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Bakteriengenetik 1. Bauplan eines Bakteriums Zellwand aus Murein Zellmembran Geißeln (Nicht immer vorhanden ) Zytoplasma Bakterienchromosom Plasmid 2.

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1 Bakteriengenetik 1. Bauplan eines Bakteriums Zellwand aus Murein Zellmembran Geißeln (Nicht immer vorhanden ) Zytoplasma Bakterienchromosom Plasmid 2. Warum sind Bakterien besonders geeignet? Geringer Aufwand (steril) Einfache Ernährung (kohlenstoffhaltig, energiehaltig, Mineralien) 3. Hälterung von Bakterien im Biofermenter Wenig Platz (Petrischale) Kurze Generationsdauer (ca. alle 20 Minuten Teilung) Nur ein Chromosom (Wenig Merkmale) Häufige Mutationen (sofort sichtbar da nur 1 Erbanlage) Gut beobachtbar (wachsen oder wachsen nicht, Mikroskop) Plasmide (Übertragung von genetischer Information möglich) Nährstoff- zufuhr Heizung Luft Rührwerk

2 4. Experimente mit Bakterien (Lederberg und Tatum, 1946) Bakterienmutante A phe -, cys -, leu +, thr + phe +, cys +, leu -, thr - Bakterienmutante B Auf Normalnährboden kein Wachstum Bei Zugabe von phe, cys: Wachstum Auf Normalnährboden kein Wachstum Bei Zugabe von leu, thr: Wachstum Auf Normalnährboden Wachstum ? 1 : 1

3 Beobachtungen unter dem Mikroskop B: Bakterien können untereinander über eine Plasmabrücke (Sexpilus) in Kontakt treten Die Fähigkeit eine Plasmabrücke zu bilden besitzt nicht jedes Bakterium

4 Erklärung F - Faktor B: Zelle mit einem Fertilitätsfaktor (F) kann den Sexpilus ausbilden. F-Faktor ist ein Plasmid. Es gibt also Bakterien, die F + als auch F - sein können F-Faktor kann verdoppelt und übertragen werden. F+F+ F-F-

5 F - Faktor B: Zelle mit einem Fertilitätsfaktor (F) kann einen Sexpilus ausbilden. Der F-Faktor ist ein Plasmid. Bakterien können mit F + oder F - gekennzeichnet werden. Der F-Faktor kann verdoppelt und weitergegeben werden. F+F+ F-F- Beide Bakterien haben nun die Fähigkeit einen Sexpilus auszubilden F+F+ Erklärung

6 Beobachtungen unter dem Mikroskop

7 Die Weitergabe des F-Faktor von einem Bakterium zum anderen kann die experimentellen Befunde von Lederberg und Tatum nicht erklären. Dazu muss eine weitere Verhaltensweisen dieses F-Plasmides betrachtet werden.

8 Verhalten des F-Faktors

9 F-Plasmid kann durch crossing over in das Bakterienchromosom eingebaut werden. Bakterien bei denen dies geschieht, werden als hfr-Zellen bezeichnet. (high frequency of recombination)

10 Verhalten des F-Faktors phe cys leu thr In räumlicher Nähe zur Einbaustelle befinden sich auch die genetischen Information zur Bildung von phe, cys, thr und leu.

11 Verhalten des F-Faktors phe cys leu thr

12 Verhalten des F-Faktors phe cys leu thr

13 Verhalten des F-Faktors phe cys leu thr Durch ungenaues Ausschneiden zur Rückbildung des F-Plasmids wir die Information zur Bildung von phe und cys in den Plasmidring integriert

14 Verhalten des F-Faktors phe cys leu thr

15 Verhalten des F-Faktors leu thr Das Plasmid wird verdoppelt und in das F - Bakterium eingeschleust

16 Verhalten des F-Faktors leu thr

17 Verhalten des F-Faktors leu thr

18 Verhalten des F-Faktors leu thr

19 Verhalten des F-Faktors leu thr Nach Einbau in das Bakterienchromosom besitzt diese Bakterienmutante nun die Information zur Herstellung von phe und cys.

20 Verhalten des F-Faktors leu thr Derselbe Vorgang könnte auch mit thr und leu ablaufen, so dass die Mutante über dieselben Eigenschaften wie die Normalform verfügt.

21 Zusammenfassung und Erklärung des Experimentes von Lederberg und Tatum Durch Konjugation (Pilusausbildung) können Bakterien DNA austauschen. Dabei findet dabei häufig eine Rekombination von Merkmalen statt. Neue Eigenschaften werden auf vorhandene Mutanten oder Normalbakterien übertragen. d.B. ein Gentransfer findet statt. Damit können die Beobachtungen beim Experiment von Lederberg und Tatum zweifelsfrei erklärt werden. Über die Wechselwirkung zwischen F-Plasmid und Bakterienchromosom kommt es zum Gentransfer, der ein Wachstum auf Normalnährmedium ermöglicht. Der Fertilitätsfaktor kann frei vorliegen oder in das Bakterienchromosom eingebunden sein ( F + oder hfr-Bakterium) Entscheidend dafür ist ein crossing over


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