Mikrobiologie und Genetik (Fach) / Klausurfragen (Lektion)

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• Wo startet die DNA-Replikation bei E. Coli und wie viele solche Startpunkte gibt es bei bakteriellen Genomen? - Start bei Ori C - Ein Startpunkt
• Welche Eigenschaften legen der Startpunkte der Replikationen bei Plasmiden zusätzlich zum Replikationsstart fest? 1. Kopienzahl 2. Wirtsbereich3. Inkompatibilitätsgruppe --> ob bidirektionale Replikation oder rolling circle
• Nennen Sie drei Restriktionsenzyme des Typs II. 1. Eco R 12. Hind 33. Sma 1
• Wie setzt sich die RNA-Polymerase von E. coli zusammen? α2ßß ´ w + σ (Sigma-Faktor --> Promoter-Erkennung) Kernenzym Holoenzym
• Was definiert der Sigma-Faktor? Sigma-Faktor = bakterielles Protein, das für die Initiation der Transkription notwendig ist Es erkennt die Promotorsequenz auf der DNA und sorgt somit dafür, dass sie RNA-Polymerase an die Startstelle des offenen Leserahmens der DNA binden kann --> Gibt es bei Eukaryoten nicht
• Zählen Sie die Unterschiede zwischen der Transkription bei Bakterien und Eukarya auf. Eukarya:  - Transkription im Zellkern- Regulation über Enhancer oder Silencer, der jeweils dem Promotor vor oder nachgeschaltet ist--> Anschließende Modifikation- Drei Formen der RNA-Polymerase--> rRNA, tRNA, mRNA- Spleißen- Translation und Transkription räumlich und zeitlich voneinander getrennt Bakterien - Transkription erfolgt im Cytoplasma der Zelle- Regulation über Operator (Operonkonzept)- Keine Modifikation- Nur eine RNA-Polymerase- Translation und Transkription räumlich und zeitlich gleich
• Aus ca. wie vielen Nukleotiden besteht eine ... a) eine tRNA --> 73-95b) ein durchschnittliches Gen? --> 1000 kp (1kb)c) eine 16s RNA --> 1540 (1,6 bp)
• Was versteht man unter der Ribosom-binding-side und welche Rolle spielt diese bei der Translation? = Bindestellen (P-,A- und E-Stelle) der ribosomalen Untereinheit - tRNA kann daran binden - die mRNA und das Ribosom bewegen sich relativ zueinander- währenddessen durchwandert die beladene tRNA diese drei Stellen in einer bestimmten Reihenfolge Die Bindestelle für das Ribosom muss richtig sein, damit der Translationsanfang beim ersten Startcodon beginnt, sonst komme es zu einer Leserasterverschiebung
• Erklären Sie die Wirkweise von Chloramphenicol. = Translationshemmer - Hemmt Peptidyltransferase (Peptidbindung an Ribosomen)- bindet 23 sRNA in 50s Untereinheiten im Ribosomen im Bereich der E-Stelle- Aminosäuren können nicht übertragen werden --> Translation bleibt stehen
• Wie bewegt sie E. coli in einem Zuckergradient? Lockstoffgradient (Zucker) bewirkt:- Taumelfrequenz sinkt- Schwimmphasen in Richtung des Lockstoffes sind verlängert- Schwimmwege weg von Lockstoff sind verkürzt Bewegungsarten: 1. Counter clockwise: --> Entlang Längsachse schwimmend 2. Clockwise:--> taumelnd, Neuorientierung im Raum
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• Was definiert der oriT bzw. oriV des F-Plasmids von E-coli? oriT = Rolling circle (Konjugation) (Origin of Transfer)--> Stelle auf dem Plasmid, wo der Transfer der Konjugation beginnt oriV = bidirektionale Replikation (Origin of Replication)--> Zellteilung: 1 Kopie pro Zelle--> Von hier aus wird das F Plasmid innerhalb des Bakteriums vermehrt--> für vegetative Fortpflanzung wichtig
• Was ist ein Shuttle Vektor? Eine Verbindung zweier Plasmide
• Welche Proteine sind für die Replikation eines prokaryotischen Genoms erforderlich (5 Stück)? - Topoisomerase- Helikase- Primase- DNA-POlymerase I und II- Ligase
