Biotechnologie an der Universität Rostock | Karteikarten & Zusammenfassungen

Lernmaterialien für Biotechnologie an der Universität Rostock

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Phytohormone spielen eine wichtige Rolle in der pflanzlichen Entwicklung.


  1. Nennen Sie 4 Klassen der Phytohormone!
  2. Geben Sie für 3 Phytohormone je Biosyntheseort & 3 Wirkungen an!
  3. Wofür werden die Phytohormone 6-BAP & IAA in der Gewebekultur eingesetzt?
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  1. 4 Klassen von Phytohormonen
    1. Abscisinsäure
    2. Ethylen
    3. Cytokinine
    4. Brassinosteroide 
  2. 3x Biosyntheseort & Wirkungen
    1. ABA
      • Blätter & Früchte
      • Ausbildung Ruhe- & Alterszustände, Förderung Blattfall, Abtrennung Blüten & Früchte
    2. Ethylen
      • überall
      • Fruchtreifung, Hemmung des Streckungswachstums von Achsen & Wurzeln, Förderung von Alterszuständen
    3. Cytokinine
      • Wurzelspitzen
      • Förderung von Knospenaustrieb, Zellteilungen, Sprossregeneration
  3. 6-BAP & IAA in der Gewebekultur
    • 6-Benzylaminopurin (= Cytokinin) => Sprossbildung
    • Indol-3-Essigsäure (= Auxin) => Wurzelbildung
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Phytohormone regulieren die pflanzliche Entwicklung & spielen eine wichtige Rolle in der Gewebekultur (Antwort in Stichworten).


  1. Nennen Sie 6 Klassen von Phytohormonen!
  2. Geben Sie für 3 Phytohormone je den Biosyntheseort & 3 Wirkungsweisen an!
  3. Geben Sie 2 Phytohormone an, die Sie im Praktikum für Regenerationsversuche eingesetzt haben!
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  1. 6 Klassen von Phytohormonen
    1. Auxine
    2. Cytokinine
    3. Abscisinsäure
    4. Ethylen
    5. Jasmonat
    6. Brassinosteroide
  2. 3 Biosyntheseorte & 3 Wirkungsweisen
    1. ABA
      • Blätter & Früchte
      • Ausbildung Ruhe- & Alterszustände, Förderung Blattfall, Abtrennung Blüten & Früchte
    2. Ethylen
      • überall
      • Fruchtreifung, Hemmung des Streckungswachstums von Achsen & Wurzeln, Förderung von Alterszuständen
    3. Cytokinine
      • Wurzelspitzen
      • Förderung von Knospenaustrieb, Zellteilungen, Sprossregeneration
  3. 2 Phytohormone für Regenerationsversuche im Praktikum = 6-BAP & IAA
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Die pflanzliche Biotechnologie nutzt unter Einsatz von Phytohormonen die Regenerationsfähigkeit pflanzlicher Zellen.


  1. Was sind Phytohormone?
  2. 6 Klassen
  3. Begriffe erklären:
    1. Explantat
    2. Callus
    3. Organogenese
    4. somatische Embryogenese
  4. Verfahren beschreiben:
    1. Protoplastenfusion
    2. Embryo Rescue Verfahren
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  1. Was sind Phytohormone?
    • Pflanzliche organische Substanzen, die bereits in sehr kleinen Konzentrationen wirksam sind & Wachstum & Entwicklung der Pflanzen steuern, vielfach in WW mit Umweltfaktoren.
  2. 6 Klassen
    1. Auxine
    2. Cytokinine
    3. Abscisinsäure
    4. Ethylen
    5. Jasmonat
    6. Brassinosteroide
  3. Begriffe erklären:
    1. Explantat
      • Gewebestück oder Organ, das zum Zweck der Gewebezüchtung oder der Transplantation aus einem Organismus entnommen wurde
    2. Callus
      • Wundgewebe, das i.d.R. ensteht, wenn eine Wunde junges Gewebe bloßlegt & die Wunden durch Überwallung geschlossen werden
      • wichtige Zwischenstufe bei der Anlage von Zell- / Organkulturen, entstanden als Wundgewebe; Calli können meist lange Zeit durch regelmäßige Passagen auf geeigneten Medien erhalten werden
      • Zellhaufen undifferenzierter, totipotenter Zellen
    3. Organogenese
      • Stufe der Zell- & Gewebedifferenzierung zur Ausbildung von Organen; kann in vitro durch Variation der Phytohormongemische ausgelöst werden
      • Differenzierung & Ausbildung von Organen
    4. somatische Embryogenese
      • Entstehung einer neuen Pflanze über einen Embryo, der sich aus einer vegetativen Zelle bildet
  4. Verfahren beschreiben:
    1. Protoplastenfusion
      • über PEG (erleichtert Verschmelzung der Membranen) / Elektrofusion (über Stromschlag)
      • Elektrofusion: Gerät mit Kammer, Spannung anlegen, Stromschlag erzeugen, Zellen fusionieren
      • Hybrid hat Eigenschaften von beiden Organismen
      • Art des Hybrids hängt von den Eigenschaften der Eltern ab (symmetrisch, Cybrid, asymmetrisch)
      • Identifizierung der Fusionsprodukte
        • homo-/heterokaryotische Fusionen, Cybriden
        • Selektion über unterschiedliche Färbung (etiolierte & nicht etiolierte paaren), Vitalfarbstoffe, Inaktivierung von einem ZK durch Bestrahlung (nur Cybriden am Ende)
    2. Embryo Rescue Verfahren
      • Herauspräparieren des Embryos in verschiedenen frühen Entwicklungsstadien
      • Regeneration über Gewebekultur
      • je früher das Entwicklungsstadium, desto unwahrscheinlicher sind Probleme des Embryos mit dem Endosperm
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Welcher Ebene der Segmentierungshierarchie in Drosophila ist das Gen bicoid zugeordnet?

