Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen SS 2016

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1 Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen SS 2016 Fragen für die Übungsstunde 2 ( ) DNA-Schäden, Mutationen und Reparatur 1. Warum ist ein nicht-funktionales Protein eher das Resultat einer Leserastermutation als einer Punktmutation? 2. Wodurch können spontane Mutationen entstehen? Nennen Sie mindestens drei verschiedene Ursachen und beschreiben Sie die Auswirkungen. 3. Durch Desaminierungen oder Depurinierungen entstandene Defekte können repariert werden. Spielt dabei die Erkennung des neu synthetisierten Stranges eine Rolle? Begründen Sie Ihre Antwort. 4. Diskutieren Sie die Rolle von Mutationen für die Entstehung von Krebserkrankungen. 5. Salpetrige Säure bewirkt die Desaminierung von Adenin und damit seine Umwandlung zu Hypoxanthin. Hypoxanthin verhält sich bei der Basenpaarung wie Guanin. Dadurch entsteht folgende Mutation: a) AT zu CG b) AT zu GC c) AT zu TA d) GC zu AT e) GC zu TA 1

2 6. In E. coli entstehen während der Reparatur Mutationen hauptsächlich durch a) Spaltung von Thymin-Dimeren b) Exzisions-Reparatur c) Mismatch-Reparatur d) Rekombinatorische Reparatur e) SOS-Reparatur 7. Für den Fall, dass eine während der DNA-Replikation falsch eingebaute Base nicht durch die DNA-Polymerase korrigiert werden kann, kann sie durch postreplikative Reparatur ersetzt werden. Welche der folgenden Vorgänge sind daran beteiligt? a) Entdeckung der falsch gepaarten Base (mismatch) b) Erkennung des Methylierungszustandes des DNA-Strangs c) ein der Exzisionsreparatur ähnlicher Prozess d) keiner der genannten Punkte 8. Geben Sie in einem Wort oder wenigen Worten die beste Definition für jede der folgenden Aussagen: Aussage Bei diesem Mutationstyp ersetzt ein Pyrimidin ein Purin Selten vorkommender Zustand einer normalen Base, die zu unkorrektem Basenpaarungs-Verhalten und somit zur Mutation führen kann Bei diesem Mutationstyp wird ein Purin durch ein anderes ersetzt Dieses Mutagen bewirkt nur Basenaustausche von GC nach AT Diese Mutation wird durch Acridinorange hervorgerufen Obwohl ein Basenaustausch in einem Codon stattgefunden hat, wird die gleiche Aminosäure wie im Wildtyp eingebaut Nach einem Basenaustausch in einem Codon wird eine andere Aminosäure eingebaut Nach einem Basenaustausch in einem Codon entsteht ein Stopp-Codon Dieses E. coli Enzym repariert unter Einsatz von Lichtenergie Thymin-Dimere Dieser Mutationstyp bewirkt nur unter bestimmten Umweltbedingungen (z.b. Temperatur) einen mutanten Phänotyp Definition 2

3 9. Ames-Test: Die Abbildung zeigt 4 Petrischalen, die für einen Ames Test benutzt wurden. Ein Stück Filterpapier (kleine Scheibe in der Mitte jeder Platte) wurde in eine von vier Substanzen getaucht und auf die Petrischale gebracht. Die Substanzen waren a) Wasser, b) ein bekanntes Mutagen, c) eine Substanz, deren Mutagenität untersucht werden sollte und d) die gleiche zu untersuchende Substanz nach Inkubation mit Leber-Extrakt. Die Anzahl der Revertanten, sichtbar als Kolonien auf der Petrischale, wurde in jedem Fall bestimmt. i.) Beschreiben Sie die Grundlagen des Ames Tests und das experimentelle Vorgehen. ii.) Warum wurde die Kontroll-Platte angesetzt, auf der nur Wasser getestet wurde? iii.) Warum wurde eine Platte mit einem bekannten Mutagen angesetzt? iv.) Wie interpretieren Sie die Resultate mit der Substanz unbekannter Mutagenität? Welche Rolle spielt der Leber-Extrakt? 3

4 10. Nehmen Sie das folgende doppelsträngige DNA-Fragment und schreiben Sie die aus verschiedenen Mutationen resultierenden Sequenzen auf. Beschriften Sie auch die 5 - und 3 -Enden und schreiben Sie mutierte Basenpaare in Kleinbuchstaben. (Die Positionsnummern beziehen sich auf den oberen Strang!) 5 -AACCTTGGAA-3 3 -TTGGAACCTT-5 a) Transition an Position 5 b) Transversion an Position 5 c) Deletion zweier Basenpaare an Position 4 und 5 d) Insertion von 3 Basenpaaren zwischen Position 5 und 6 e) Inversion von 3 Basenpaaren beginnend an Position Welche/r der folgenden Vorgänge führt/führen nicht zum Gentransfer in Bakterien? a) Transformation b) Transduktion c) Lysogenie d) Konjugation e) Transfektion 12. Eine gal - - Mutante a) kann nicht ohne Galaktose wachsen b) ist resistent gegen Galaktose c) kann Galaktose als Kohlenstoffquelle nutzen d) kann Galaktose nicht als Kohlenstoffquelle nutzen e) kann ihre eigene Galaktose produzieren 4

5 13. Eine Str R Mutante a) braucht Streptomycin b) kann in Streptomycin-haltigem Medium wachsen c) kann nicht in Streptomycin-haltigem Medium wachsen d) produziert ihr eigenes Streptomycin e) kann ihr eigenes Streptomycin nicht herstellen 14. Sie lassen einen met -, thr - Hfr Stamm mit einem auxotrophen Stamm des Genotyps F -, leu -, thi - konjugieren. Anschließend suchen Sie prototrophe Rekombinanten auf Agarplatten mit a) Leucin und Methionin b) Threonin und Thiamin c) Leucin und Thiamin d) Methionin, Threonin, Leucin und Thiamin e) Minimalmedium. 15. Sie haben die Aufgabe, vier verschiedene E. coli Stämme (1, 2, 3 und 4) zu untersuchen. In einem ersten Test lassen Sie je eine Kolonie jeden Stammes auf verschiedenen Agarplatten wachsen und erhalten nach Inkubation der Kolonien über Nacht folgendes Ergebnis: a) Minimalagarplatte b) Minimalagarplatte mit Arginin c) Minimalagarplatte d) Minimalagarplatte mit mit Methionin Arginin und Methionin Welche Schlüsse ziehen Sie für die einzelnen Stämme? 5