Bakteriengenetik 2. Warum sind Bakterien besonders geeignet?

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1 Bakteriengenetik 2. Warum sind Bakterien besonders geeignet?
Geringer Aufwand (steril) Einfache Ernährung (kohlenstoffhaltig, energiehaltig, Mineralien) 1. Bauplan eines Bakteriums 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) 3. Hälterung von Bakterien im Biofermenter Rührwerk Nährstoff- zufuhr Zellwand aus Murein Geißeln (Nicht immer vorhanden) Heizung Zellmembran Zytoplasma Bakterienchromosom Plasmid Luft

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

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 Es gibt also Bakterien, die F+ als auch F- sein können
Erklärung F+ F - Faktor F- 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.

5 Bakterien können mit F+ oder F- gekennzeichnet werden.
Erklärung F+ F - Faktor F+ F- 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. Beide Bakterien haben nun die Fähigkeit einen Sexpilus auszubilden

6 Beobachtungen unter dem Mikroskop

7 Beobachtungen unter dem Mikroskop
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 Verhalten des F-Faktors
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 thr leu 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 thr leu

12 Verhalten des F-Faktors
phe cys thr leu

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

14 Verhalten des F-Faktors
phe cys leu thr

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

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
Nach Einbau in das Bakterienchromosom besitzt diese Bakterienmutante nun die Information zur Herstellung von phe und cys. leu thr

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

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