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maternale Gene


maternale Gene => zygotische Gene (Gap => Paarregel => Segmentpolarität)

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Wie erfolgt die Transformation (Transgenese) von Drosophila? (Methode, Plasmide)

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  • mit einem Transposon = springendes Gen
  • P-Element = Drosophila-spezifisches Transposon
  • braucht IRs, Transgen, Marker, MCS, ori
  • IRs werden von der Transposase erkannt
  • Transgen ins Fliegengenom eingebracht
  • Marker: zB w(+)-Allel (white); Empfängerfliegen sind weißäugig; exprimieren sie w+, werden sie rotäugig
  • Transposase wird auf einem Helfer-Plasmid zur Verfügung gestellt
  • gleichzeitig mit dem Transgen-Plasmid in die Zelle eingebracht
  • Helfer-Plasmid enthält funktionsunfähige IRs
  • Transposase kann sich nicht selbst ins Genom inserieren
  • wird nur in trans zur Verfügung gestellt
  • Integration des eigentlichen Transgens wird mithilfe der intakten IRs vollzogen
  • Co-Injektion in den jungen Embryo im Blastodermstadium 
  • Bleichmittel entfernt das Chorion, ohne die Vitellinhülle anzugreifen
    - Eier aufgereiht auf Weckglas mit Klebeschicht für Injektion
    - Eier sehr prall gefüllt, würde bei Reinstechen sofort auslaufen
    - deshalb luftgetrocknet oder mit Föhn
    - Oberfläche schrumpelt
    - dann kann man Öl darüber schichten, das weitere Verdunstung verhindert
    - spezielles Öl, das luftdurchlässig ist => Embryonen mit Sauerstoff versorgt
    - durch Mikroinjektion mit DNA-Lösung ersetzt man die verdunstete Flüssigkeit
    - Ei wird wieder prall
    - dabei sollte idealerweise nichts auslaufen; Injektionswunde verschließt sich von selbst
  • Polzellen entstehen mit transgenem Plasmid im Genom
  • jene Embryonen überleben
  • haben chimäre Ovarien, die tw transgene Plasmide tragen
  • durch Kreuzung der chimären Weibchen mit w(-)-Männchen & Analyse der Nachkommen kann man vereinzelt rotäugige w(+)-Tiere finden
  • stabiler transgener Tierstamm
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  1. Nennen Sie 4 Methoden aus der pflanzlichen Gewebekultur.
  2. Beschreiben Sie den Ablauf für 3 der Verfahren!
  3. Geben Sie an, wofür die Methoden eingesetzt werden!
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  • Nennen Sie 4 Methoden aus der pflanzlichen Gewebekultur.
    1. Protoplastenfusion
    2. Embryo-Rescue-Verfahren
    3. Antherenkultur
    4. Mikrosporenkultur
  • Beschreiben Sie den Ablauf für 3 der Verfahren!
  • 1. Protoplastenfusion
      • über PEG (erleichtert Verschmelzung der Membranen) / Elektrofusion (über Stromschlag)
      • Elektrofusion: Gerät mit Kammer, Spannung anlegen, Stromschlag erzeugen, Zellen fusionieren
      • Hybrid hat Eigenschaften von beiden Organismen
      • Art des Hybrids hängt von den Eigenschaften der Eltern ab (symmetrisch, Cybrid, asymmetrisch)
      • Identifizierung der Fusionsprodukte
        • homo-/heterokaryotische Fusionen, Cybriden
        • Selektion über unterschiedliche Färbung (etiolierte & nicht etiolierte paaren), Vitalfarbstoffe, Inaktivierung von einem ZK durch Bestrahlung (nur Cybriden am Ende) 
  • 2. Embryo Rescue Verfahren
          - Herauspräparieren des Embryos in
          verschiedenen frühen Entwicklungsstadien
          - Regeneration über Gewebekultur
          - Je früher das Entwicklungsstadium, desto
         unwahrscheinlicher sind Probleme des Embryos mit
         dem Endosperm. 
  • 3. Antherenkultur Getreide
    • Kreuzungskorn
    • Spenderpflanze, Stadium 39-49
    • Kältevorbehandlung, 4°C, 8-14 Tage
    • Blüte mit Antheren
    • Antheren rauspräparieren
    • Induktion auf Induktionsmedium
    • Brutschrank, 24-28°C, 3-6 Wochen
    • Embryoide & Calli entstehen
    • Regeneration 
    • Kulturraum, 14 Std. Licht, 22-24°C, 4-8 Wochen
    • haploide / spontan DH-Pflanze, Spross- & Wurzelbildung
    • Colchizinbehandlung der haploiden Pflanzen
    • fertile DH-Pflanze
  • Geben Sie an, wofür die Methoden eingesetzt werden!
  • Protoplastenfusion
    • interspezifische Hybridisierung
    • prä- & postzygotische Inkompatibilitäten
  • Embryo-Rescue-Verfahren
    • interspezifische Hybridisierung
    • postzygotische Inkompatibilitäten
  • Antherenkultur
    • DH-Linien
  • Mikrosporenkultur
    • DH-Linien
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  1. Was sind interspezifische Hybriden?
  2. Welche Probleme gibt's und warum?
  3. 2 Methoden zur Erstellung interspezifischer Hybriden; beschreiben; wann einsetzbar
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a.

Kreuzungen zwischen 2 Arten


b.

Problem: Biologische Definition einer Art (eine Art kann sich nur mit derselben Art fortpflanzen)


c.


