Aufgabe I - liq

Freie und Hansestadt Hamburg
Behörde für Bildung und Sport
Abitur 2005
Allgemein bildende Gymnasien, Gesamtschulen,
Wirtschaftsgymnasien,
Technische Gymnasien
Grundkurs Biologie, Aufgabe I
Aufgabe I:
Sachgebiet:
Aufgabe:
Genetik
Lysinproduzierende Bakterien
Im Gegensatz zu Mikroorganismen, die die zur Proteinbiosynthese notwendigen Aminosäuren meist
selbst synthetisieren können, muss der Mensch eine Reihe von Aminosäuren mit der Nahrung zu sich
nehmen. Zu diesen so genannten essenziellen Aminosäuren gehören Lysin, Threonin, Methionin,
Isoleucin, Leucin, Valin, Phenylalanin und Tryptophan. Begrenzender Faktor der Proteinbiosynthese
beim Menschen kann deshalb die zu geringe Aufnahme der einen oder anderen essenziellen Aminosäure sein (vgl. Minimumgesetz nach Liebig, Material 1).
Der Protein-Nährwert von Lebensmitteln lässt sich durch Zugabe essenzieller Aminosäuren stark
erhöhen. Die chemische Synthese entsprechender Aminosäuren ist aufwÄndig. Deshalb werden heute
gentechnisch veränderte Bakterien zu ihrer Produktion eingesetzt, z. B. das Bakterium Corynebacterium glutamicum, das bis zu 150 g der Aminosäure Lysin in 1 Liter einer geeigneten Nährlösung
produzieren kann.
Zur gentechnischen Veränderung von Bakterien werden Plasmidvektoren verwendet, die durch geeignete Verfahren in die Bakterienzelle transformiert werden. Mittels solcher Plasmidvektoren wurde
z.B. ein genetisch verändertes lysC-Gen in das Bakteriums C. glutamicum eingebaut (vgl. Material 3).
Material 1:
Minimumgesetz nach Liebig
Bio1-GK12-AWT
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Material 2:
Minimumgesetz nach Liebig am Beispiel der Aminosäuren des Menschen
Material 3:
Transformation von C. glutamicum mit einem Plasmidvektor
KM = Resistenzgen gegen das Antibiotikum Kanamycin
Bio1-GK12-AWT
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Grundkurs Biologie, Aufgabe I
Material 4:
Vereinfachte Darstellung der Lysinsynthese
- Hemmung
Material 5:
Schematische Darstellung der chemischen Struktur der Aspartatkinase als Produkt des genetisch unveränderten (A) und des genetisch veränderten lysC-Gens (B)
Aufgaben
a) Erläutern Sie mit Hilfe der Materialien 1 und 2 das Minimumgesetz nach Liebig.
(25%)
b) Beschreiben Sie die Transformation bei Bakterien und die Isolierung transformierter Bakterien.
(40%)
c) Erklären Sie mit Hilfe der Materialien 4 und 5 die Steigerung der Lysin-Produktion bei gentechnisch veränderten Bakterien.
(35%)
Bio1-GK12-AWT
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