Erster Baum genetisch sequenziert Genetische Veränderung geplant - Ökologen warnen vor Gentech- Pflanzen

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1 Erster Baum genetisch sequenziert Genetische Veränderung geplant - Ökologen warnen vor Gentech- Pflanzen Das erste Genom eines Baumes wurde nach Angaben des Wissenschaftsmagazins Science nun fertig entschlüsselt. Es handelt sich um die Pyramidenpappel (Populus trichocarpa), einen Baum, der insbesondere für die Erneuerbaren Energien von großer Bedeutung ist. Nun haben auch schon Forscher Interesse daran gezeigt, mit Hilfe von genetischen Veränderungen die Pappel noch lukrativer für die Energiegewinnung zu machen.

2 Genetisches Repetitorium: Allgemeine Genetik WS 09/10 Übung 1 1. Seit wann wird rekombinante DNA-Technologie (Gentechnologie, genetic engineering) angewandt? In 1972 Stanley Cohen, Herbert Boyer, and Paul Berg inserted an amphibian (Xenopus laevis, the African clawed toad) gene encoding rrna into the psc101 plasmid. The plasmid got its name by being the 101st plasmid isolated by Stanley Cohen (plasmid Stanley Cohen 101, or psc101). This plasmid, as previously described, contained a single site that could be cleaved by the restriction enzyme EcoRI, as well as a gene for tetracycline resistance (Tcr gene). The rrna-encoding region was inserted into the psc101 at the cleavage site by cleaving the rrna region with EcoRI and allowing the complementary sequences to pair. This was the dawn of genetic engineering.

3 Genetisches Repetitorium: Allgemeine Genetik WS 07/08 (Wiegert) Übung 1 1. Seit wann wird rekombinante DNA-Technologie (Gentechnologie, genetic engineering) angewandt? 2. Definieren Sie die folgenden Begriffe: Nucleosid Oligonucleotid Phosphodiesterbindung große Furche Schmelztemperatur (Tm) von DNA 3. Warum sind die beiden Enden eines Oligonucleotids verschieden? 4. Wenn die Nucleotidsequenz eines Polynucleotids in einer Doppelhelix 5 - ATACCCGGACTAATTTCG- 3 lautet, wie sieht dann die Sequenz des komplementären Stranges aus?

4 Chargaff'sche Regeln (1950) 1. Die Basenzusammensetzung der DNA ist von Spezies zu Spezies unterschiedlich. Die DNA jeder Spezies besteht nur aus den vier "Grundnukleotiden" damp, dcmp, dgmp und dtmp in unterschiedlicher Anordnung. Base Nucleosid Nucleotid

5 Struktur der DNA Zwei Polynukleotidketten in entgegengesetzter Richtung winden sich um gemeinsame Achse: antiparallele rechtsgängige Helix G paart mit C (drei H-Brücken), A mit T (zwei H-Brücken) 10 bp, 3,4 nm pro Windung

6 Hypochromie E 260 bei dsdna geringer als bei ssdna bei Denaturierung nimmt die Extinktion zu Schmelztemperatur T m : Temperatur, bei der die Helixstruktur zur Hälfte verlorengegangen ist

7 5. Warum ist der GC-Gehalt im Genom von thermophilen Bakterien im Allgemeinen eher hoch? 6. Der GC-Gehalt im Genom eines bestimmten Organismus ist 46 %. Wie hoch ist der AT-Gehalt? Wie hoch ist der A-Gehalt? Wie hoch ist der T-Gehalt? 7. Bei der Bestimmung der Basenzusammensetzung in der genomischen DNA eines Virus (ΦX 174) wurden die folgenden Werte gefunden: A 26%, T 32%, C 19%, G 23%. Welche Aussage zur Struktur der genomischen DNA läßt sich daraus ableiten? 8. Wieviele Basenpaare finden sich in den Genomen der folgenden Spezies? - Escherichia coli - Saccharomyces cerevisiae - Drosophila melanogaster - Homo sapiens Warum sind diese Spezies von besonderem Interesse? Wieviel mal grösser ist das Genom von Saccharomyces cerevisiae als das von Escherichia coli? Wieviel mal grösser ist das Genom von Homo sapiens als das von Escherichia coli?

8 Struktur der DNA

9 Chargaff'sche Regeln (1950) 1. Die Basenzusammensetzung der DNA ist von Spezies zu Spezies unterschiedlich. Die DNA jeder Spezies besteht nur aus den vier "Grundnukleotiden" damp, dcmp, dgmp und dtmp in unterschiedlicher Anordnung. 2. DNA-Proben aus unterschiedlichen Geweben eines Individuums sind gleich. 3. Die Basenzusammensetzung der DNA einer Spezies ist unabhängig von Alter, Ernährungszustand und Lebensraum. 4. In allen DNA-Molekülen gilt: A=T und C=G und A+G=T+C

10 9. In vielen menschlichen Tumoren liegt eine bestimmte Punktmutation im sogenannten ras Gen vor, die zum unkontrollierten Wachstum der Krebszellen beiträgt. Tumoren mit dieser Punktmutation sind aggressiv und müssen besonders intensiv bekämpft werden. Mit einem Hybridisierungsexperiment mit markierten Oligonucleotiden kann überprüft werden, ob in den Tumorzellen eines bestimmten Patienten die normale oder die mutante Sequenz vorliegt. Beschreiben Sie so detailliert wie möglich, wie dieses Überprüfungsexperiment durchgeführt werden könnte. Oligonucleotid mit der normalen ras Sequenz: 5 GGC GCC GGC GGT GTG GGC- 3 Oligonucleotid mit der mutanten ras Sequenz: 5 - GGC GCC GTC GGT GTG GGC - 3 Zur Berechnung der Schmelztemperatur kann in erster Näherung die folgende Faustregel eingesetzt werden: Tm = nat.2 C + ngc.4 C nat: Anzahl der AT-Paare ngc: Anzahl der GC-Paare

11 Hypochromie E 260 bei dsdna geringer als bei ssdna bei Denaturierung nimmt die Extinktion zu Schmelztemperatur T m : Temperatur, bei der die Helixstruktur zur Hälfte verlorengegangen ist

12 SNP Analyse Dynamic allele-specific hybridization Molecular beacons SNP microarrays

13 10. Bei einem Versuch wurden Mäuse mit drei verschieden unbekannten Proben einer Suspension von Pneumokokken infiziert. Folgendes Ergebnis wurde erhalten. Injizierte Probe Wirkung auf Maus isolierter Zelltyp aus der Maus A tot S B keine keine C keine R A+ B tot S A + C tot R + S B + C tot S A + B + C tot S Was befand sich in den Proben? 11. Nennen Sie Unterschiede zwischen der Struktur von RNA und DNA.

14 Das Griffith Experiment (1928) Avirulente R-Zellen von Streptococcus pneumoniae werden durch Hitze abgetötete virulente S-Zellen zu S-Zellen transformiert

15 10. Bei einem Versuch wurden Mäuse mit drei verschieden unbekannten Proben einer Suspension von Pneumokokken infiziert. Folgendes Ergebnis wurde erhalten. Injizierte Probe Wirkung auf Maus isolierter Zelltyp aus der Maus A tot S B keine keine C keine R A+ B tot S A + C tot R + S B + C tot S A + B + C tot S Was befand sich in den Proben? 11. Nennen Sie Unterschiede zwischen der Struktur von RNA und DNA.

16 Struktur der DNA Macht RNA anfälliger für basenkatalysierte Hydrolyse: Instabiler als DNA

17 Struktur der DNA A-Helix: dehydratisierte DNA RNA B-Helix bei RNA sterisch nicht möglich