• Was versteht man unter polycistronischer mRNA und wo kommt sie vor? = RNA, die die Information für alle drei Proteine enthält, da die Gene des Operons in ein einziges mRNA-Molekül transkribiert werden--> mRNA codiert also für mehrere Gene(Operon: mehrere Gene in nur einer regulatorischen Einheit --> nur eine RNA = polycistrronische RNA) - kommt bei Prokaryoten vor Operon - Beispiel = Lac OperonEine polcistonische mRNA wird von einer Serie von hintereinandergeschalteten Genen auf der DNA codiert. Polycistonische mRNAs enthalten also mehrere offene Leserahmen, denn alle Gene sind in einer einzigen mRNA transkribiert.(Bei Eukaryoten = Monocistronische mRNA --> codieren nur für ein Cistron)
• Wo startet die Replikation bei Bakterien? Bei OriC
• Was passiert, wenn DNA methyliert wird? --> Inaktivierung der Transrikpion durch Bildung von Heterochromatin
• Was ist ein Operator? = eine def. Sequenz auf der DNA (Ein Abschnitt auf dem Operon, an den ein Regulatorprotein (Repressor/Aktivator) binden kann, sodass die Affinität des Promotors zur RNA-Polymerase verringert oder erhöht wird.)
• Was ist ein Operon? = Regulationseinheit im Bakteriengenom - Gruppe von Genen, die gemeinsam translatiert werden
• Wie läuft eine typische Transkriptionstermination ab? Lösen der RNA-Polymerase und mRNA von DNA 1. Faktorabhängig2. Faktorunabhängig
• Was sind "spezielle Transkriptionsfaktoren"? - benötigt zur Initiation- vermitteln welches Gen aktiviert werden soll
• Welches sind die 3 Domänen eines Transkriptionsfaktors? 1. DNA – Bindedomäne2. Transaktivierende Domäne3. Signal-Empfangs Domäne
• An welchem Ende der tRNA hängt die Aminoräure? - am 3´-Ende (Akzeptorende)
• Beispiele für nicht-translatierte RNA: - small RNA- tRNA- rRNA
• Was ist Denitrifikation? Und wer macht das? = Umwandlung von Nitrat zu molekularen StickstoffNo2- --> No --> N2O --> N2 Wer?: Pseudomonas, Panacoccus denitrificans
• Was sind Onkogene? = Tumorinduzierende Gene von krebsauslösenden Viren
• Resistenzmechanismen gegen Antibiotika: - Abbau / Modifikation- Transport aus Zelle- Aufnahme inhibieren - Zielmolekül verändern
• Wie unterscheiden sich DNA und RNA? RNA: Ribonukleinsäure --> Amonosäure: Uracil--> Zucker: Ribose DNA: Desoxyribonukleinsäure--> Aminosäure: Thymin--> Zucker: Desoxyribose (und ohne O2)
• Was versteht man unter Katabolitrepression und welche Elemente sind hierfür erforderlich? = Mechanismus zur GenregulationIn Anwesenheit einer bevorzugten Kohlenhydratquelle verhindert die Katabolitrepression die Synthese von Enzymen für die Verwertung anderer Kohlenhydrate. (Transkription ist selbst dann gehemmt, wenn Induktor vorhanden und spezifischer Repressor aktiviert ist.) - 2 C-Quellen- DNS mit CBR-Bindestelle, Promoter, Operator- RNA-Polymerase- Repressor --> Induktor
• Was bezeichnet man als P-, A- und E-Stelle des Ribosoms? P= Peptidyl-Domäne--> trägt die tRNA mit der PeptidketteA= Aminoacyl-Domäne--> bindet das Anticodonderbeladenen tRNA an das mRNA-Codon und bringt so die richtigen AS an die wachsende PolypeptidketteE= Exit-Domäne--> entladene tRNA wird über E-Stelle aus dem Ribosom geschleust
• Nennen Sie zwei natürliche Plasmide. - F-Plasmid- pSK+ 
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• Nennen Sie die Proteine der DNA-Replikation. - Gyrase- Helikase- SSB- Primase- Primer- DNS-Poly1- DNS-Poly3- Ligase
• Wie viel ATP benötigen Stickstofffixierer, um ein N2 zu Ammonium zu reduzieren? 16 ATP
• Was weißt man mit dem Oxidase-Test nach? - ob Cytochrom C vorhanden ist oder nicht Mit dem Oxidase-Test wurden im Praktikum das Fehlen des Elektronenüberträgers Cytochrom C und der Cytochrom C Oxidase in der Atmungskette sowie das Vorhandensein von Katalase-Aktivität nachgewiesen.