  1. Protoplastenfusion


    • über PEG (erleichtert Verschmelzung der Membranen) / Elektrofusion (über Stromschlag)
    • Elektrofusion: Gerät mit Kammer, Spannung anlegen, Stromschlag erzeugen, Zellen fusionieren
    • Hybrid hat Eigenschaften von beiden Organismen
    • Art des Hybrids hängt von den Eigenschaften der Eltern ab (symmetrisch, Cybrid, asymmetrisch)
    • Identifizierung der Fusionsprodukte
      • homo-/heterokaryotische Fusionen, Cybriden
      • Selektion über unterschiedliche Färbung (etiolierte & nicht etiolierte paaren), Vitalfarbstoffe, Inaktivierung von einem ZK durch Bestrahlung (nur Cybriden am Ende)
      • für post-/präzygotische Inkompatibilität


    1. Embryo Rescue Verfahren


      • Herauspräparieren des Embryos in verschiedenen frühen Entwicklungsstadien
      • Regeneration über Gewebekultur
      • je früher das Entwicklungsstadium, desto unwahrscheinlicher sind Probleme des Embryos mit dem Endosperm
      • für postzygotische Inkompatibilität
      Lösung ausblenden
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      1. Begriffe erklären:
        1. Explantat
        2. Callus
        3. Organogenese
        4. somatische Embryogenese
      2. für 3 Phytohormone je Biosyntheseort & 3 Wirkungen
      3. Welche Funktionen übernimmt Saccharose im Nährmedium bei der Anzucht von pflanzlichen Regeneraten?
      Lösung anzeigen
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      a.


      • Explantat
        • Gewebestück oder Organ, das zum Zweck der Gewebezüchtung oder der Transplantation aus einem Organismus entnommen wurde
      • Callus
        • Wundgewebe, das i.d.R. entsteht, wenn eine Wunde junges Gewebe bloßlegt & die Wunden durch Überwallung geschlossen werden
        • wichtige Zwischenstufe bei der Anlage von Zell- / Organkulturen, entstanden als Wundgewebe; Calli können meist lange Zeit durch regelmäßige Passagen auf geeigneten Medien erhalten werden
        • Zellhaufen aus undifferenzierten, totipotenten Zellen
      • Organogenese
        • Stufe der Zell- & Gewebedifferenzierung zur Ausbildung von Organen; kann in vitro durch Variation der Phytohormongemische ausgelöst werden
        • Differenzierung & Ausbildung von Organen; Entstehung einer neuen Pflanze
      • somatische Embryogenese
          • Entstehung einer neuen Pflanze über einen Embryo, der sich aus einer vegetativen Zelle bildet


          b. 3 Phytohormone Biosyntheeseort & Wirkungsweise

            1. ABA
              • Blätter & Früchte
              • Ausbildung Ruhe- & Alterszustände, Förderung Blattfall, Abtrennung Blüten & Früchte
            2. Ethylen
              • überall
              • Fruchtreifung, Hemmung des Streckungswachstums von Achsen & Wurzeln, Förderung von Alterszuständen
            3. Cytokinine
              • Wurzelspitzen
              • Förderung von Knospenaustrieb, Zellteilungen, Sprossregeneration


          c. Saccharose

          • C-Quelle
          • Osmotikum


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          TESTE DEIN WISSEN
          1. 2 Methoden zur genetischen Transformation von Pflanzen
          2. Reportergen & Selektionsmarker definieren; 3 Bsp. für Reportergene
          3. Wie wirkt Glyphosat? 3 transgene Strategien für Glyphosat-Toleranz + Beschreibung
          Lösung anzeigen
          TESTE DEIN WISSEN


          a. Transformation von Pflanzen

          1. Agrobakterien

          2. Particle Bombardement


          b. Reportergen & Selektionsmarker

          Reportergene => Erkennung transgener Zellen & Pflanzenteile, zB GUS

          Selektionsmarker => Differenzierung zwischen transgenen & nicht-transgenen Regeneraten, zB Antibiotika-Selektion


          c. Glyphosat hemmt die EPSPS

          Glyphosat-Toleranz über

          1. Überexpression EPSPS (5-Enolpyruvylshikimat-3-P-Synthase)

          • Genamplifizierung - multiple Kopien (bis zu 20)
          • Konstrukt: konstitutiver Promotor, pflanzeneigenes Gen
          • CTP = cp Transit Peptide

          2. Mutierte EPSP-Synthase

          1. Hybrid im EPSPS-Gen: CTP, N-Terminus der Petunien-EPSPS, C-Terminus des mutierten E.-coli-Gens
          2. Hybrid-EPSPS-Gen: CTP, mutiertes EPSPS-Gen - resistent gg Glyphosat, aber niedrieger Km-Wert für PEP => Roundup Ready, dikotyle Kulturpflanzen von Monsanto (Soja, Baumwolle, Raps) & Monokotyle

          3. Detoxifizierung durch heterologe Gene

          - Glyphosatoxidase (GOX) aus Ochrobactrum anthropi, Stamm LBAA

          - + CTP vermittelt sehr gute Toleranz in Raps

          - Kombi von CTP & GOX mit Agrobacterium-CP4-EPSPS: erhöhte Toleranz, keine Akkumulation des Herbizids


          Lösung ausblenden
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          1. 3 Methoden zur Erstellung von interspezifischen Hybriden
          2. Methoden beschreiben
          3. Wann macht welche Methode Sinn? Wovon hängt das ab?
          Lösung anzeigen
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          3 Methoden

          • Embryo-Rescue-Verfahren

          • Protoplastenfusion

          • Dekapitierung von Narben

           

          Methoden beschreiben, wann eingesetzt

          • Protoplastenfusion

          - über PEG (erleichtert Verschmelzung der Membranen) / Elektrofusion (über Stromschlag)

