Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare
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Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen SS 2014, Termin 2 Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen SS 2014 Vorbemerkung für die Erlangung des Testats: Bearbeiten Sie die unten gestellten Aufgaben vor der jeweiligen Übungsstunde. Während der Stunde werden Sie zufallsgemäß aufgefordert, die Lösung bestimmter Aufgaben vorzutragen. Sie können sich nicht darauf verlassen, bei Ihrem Lieblingsthema „dran“ zu kommen. Es wird erwartet, dass Sie sich mit der Fragestellung intensiv befasst haben. Bitte kontaktieren Sie ggf. Ihre/n Tutor/in vor der Stunde, wenn Sie gravierende Schwierigkeiten haben. Anwesenheitspflicht besteht immer und wird in jeder Stunde kontrolliert. Fragen für die Übungsstunde 2 (26.05. - 30.05.) A) DNA-Schäden und Reparatur (Lernziel 4) 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. Ist die Erkennung des bei der Replikation neu synthetisierten Stranges auch wichtig für die Reparatur von Defekten, die durch Desaminierungen oder Depurinierungen entstanden sind? 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 Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen 6. SS 2014, Termin 2 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) alle genannten Punkte e) keiner der genannten Punkte 8. Lässt man einzelsträngige Wild-Typ-DNA mit DNA aus einer durch ISElemente hervorgerufenen Mutante hybridisieren, erkennt man im Elektronenmikroskop: a) Chi-Strukturen b) ungepaarte Schwanzstücke c) einen einzelsträngigen Loop d) Theta-Strukturen 9. Geben Sie in einem Wort oder einem kurzen Satz die beste Definition für jede der folgenden Aussagen: Aussage Definition 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 2 Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen Aussage SS 2014, Termin 2 Definition 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 10. Ames-Test: Die Abbildung zeigt 4 Petri-Schalen, 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 Petri Schale 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 Petri Schale, wurde in jedem Fall bestimmt. i.) Beschreiben Sie die Grundlagen des Ames Tests und das experimentelle Vorgehen. 3 Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen SS 2014, Termin 2 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? 11. Sie benutzen die PCR (Polymerase Chain Reaction)- Methode, um eine kurze Region im 5’-Ende der kodierenden Region von drei mutanten Allelen aus Hefe zu analysieren. Sie sequenzieren die amplifizierten Fragmente und vergleichen die mutanten Sequenzen mit dem Wild-Typ. Bei der Schreibweise berücksichtigen Sie das Leseraster der kodierenden Region: Wild-Typ 5’ GAA CTC GAG CTT AAT 3’ Mutante 1 5’ GAA CTC GAG CTT ATT 3’ Mutante 2 5’ GAA CTC AAG CTT AAT 3’ Mutante 3 5’ GAA CTC GAG CCT TAA T 3’ Welche Mutationen erkennen Sie? 12. Sie bekommen die Aufgabe, drei Mutationen (Mut1, Mut2 und Mut3) eines bakteriellen Gens zu charakterisieren. Ein Antikörper gegen das Genprodukt und eine radioaktiv markierte DNA-Sonde für das Gen sind in Ihrem Labor vorhanden. In einem ersten Schritt führen Sie mit allen Mutanten und dem Wild-Typ eine Northernund eine Western-Analyse durch. Wie gehen Sie vor? Beschreiben Sie kurz die einzelnen Schritte. Hier sind die Resultate Ihrer Analysen: (Beachten Sie: Die Gelelektrophoresen liefen von „oben nach unten“: kleinere RNAMoleküle/Proteine laufen schneller, finden sich also im unteren Teil der Gele, größere RNA-Moleküle/Proteine verbleiben im oberen Teil der Gele.) Northern Blot WT Mut1 Mut2 Mut3 Western Blot LängenMarker WT Mut1 Mut2 Was können Sie anhand dieser Daten über die Mutationen sagen? 4 Mut3 LängenMarker Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen SS 2014, Termin 2 13. 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 3 B) DNA-Rekombination und Genkartierung (Lernziel 5) 14. Welche/r der folgenden Vorgänge führt/führen nicht zum Gentransfer in Bakterien? a) Transformation b) Transduktion c) Lysogenie d) Konjugation 15. 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 16. Eine StrR – 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 5 Biologie I/B: Klassische und molekulare Genetik, molekulare Grundlagen der Entwicklung Theoretische Übungen 17. SS 2014, Termin 2 Beschreiben Sie den Status des F-Faktors in folgenden Bakterienstämmen: Hfr, F+ F-, und F’ . 18. Beschreiben Sie Unterschiede beim Gen-Transfer zwischen Bakterienzellen durch Hfr-Kreuzung und F’-Faktoren. 19. 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. 6