• Definieren Sie eine hfr-Zelle und grenzen Sie sie von einer F+-Zelle von E. Coli ab. - F+ Zellen enthalten neben dem Hauptchromosomen ein Extrastück DNA, den F Plasmid--> extrazellulär - Hfr-Zellen enthalten das F Plasmid integriert im Hauptchromosomen--> intrazellulär
• Was ist eine F- (Minus)- Zelle? F- Zellen enthalten nur das Hauptchromosom, keinen F-Plasmid
• Beschreiben Sie in Stichworten den Mechanismus des Rolling Circles. Bei welchem Prozess kommt dieser vor? = Form der DNA-Replikation bei ringförmigen DNA-Molekülen (z.B. Plasmiden oder bestimmte virale DNA) --> Zunächst wird die einzelsträngige, zirkuläre DNA dieser Phagen, der Plus-Strang, in die doppelsträngige, replikative Form überführt. --> Ein spezifisch gesetzter nick in dem Plus-Strang liefert dann ein freies 3'-OH-Ende, welches für DNA-Polymerasen als Startstelle (primer) für die Replikation dient. --> Als Matrize fungiert der zirkuläre Minus-Strang der replikativen Form. Hierdurch ergibt sich, dass die DNA-Polymerasen an dem Minus-Strang wie an einem rollenden Ring (rolling circle) entlanggleiten und dabei den „alten“ Plus-Strang verdrängen--> Am entstehenden Einzelstrang wird der komplementäre Strang zunächst als Okazaki-Fragmente synthetisiert.--> Durch den rolling circle-Mechanismus können so von nur einem Minus-Strang eine Vielzahl von infektiösen Plus-Strängen entstehen Der Rolling Circle kommt beim Prozess der Replikation vor.- Pilus Ausbildung, Annäherung von Konjuganten- Einführung eines Nick an oriT (TraY/I)- TraY/I – Anlagerung und Strangverdrängung an oriT- Einzelstrangtransfer- Neusynthese, Lückenschluss und Zirkularisierung- Trennung der Ex-Konjuganten
• Was versteht man unter "Quorum Sensing"? --> QS dient der bakteriellen Zell-Zell-Kommunikation und beschreibt die Feststellung der handlungsfähigen Einheiten. Bakterien, die das QS nutzen, produzieren und sezernieren Signalmoleküle, worüber sie vielfältige Prozesse, sie sich ab Erreichen einen bestimmten Schwellenwertes als biologisch sinnvoll erweisen, regulieren zum Beispiel:- Biolumineszenz- genetische Kompetenz - Biofilmbildung- Virologie- Pathogenität
• Unterschiede der DNS-Fragmente geschnitten mit EcoR1 und Sma1: EcoR1 --> sticky ends Sma1 --> blunt ends 
• Prinzipien von "Quorum Sensing" bei gram+und gram- 1. SystemGram - :Lux1/LuxR- RezeptorGram +: kein Lux1/LuxR 2. SignalmolekülGram- : Homoserinlakton Gram+: Peptid / Pheromone 3. MembrantransportGram- : DiffusionGram +: ABC-Transporter 4. Perzeption/RezeptionGram- : LuxR --> Transkriptionsregulator --> ZielgeneGram+: Sensor/Transkritionsregulator --> Zielgene
• Das Filament der Bakteriengeißel besteht aus: Flaggelin