          - Elektrofusion: Gerät mit Kammer, Spannung anlegen, Stromschlag erzeugen, Zellen fusionieren

          - Hybrid hat Eigenschaften von beiden Organismen

          - Art des Hybrids hängt von den Eigenschaften der Eltern ab (symmetrisch, Cybrid, asymmetrisch)

          - Identifizierung der Fusionsprodukte (homo-/heterokaryotische Funktionen, Cybriden) 

          - Selektion über unterschiedliche Färbung (etiolierte & nicht etiolierte paaren), Vitalfarbstoffe, Inaktivierung von einem ZK durch Bestrahlung (nur Cybriden am Ende)

          -> post- / präzygotische Inkompatibilität

          • Embryo Rescue Verfahren

          - Herauspräparieren des Embryos in verschiedenen frühen Entwicklungsstadien

          - Regeneration über Gewebekultur

          - je früher das Entwicklungsstadium, desto unwahrscheinlicher sind Probleme des Embryos mit dem Endosperm

          -> postzygotische Inkompatibilität

          • Dekapitierung der Narben

          - Signale des Stigmas lassen nur Pollen der gleichen Art auskeimen

          - Narbe abschneiden, keine negativen Signale mehr

          -> präzygotische Inkompatibilität

          Lösung ausblenden
          TESTE DEIN WISSEN
          1. 2 Methoden zur genetischen Transformation von Pflanzen
          2. Reportergen & Selektionsmarker definieren + je 1 Bsp.
          3. Bsp. für Herbizidtoleranz von Pflanzen + dahinterstehende Strategie
          Lösung anzeigen
          TESTE DEIN WISSEN

          a. Transformation von Pflanzen

          1. Agrobakterien

          2. Particle Bombardement


          b. Reportergen & Selektionsmarker

          Reportergene => Erkennung transgener Zellen & Pflanzenteile, zB GUS

          Selektionsmarker => Differenzierung zwischen transgenen & nicht-transgenen Regeneraten, zB Antibiotika-Selektion


          c. Herbizidtoleranz + Strategie

          Glyphosat-Toleranz über

          1. Überexpression EPSPS (5-Enolpyruvylshikimat-3-P-Synthase)

          • Genamplifizierung - multiple Kopien (bis zu 20)
          • Konstrukt: konstitutiver Promotor, pflanzeneigenes Gen
          • CTP = cp Transit Peptide

          2. Mutierte EPSP-Synthase

          1. Hybrid im EPSPS-Gen: CTP, N-Terminus der Petunien-EPSPS, C-Terminus des mutierten E.-coli-Gens
          2. Hybrid-EPSPS-Gen: CTP, mutiertes EPSPS-Gen - resistent gg Glyphosat, aber niedrieger Km-Wert für PEP => Roundup Ready, dikotyle Kulturpflanzen von Monsanto (Soja, Baumwolle, Raps) & Monokotyle

          3. Detoxifizierung durch heterologe Gene

          - Glyphosatoxidase (GOX) aus Ochrobactrum anthropi, Stamm LBAA

          - + CTP vermittelt sehr gute Toleranz in Raps

          - Kombi von CTP & GOX mit Agrobacterium-CP4-EPSPS: erhöhte Toleranz, keine Akkumulation des Herbizids

          Lösung ausblenden
          TESTE DEIN WISSEN
          1. 3 Methoden zur Erstellung von DH-Linien
          2. 3 Methoden ausführlich beschreiben
          3. Vorteile im Vgl. zu Inzuchtlinien
          4. Wofür braucht man Colchizin?
          Lösung anzeigen
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          a. DH-Linien

          1. Antherenkultur
          2. Mikrosporenkultur
          3. Embryokultur


          b. Methoden

          • Antherenkultur Getreide
            • Kreuzungskorn
            • Spenderpflanze, Stadium 39-49
            • Kältevorbehandlung, 4°C, 8-14 Tage
            • Blüte mit Antheren
            • Antheren rauspräparieren
            • Induktion auf Induktionsmedium
            • Brutschrank, 24-28°C, 3-6 Wochen
            • Embryoide & Calli entstehen
            • Regeneration 
            • Kulturraum, 14 Std. Licht, 22-24°C, 4-8 Wochen
            • haploide / spontan DH-Pflanze, Spross- & Wurzelbildung
            • Colchizinbehandlung der haploiden Pflanzen
            • fertile DH-Pflanze
          • Mikrosporenkultur
            • Blütenknospen
            • Mikrosporen aus dem richtigen Stadium entnehmen
            • Flüssigmedium
            • Embryonen
            • Calli, Sprosse (somatische Embryogenese)
            • Bewurzelung
            • Sprossinduktion
            • haploide Pflanze
          • Embryokultur bei Getreiden
            • Kreuzungskorn
            • Weizenähre
            • Weizenblüte
            • entfernen der Antheren
            • bestäuben mit Maispollen
            • Injektion einer Hormonlösung
            • Gewinnung des haploiden Embryos
            • Regenerationsmedium
            • haploide Pflanze
            • Colchizin
            • fertile DH-Pflanze


          c. Vorteile ggü Inzucht

          • Wegfall des langwierigen Zuchtganges
          • Befreiung des Genoms von Allelen eines Gens, die im homozygoten Zustand eine letale / subletale Wirkung auf die Entwicklung ausüben => solche Haploide sind nicht lebensfähig
          • Auslese auf rezessive Merkmale
          • höhere Ausbeute an DH-Nachkommen (rezessiv) als bei spaltenden Nachkommenschaften


          d. Colchizin

          • Spindelgift
          • keine Trennung der Chromosomen
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          Q:

          Phytohormone spielen eine wichtige Rolle in der pflanzlichen Entwicklung.


