor fast 6 Jahren
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natürlicher Gentransfer – Transformation, Konjugation, Transduktion Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video natürlicher Gentransfer – Transformation, Konjugation, Transduktion kannst du es wiederholen und üben.

  • Definiere den natürlichen Gentransfer und nenne seine Bedeutung.

    Tipps

    Bakterien gehören zu den Prokaryoten.

    Beim Gentransfer kommt es zur Übertragung von DNA.

    Lösung

    Unter natürlichem Gentransfer versteht man die Übertragung von einem oder mehreren Genen auf einen Organismus. Er kommt in der Natur bei Prokaryoten vor. Zu den Prokaryoten zählen die Bakterien.

    Durch diesen Transfer von DNA wird eine neue Zusammenstellung der DNA, eine Rekombination, möglich. Außerdem erhöht der Gentransfer die genetische Variabilität. Dies führt zu einer gesicherten Anpassungsfähigkeit der Prokaryoten.

  • Benenne die Möglichkeiten des Gentransfers.

    Tipps

    Beim Gentransfer wird DNA von einem Organismus auf einen anderen Organismus übertragen.

    Bei welcher Form des natürlichen Gentransfers bilden die Bakterien eine Plasmabrücke?

    Lösung

    Dargestellt sind die Transformation, die Transduktion und die Konjugation.

    • Die Tranformation beschreibt die Aufnahme und den Einbau fremder, freier DNA in eine andere Zelle.
    • Die Transduktion ist die Einschleusung fremder DNA in eine Zelle mithilfe von Phagen.
    • Bei der Konjugation findet DNA-Übertragung von einer Bakterienzelle auf eine andere mittels einer Plasmabrücke statt.
    In Bild 2 ist die Mitose, also die Zellteilung, dargestellt. Hierbei handelt es sich also um keinen Gentransfer.

  • Erkläre den lytischen Zyklus der Bakteriophagen.

    Tipps

    Der Phage muss die Bakterie zunächst infizieren, um sich dann in ihr vermehren zu können.

    Überlege, welche Bedingungen erfüllt sein müssen, damit die Bakteriophage ihre DNA in die Bakterie einschleusen kann.

    Lösung
    • Als Bakteriophagen bezeichnet man Viren, die Bakterien als Wirtszellen benutzen. Während des lytischen Vermehrungszyklus bindet der Phage zunächst an die Bakterie. Dies geschieht nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip.
    • Anschließend wird die Viren-DNA über den Schwanzstift des Phagen eingeschleust.
    • In der sich anschließenden Latenzphase werden alle Stoffwechselprozesse des Bakteriums auf die Ansprüche des Virus umgestellt.
    • Sind alle notwendigen Bestandteile für neue Phagen von der Bakterienzelle produziert worden, werden die Phagen zusammengesetzt.
    • Ein Enzym des Phagen löst schließlich die Zellwand des Bakteriums auf, zerstört dieses somit und lässt die neu gebildeten Phagen frei.
  • Beschreibe drei Arten des Gentransfers.

    Tipps

    Phagen sind Viren, die Bakterien als Wirtszellen verwenden.

    Bei der Konjugation erfolgt die Übertragung über eine Plasmabrücke, die auch als Sexpilus bezeichnet wird.

    Lösung
    • Als Transformation bezeichnet man die Aufnahme von fremder, freier DNA in Bakterien oder andere Zellen. Dabei erkennt ein spezielles Protein die fremde DNA und schleust sie in die Zelle ein.
    • Bei der Konjugation werden Plasmide von einer Bakterienzelle auf eine andere übertragen. Hierzu wird der Kontakt über einen Sexpilus hergestellt. Schließlich entsteht eine Plasmabrücke, über die die DNA ausgetauscht wird.
    • Die Transduktion beschreibt den Vorgang des Einschleusens von fremder DNA mithilfe von Phagen.
  • Erkläre den Aufbau der Bakterienzelle.

    Tipps

    Die Zellwand gibt der Zelle Halt und Struktur.

    Geißeln sind Zellfortsätze, die die Bakterien zur Fortbewegung nutzen.

    Lösung

    Die Bakterienzelle wird begrenzt von der Zellwand, die sie umgibt. Am Kopf der Bakterienzelle befinden sich die Pili. Hiermit bilden die Bakterien bei einer Transformation Plasmabrücken aus.

    Am hinteren Ende der Zelle tragen manche Bakterien Geißeln, die zur Fortbewegung dienen.

    Im Zellinneren befinden sich das Bakterienchromosom und kleinere, in sich geschlossene DNA-Ringe, die Plasmide.

  • Beschreibe den Herstellungsprozess transgener Pflanzen.

    Tipps

    Agrobacterium tumefaciens führt bei Pflanzen eigentlich zur Tumorbildung. Die Gene, die für die Tumorbildung verantwortlich sind, können jedoch ausgeschaltet werden.

    Transgene Pflanzen ist die Bezeichnung für genetisch veränderte Pflanzen.

    Lösung

    Agrobacterium tumefaciens schleust Teile seines Erbmaterials in die Pflanzenzellen ein. Durch verletzte Pflanzenteile gelangen diese Bakterien in die Pflanze und bauen einen Teil ihrer DNA in das Pflanzengenom ein. Durch den Einbau der Agrobakterium-DNA kommt es bei den Pflanzen zu Tumoren. Diesen Vorgang kann man sich in der Gentechnik zunutze machen. Die Gene, die für die Ausbildung der Tumore verantwortlich sind, werden ausgeschaltet. Stattdessen werden andere Informationen in das Agrobakterien-Genom integriert. Überträgt Agrobacterium tumefaciens sein Plasmid dann auf die Pflanzenzelle, so kann diese DNA in das Pflanzengenom eingebaut werden. Dies führt dazu, dass die Pflanze diese Informationen weiter verarbeitet und so z.B. Stoffe zum eigenen Schutz produzieren kann.