• Verschiedene Arten der Übertragung des genetischen Materials bei Prokaryoten: - Konjugation: gerichtete Übertragung von DNA durch direkten Zellkontakt- Transformation: Aufnahme von DNA aus der Umgebung- Transduktion: Übertragung von DNA durch Bakteriophagen
• Was ist das Problem bei linearen Chromosomen (Replikationen) und welche 2 Lösungen gibt es? Telomer --> Chromosomende nicht repliziertLösung: 1) vervielfachen durch Telomerase2)endständige Proteine ersetzen
• Beschreiben Sie in Stichworten die Charakteristika für die B-Form der DNA Doppelhelix. B-DNA: - Rechts gewunden- 3,4nm, 10,6 BP = 1 Windung- Große Furche --> wichtig für die Proteininteraktion(Im Vergleich zur A-DNA eine flachere, große Furche + tiefe kleine Furche, kleinere Anzahl an Nukleinbasen pro Windung)
• Welche ungefähre Länge hat das E. coli Genom in µm, wenn die DNA vollständig entspannt ist? Wie erklären sie, dass das Genom in eine E. coli Zelle 3x1 µm räumlich passt? E.coli-Länge: 4,6 Mbp--> Weil die DNS als supercoil-DNS vorliegt und sie mittels des supertwist ihre superhelikale Dichtung verändern kann, sodass die DNS verdichtet in das E-coli Genom passt. (positiver Supertwist=Windung steigt, negativer Supertwist= Windung sinkt)
• Was macht die 3´--> 5´ Exonuklease? Pol I und Pol III --> Korrekturlese-Funktion: Erkennung des Einbaus eines unpassenden Nukleotids und dessen Entfernungenthalten 5‘-3‘ Nukleasen-Aktivität: Ermöglicht Abbau eines bestehenden DNA oder RNA Stranges, der bereits mit den Matrizenstrang gepaart ist.
• Nennen sie mögliche Mechanismen zur DNA-Übertragung von Prokaryot zu Prokaryot. - Konjogation- Transduktion- Transformation
• Reihenfolge der Schritte bei der PCR (Polymerase-Kettenreaktion). 1. Denaturierung der DNS2. Primer-Bindung3. Synthese durch Taq-Polymerase
• Beschreiben Sie, welche regulatorischen Vorgänge auf Transkriptionsebene durch Zugabe von Laktose jeweils ablaufen, wenn E. coli vorher auf Glucose in Minimalmedium gewachsen ist. Grundlage: Katabolitrepression (Glucose als bevorzugte C-Quelle)--> lac-Operon kann nicht transkribiert werden: Induktor ist zwar vorhanden und der spezifische Repressor inaktiviert, aber Glucose hält cAMP-Spiegel niedrig, sodass CRP nicht an Promotor binden kann --> keine Aktivierung des Promotors --> Diauxie (zweiphasiges Wachstum)-->erst wenn Glucose verbraucht ist, wird Promotor durch Bindung von CRP aktiviert --> Lactoseabbau möglich
• Bennen Sie vier verschiedene Arten von RNA-Prozessierungen. - Capping- Polyadenlylierung- Spleißen & alternatives Spleißen- RNA Editing
• Eine bestimmte chemische Veränderung der DNA führt zur Geninaktivierung. Bennen Sie die Art der chemischen Verbindungen. Welche Base ist normalerweise von dieser Veränderung betroffen? = Histon- Methylierung der DNSchem. Verbindungen: Lysin- oder Argeninrestebetroffene Base: Cytosin

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