          1. Nennen Sie 4 Klassen der Phytohormone!
          2. Geben Sie für 3 Phytohormone je Biosyntheseort & 3 Wirkungen an!
          3. Wofür werden die Phytohormone 6-BAP & IAA in der Gewebekultur eingesetzt?
          A:
          1. 4 Klassen von Phytohormonen
            1. Abscisinsäure
            2. Ethylen
            3. Cytokinine
            4. Brassinosteroide 
          2. 3x Biosyntheseort & Wirkungen
            1. ABA
              • Blätter & Früchte
              • Ausbildung Ruhe- & Alterszustände, Förderung Blattfall, Abtrennung Blüten & Früchte
            2. Ethylen
              • überall
              • Fruchtreifung, Hemmung des Streckungswachstums von Achsen & Wurzeln, Förderung von Alterszuständen
            3. Cytokinine
              • Wurzelspitzen
              • Förderung von Knospenaustrieb, Zellteilungen, Sprossregeneration
          3. 6-BAP & IAA in der Gewebekultur
            • 6-Benzylaminopurin (= Cytokinin) => Sprossbildung
            • Indol-3-Essigsäure (= Auxin) => Wurzelbildung
          Q:

          Phytohormone regulieren die pflanzliche Entwicklung & spielen eine wichtige Rolle in der Gewebekultur (Antwort in Stichworten).


          1. Nennen Sie 6 Klassen von Phytohormonen!
          2. Geben Sie für 3 Phytohormone je den Biosyntheseort & 3 Wirkungsweisen an!
          3. Geben Sie 2 Phytohormone an, die Sie im Praktikum für Regenerationsversuche eingesetzt haben!
          A:
          1. 6 Klassen von Phytohormonen
            1. Auxine
            2. Cytokinine
            3. Abscisinsäure
            4. Ethylen
            5. Jasmonat
            6. Brassinosteroide
          2. 3 Biosyntheseorte & 3 Wirkungsweisen
            1. ABA
              • Blätter & Früchte
              • Ausbildung Ruhe- & Alterszustände, Förderung Blattfall, Abtrennung Blüten & Früchte
            2. Ethylen
              • überall
              • Fruchtreifung, Hemmung des Streckungswachstums von Achsen & Wurzeln, Förderung von Alterszuständen
            3. Cytokinine
              • Wurzelspitzen
              • Förderung von Knospenaustrieb, Zellteilungen, Sprossregeneration
          3. 2 Phytohormone für Regenerationsversuche im Praktikum = 6-BAP & IAA
          Q:

          Die pflanzliche Biotechnologie nutzt unter Einsatz von Phytohormonen die Regenerationsfähigkeit pflanzlicher Zellen.


          1. Was sind Phytohormone?
          2. 6 Klassen
          3. Begriffe erklären:
            1. Explantat
            2. Callus
            3. Organogenese
            4. somatische Embryogenese
          4. Verfahren beschreiben:
            1. Protoplastenfusion
            2. Embryo Rescue Verfahren
          A:
          1. Was sind Phytohormone?
            • Pflanzliche organische Substanzen, die bereits in sehr kleinen Konzentrationen wirksam sind & Wachstum & Entwicklung der Pflanzen steuern, vielfach in WW mit Umweltfaktoren.
          2. 6 Klassen
            1. Auxine
            2. Cytokinine
            3. Abscisinsäure
            4. Ethylen
            5. Jasmonat
            6. Brassinosteroide
          3. Begriffe erklären:
            1. Explantat
              • Gewebestück oder Organ, das zum Zweck der Gewebezüchtung oder der Transplantation aus einem Organismus entnommen wurde
            2. Callus
              • Wundgewebe, das i.d.R. ensteht, wenn eine Wunde junges Gewebe bloßlegt & die Wunden durch Überwallung geschlossen werden
              • wichtige Zwischenstufe bei der Anlage von Zell- / Organkulturen, entstanden als Wundgewebe; Calli können meist lange Zeit durch regelmäßige Passagen auf geeigneten Medien erhalten werden
              • Zellhaufen undifferenzierter, totipotenter Zellen
            3. Organogenese
              • Stufe der Zell- & Gewebedifferenzierung zur Ausbildung von Organen; kann in vitro durch Variation der Phytohormongemische ausgelöst werden
              • Differenzierung & Ausbildung von Organen
            4. somatische Embryogenese
              • Entstehung einer neuen Pflanze über einen Embryo, der sich aus einer vegetativen Zelle bildet
          4. Verfahren beschreiben:
            1. Protoplastenfusion
              • über PEG (erleichtert Verschmelzung der Membranen) / Elektrofusion (über Stromschlag)
              • Elektrofusion: Gerät mit Kammer, Spannung anlegen, Stromschlag erzeugen, Zellen fusionieren
              • Hybrid hat Eigenschaften von beiden Organismen
              • Art des Hybrids hängt von den Eigenschaften der Eltern ab (symmetrisch, Cybrid, asymmetrisch)
              • Identifizierung der Fusionsprodukte
                • homo-/heterokaryotische Fusionen, Cybriden
                • Selektion über unterschiedliche Färbung (etiolierte & nicht etiolierte paaren), Vitalfarbstoffe, Inaktivierung von einem ZK durch Bestrahlung (nur Cybriden am Ende)
            2. Embryo Rescue Verfahren
              • Herauspräparieren des Embryos in verschiedenen frühen Entwicklungsstadien
              • Regeneration über Gewebekultur
              • je früher das Entwicklungsstadium, desto unwahrscheinlicher sind Probleme des Embryos mit dem Endosperm
          Q:

          Welcher Ebene der Segmentierungshierarchie in Drosophila ist das Gen bicoid zugeordnet?

          A:

          maternale Gene


          maternale Gene => zygotische Gene (Gap => Paarregel => Segmentpolarität)

          Q:

          Wie erfolgt die Transformation (Transgenese) von Drosophila? (Methode, Plasmide)

          A:
          • mit einem Transposon = springendes Gen
          • P-Element = Drosophila-spezifisches Transposon
          • braucht IRs, Transgen, Marker, MCS, ori
          • IRs werden von der Transposase erkannt
          • Transgen ins Fliegengenom eingebracht
          • Marker: zB w(+)-Allel (white); Empfängerfliegen sind weißäugig; exprimieren sie w+, werden sie rotäugig
          • Transposase wird auf einem Helfer-Plasmid zur Verfügung gestellt
          • gleichzeitig mit dem Transgen-Plasmid in die Zelle eingebracht
          • Helfer-Plasmid enthält funktionsunfähige IRs
          • Transposase kann sich nicht selbst ins Genom inserieren
          • wird nur in trans zur Verfügung gestellt
          • Integration des eigentlichen Transgens wird mithilfe der intakten IRs vollzogen
          • Co-Injektion in den jungen Embryo im Blastodermstadium 
          • Bleichmittel entfernt das Chorion, ohne die Vitellinhülle anzugreifen
            - Eier aufgereiht auf Weckglas mit Klebeschicht für Injektion
            - Eier sehr prall gefüllt, würde bei Reinstechen sofort auslaufen
            - deshalb luftgetrocknet oder mit Föhn
            - Oberfläche schrumpelt
            - dann kann man Öl darüber schichten, das weitere Verdunstung verhindert
            - spezielles Öl, das luftdurchlässig ist => Embryonen mit Sauerstoff versorgt
            - durch Mikroinjektion mit DNA-Lösung ersetzt man die verdunstete Flüssigkeit
            - Ei wird wieder prall
            - dabei sollte idealerweise nichts auslaufen; Injektionswunde verschließt sich von selbst
          • Polzellen entstehen mit transgenem Plasmid im Genom
          • jene Embryonen überleben
          • haben chimäre Ovarien, die tw transgene Plasmide tragen
          • durch Kreuzung der chimären Weibchen mit w(-)-Männchen & Analyse der Nachkommen kann man vereinzelt rotäugige w(+)-Tiere finden
          • stabiler transgener Tierstamm
          Mehr Karteikarten anzeigen
          Q:
          1. Nennen Sie 4 Methoden aus der pflanzlichen Gewebekultur.
          2. Beschreiben Sie den Ablauf für 3 der Verfahren!
          3. Geben Sie an, wofür die Methoden eingesetzt werden!
          A:
          • Nennen Sie 4 Methoden aus der pflanzlichen Gewebekultur.
            1. Protoplastenfusion
            2. Embryo-Rescue-Verfahren
            3. Antherenkultur
            4. Mikrosporenkultur
          • Beschreiben Sie den Ablauf für 3 der Verfahren!
          • 1. Protoplastenfusion
              • über PEG (erleichtert Verschmelzung der Membranen) / Elektrofusion (über Stromschlag)
              • Elektrofusion: Gerät mit Kammer, Spannung anlegen, Stromschlag erzeugen, Zellen fusionieren
              • Hybrid hat Eigenschaften von beiden Organismen
              • Art des Hybrids hängt von den Eigenschaften der Eltern ab (symmetrisch, Cybrid, asymmetrisch)
              • Identifizierung der Fusionsprodukte
                • homo-/heterokaryotische Fusionen, Cybriden
                • Selektion über unterschiedliche Färbung (etiolierte & nicht etiolierte paaren), Vitalfarbstoffe, Inaktivierung von einem ZK durch Bestrahlung (nur Cybriden am Ende) 
          • 2. Embryo Rescue Verfahren
                    - Herauspräparieren des Embryos in
                    verschiedenen frühen Entwicklungsstadien
                    - Regeneration über Gewebekultur
                    - Je früher das Entwicklungsstadium, desto
                   unwahrscheinlicher sind Probleme des Embryos mit
                   dem Endosperm. 
          • 3. Antherenkultur Getreide
            • Kreuzungskorn
            • Spenderpflanze, Stadium 39-49
            • Kältevorbehandlung, 4°C, 8-14 Tage
            • Blüte mit Antheren
            • Antheren rauspräparieren
            • Induktion auf Induktionsmedium
            • Brutschrank, 24-28°C, 3-6 Wochen
            • Embryoide & Calli entstehen
            • Regeneration 
            • Kulturraum, 14 Std. Licht, 22-24°C, 4-8 Wochen
            • haploide / spontan DH-Pflanze, Spross- & Wurzelbildung
            • Colchizinbehandlung der haploiden Pflanzen
            • fertile DH-Pflanze
          • Geben Sie an, wofür die Methoden eingesetzt werden!
          • Protoplastenfusion
            • interspezifische Hybridisierung
            • prä- & postzygotische Inkompatibilitäten
          • Embryo-Rescue-Verfahren
            • interspezifische Hybridisierung
            • postzygotische Inkompatibilitäten
          • Antherenkultur
            • DH-Linien
          • Mikrosporenkultur
            • DH-Linien
          Q:
          1. Was sind interspezifische Hybriden?
          2. Welche Probleme gibt's und warum?
          3. 2 Methoden zur Erstellung interspezifischer Hybriden; beschreiben; wann einsetzbar
          A:

          a.

          Kreuzungen zwischen 2 Arten


          b.

          Problem: Biologische Definition einer Art (eine Art kann sich nur mit derselben Art fortpflanzen)


          c.


          1. Protoplastenfusion


            • über PEG (erleichtert Verschmelzung der Membranen) / Elektrofusion (über Stromschlag)
            • Elektrofusion: Gerät mit Kammer, Spannung anlegen, Stromschlag erzeugen, Zellen fusionieren
            • Hybrid hat Eigenschaften von beiden Organismen
            • Art des Hybrids hängt von den Eigenschaften der Eltern ab (symmetrisch, Cybrid, asymmetrisch)
            • Identifizierung der Fusionsprodukte
              • homo-/heterokaryotische Fusionen, Cybriden
              • Selektion über unterschiedliche Färbung (etiolierte & nicht etiolierte paaren), Vitalfarbstoffe, Inaktivierung von einem ZK durch Bestrahlung (nur Cybriden am Ende)
              • für post-/präzygotische Inkompatibilität


            1. Embryo Rescue Verfahren


              • Herauspräparieren des Embryos in verschiedenen frühen Entwicklungsstadien
              • Regeneration über Gewebekultur
              • je früher das Entwicklungsstadium, desto unwahrscheinlicher sind Probleme des Embryos mit dem Endosperm
              • für postzygotische Inkompatibilität
              Q:
              1. Begriffe erklären:
                1. Explantat
                2. Callus
                3. Organogenese
                4. somatische Embryogenese
              2. für 3 Phytohormone je Biosyntheseort & 3 Wirkungen
              3. Welche Funktionen übernimmt Saccharose im Nährmedium bei der Anzucht von pflanzlichen Regeneraten?
              A:

              a.


              • Explantat
                • Gewebestück oder Organ, das zum Zweck der Gewebezüchtung oder der Transplantation aus einem Organismus entnommen wurde
              • Callus
                • Wundgewebe, das i.d.R. entsteht, wenn eine Wunde junges Gewebe bloßlegt & die Wunden durch Überwallung geschlossen werden
                • wichtige Zwischenstufe bei der Anlage von Zell- / Organkulturen, entstanden als Wundgewebe; Calli können meist lange Zeit durch regelmäßige Passagen auf geeigneten Medien erhalten werden
                • Zellhaufen aus undifferenzierten, totipotenten Zellen
              • Organogenese
                • Stufe der Zell- & Gewebedifferenzierung zur Ausbildung von Organen; kann in vitro durch Variation der Phytohormongemische ausgelöst werden
                • Differenzierung & Ausbildung von Organen; Entstehung einer neuen Pflanze
              • somatische Embryogenese
                  • Entstehung einer neuen Pflanze über einen Embryo, der sich aus einer vegetativen Zelle bildet


                  b. 3 Phytohormone Biosyntheeseort & Wirkungsweise

                    1. ABA
                      • Blätter & Früchte
                      • Ausbildung Ruhe- & Alterszustände, Förderung Blattfall, Abtrennung Blüten & Früchte
                    2. Ethylen
                      • überall
                      • Fruchtreifung, Hemmung des Streckungswachstums von Achsen & Wurzeln, Förderung von Alterszuständen
                    3. Cytokinine
                      • Wurzelspitzen
                      • Förderung von Knospenaustrieb, Zellteilungen, Sprossregeneration


                  c. Saccharose

                  • C-Quelle
                  • Osmotikum


                  Q:
                  1. 2 Methoden zur genetischen Transformation von Pflanzen
                  2. Reportergen & Selektionsmarker definieren; 3 Bsp. für Reportergene
                  3. Wie wirkt Glyphosat? 3 transgene Strategien für Glyphosat-Toleranz + Beschreibung
                  A:


                  a. Transformation von Pflanzen

                  1. Agrobakterien

                  2. Particle Bombardement


                  b. Reportergen & Selektionsmarker

                  Reportergene => Erkennung transgener Zellen & Pflanzenteile, zB GUS

                  Selektionsmarker => Differenzierung zwischen transgenen & nicht-transgenen Regeneraten, zB Antibiotika-Selektion


                  c. Glyphosat hemmt die EPSPS

                  Glyphosat-Toleranz über

                  1. Überexpression EPSPS (5-Enolpyruvylshikimat-3-P-Synthase)

                  • Genamplifizierung - multiple Kopien (bis zu 20)
                  • Konstrukt: konstitutiver Promotor, pflanzeneigenes Gen
                  • CTP = cp Transit Peptide

                  2. Mutierte EPSP-Synthase

                  1. Hybrid im EPSPS-Gen: CTP, N-Terminus der Petunien-EPSPS, C-Terminus des mutierten E.-coli-Gens
                  2. Hybrid-EPSPS-Gen: CTP, mutiertes EPSPS-Gen - resistent gg Glyphosat, aber niedrieger Km-Wert für PEP => Roundup Ready, dikotyle Kulturpflanzen von Monsanto (Soja, Baumwolle, Raps) & Monokotyle

                  3. Detoxifizierung durch heterologe Gene

                  - Glyphosatoxidase (GOX) aus Ochrobactrum anthropi, Stamm LBAA

                  - + CTP vermittelt sehr gute Toleranz in Raps

                  - Kombi von CTP & GOX mit Agrobacterium-CP4-EPSPS: erhöhte Toleranz, keine Akkumulation des Herbizids


                  Q:
                  1. 3 Methoden zur Erstellung von interspezifischen Hybriden
                  2. Methoden beschreiben
                  3. Wann macht welche Methode Sinn? Wovon hängt das ab?
                  A:

                  3 Methoden

                  • Embryo-Rescue-Verfahren

                  • Protoplastenfusion

                  • Dekapitierung von Narben

                   

                  Methoden beschreiben, wann eingesetzt

                  • Protoplastenfusion

                  - über PEG (erleichtert Verschmelzung der Membranen) / Elektrofusion (über Stromschlag)

                  - Elektrofusion: Gerät mit Kammer, Spannung anlegen, Stromschlag erzeugen, Zellen fusionieren

                  - Hybrid hat Eigenschaften von beiden Organismen

                  - Art des Hybrids hängt von den Eigenschaften der Eltern ab (symmetrisch, Cybrid, asymmetrisch)

                  - Identifizierung der Fusionsprodukte (homo-/heterokaryotische Funktionen, Cybriden) 

                  - Selektion über unterschiedliche Färbung (etiolierte & nicht etiolierte paaren), Vitalfarbstoffe, Inaktivierung von einem ZK durch Bestrahlung (nur Cybriden am Ende)

                  -> post- / präzygotische Inkompatibilität

                  • Embryo Rescue Verfahren

                  - Herauspräparieren des Embryos in verschiedenen frühen Entwicklungsstadien

                  - Regeneration über Gewebekultur

                  - je früher das Entwicklungsstadium, desto unwahrscheinlicher sind Probleme des Embryos mit dem Endosperm

                  -> postzygotische Inkompatibilität

                  • Dekapitierung der Narben

                  - Signale des Stigmas lassen nur Pollen der gleichen Art auskeimen

                  - Narbe abschneiden, keine negativen Signale mehr

                  -> präzygotische Inkompatibilität

                  Q:
                  1. 2 Methoden zur genetischen Transformation von Pflanzen
                  2. Reportergen & Selektionsmarker definieren + je 1 Bsp.
                  3. Bsp. für Herbizidtoleranz von Pflanzen + dahinterstehende Strategie
                  A:

                  a. Transformation von Pflanzen

                  1. Agrobakterien

                  2. Particle Bombardement


                  b. Reportergen & Selektionsmarker

                  Reportergene => Erkennung transgener Zellen & Pflanzenteile, zB GUS

                  Selektionsmarker => Differenzierung zwischen transgenen & nicht-transgenen Regeneraten, zB Antibiotika-Selektion


                  c. Herbizidtoleranz + Strategie

                  Glyphosat-Toleranz über

                  1. Überexpression EPSPS (5-Enolpyruvylshikimat-3-P-Synthase)

                  • Genamplifizierung - multiple Kopien (bis zu 20)
                  • Konstrukt: konstitutiver Promotor, pflanzeneigenes Gen
                  • CTP = cp Transit Peptide

                  2. Mutierte EPSP-Synthase

                  1. Hybrid im EPSPS-Gen: CTP, N-Terminus der Petunien-EPSPS, C-Terminus des mutierten E.-coli-Gens
                  2. Hybrid-EPSPS-Gen: CTP, mutiertes EPSPS-Gen - resistent gg Glyphosat, aber niedrieger Km-Wert für PEP => Roundup Ready, dikotyle Kulturpflanzen von Monsanto (Soja, Baumwolle, Raps) & Monokotyle

                  3. Detoxifizierung durch heterologe Gene

                  - Glyphosatoxidase (GOX) aus Ochrobactrum anthropi, Stamm LBAA

                  - + CTP vermittelt sehr gute Toleranz in Raps

                  - Kombi von CTP & GOX mit Agrobacterium-CP4-EPSPS: erhöhte Toleranz, keine Akkumulation des Herbizids

                  Q:
                  1. 3 Methoden zur Erstellung von DH-Linien
                  2. 3 Methoden ausführlich beschreiben
                  3. Vorteile im Vgl. zu Inzuchtlinien
                  4. Wofür braucht man Colchizin?
                  A:

                  a. DH-Linien

                  1. Antherenkultur
                  2. Mikrosporenkultur
                  3. Embryokultur


                  b. Methoden

                  • Antherenkultur Getreide
                    • Kreuzungskorn
                    • Spenderpflanze, Stadium 39-49
                    • Kältevorbehandlung, 4°C, 8-14 Tage
                    • Blüte mit Antheren
                    • Antheren rauspräparieren
                    • Induktion auf Induktionsmedium
                    • Brutschrank, 24-28°C, 3-6 Wochen
                    • Embryoide & Calli entstehen
                    • Regeneration 
                    • Kulturraum, 14 Std. Licht, 22-24°C, 4-8 Wochen
                    • haploide / spontan DH-Pflanze, Spross- & Wurzelbildung
                    • Colchizinbehandlung der haploiden Pflanzen
                    • fertile DH-Pflanze
                  • Mikrosporenkultur
                    • Blütenknospen
                    • Mikrosporen aus dem richtigen Stadium entnehmen
                    • Flüssigmedium
                    • Embryonen
                    • Calli, Sprosse (somatische Embryogenese)
                    • Bewurzelung
                    • Sprossinduktion
                    • haploide Pflanze
                  • Embryokultur bei Getreiden
                    • Kreuzungskorn
                    • Weizenähre
                    • Weizenblüte
                    • entfernen der Antheren
                    • bestäuben mit Maispollen
                    • Injektion einer Hormonlösung
                    • Gewinnung des haploiden Embryos
                    • Regenerationsmedium
                    • haploide Pflanze
                    • Colchizin
                    • fertile DH-Pflanze


                  c. Vorteile ggü Inzucht

                  • Wegfall des langwierigen Zuchtganges
                  • Befreiung des Genoms von Allelen eines Gens, die im homozygoten Zustand eine letale / subletale Wirkung auf die Entwicklung ausüben => solche Haploide sind nicht lebensfähig
                  • Auslese auf rezessive Merkmale
                  • höhere Ausbeute an DH-Nachkommen (rezessiv) als bei spaltenden Nachkommenschaften


                  d. Colchizin

                  • Spindelgift
                  • keine Trennung der Chromosomen
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