Biochemie - Kapitel 5 - Schlüsselbegriffe: Erforschung der Gene und Genome

Erforschung der Gene und Genome

Restriktionsenzym

Ein Enzym, das spezifische Basensequenzen in doppelsträngiger DNA erkennt und dort gezielt Schnitte setzt. Sie werden häufig in der molekularen Klonierung und DNA-Analytik verwendet, um DNA-Fragmente zu isolieren oder zu manipulieren.

Palindrom

Eine Nukleotidsequenz, die auf beiden DNA-Strängen in 5'→3'-Richtung gelesen gleich ist. Diese Sequenzen sind besonders wichtig für die Funktion von Restriktionsenzymen, da sie häufig an diesen Stellen schneiden.

DNA-Sonde

Ein kurzes, markiertes Einzelstrangstück, das komplementär zu einer Zielsequenz bindet und diese sichtbar macht. Werden in der Molekularbiologie verwendet, um spezifische DNA- oder RNA-Sequenzen zu detektieren und zu identifizieren.

Southern-Blotting

Ein Verfahren, bei dem DNA-Fragmente nach Gelelektrophorese auf eine Membran übertragen und mit einer markierten Sonde nachgewiesen werden. Es ermöglicht die Identifizierung spezifischer DNA-Sequenzen in einem Gemisch von DNA-Proben und ist nützlich in der Genetik und Diagnostik.

Northern-Blotting

Eine Methode zum Nachweis von RNA, bei der diese nach Gelelektrophorese auf eine Membran übertragen und hybridisiert wird. Es wird verwendet, um spezifische RNA-Sequenzen aus einem Gemisch zu identifizieren und zu quantifizieren.

Didesoxymethode nach Sanger

Ein Sequenzierverfahren, bei dem die DNA-Replikation durch fehlende 3'-OH-Gruppen gezielt abgebrochen wird. Es wird eingesetzt, um die Nukleotidsequenz von DNA zu bestimmen, indem spezielle Didesoxynukleotide verwendet werden, die die Replikation stoppen.

Polymerasekettenreaktion (PCR)

Ein enzymatisches Verfahren zur gezielten, exponentiellen Vervielfältigung eines DNA-Abschnitts in vitro. Es nutzt Zyklen von Denaturierung, Annealing und Verlängerung, um die DNA spezifisch zu amplifizieren.

Polymorphismus

Eine genetische Variation innerhalb einer Population, die zu unterschiedlichen Allelen führt. Kann sich auf Unterschiede in der DNA-Sequenz, den Phänotyp oder andere genetische Merkmale beziehen, und ist ein wichtiger Faktor in der genetischen Diversität.

Vektor

Ein Transportvehikel für die Übertragung genetischen Materials in eine Zielzelle. Können aus Viren oder Plasmiden bestehen und werden häufig in der Gentechnik verwendet.

Plasmid

Ein kleines, ringförmiges DNA-Molekül, das unabhängig vom Chromosom in Bakterien repliziert wird. Sind oft Träger von Genen, die Resistenzen oder andere nützliche Eigenschaften vermitteln, und werden in der Gentechnik häufig als Vektoren eingesetzt.

kohäsive Enden

Überhängende Einzelstrangbereiche an DNA-Fragmenten, die durch komplementäre Basenpaarung zusammenfinden können. Sie sind wichtig für die effiziente Ligation von DNA-Fragmente in der Molekularbiologie.

DNA-Ligase

Ein Enzym, das DNA-Stränge verknüpft, indem es Phosphodiesterbindungen zwischen Nukleotiden bildet.

Klonierungsvektor

Ein DNA-Träger, der speziell für die Vermehrung von DNA-Fragmenten in Wirtszellen konstruiert wurde. Werden häufig in der Gentechnologie verwendet, um Gene zu isolieren, zu klonieren und zu exprimieren.

Reportergen

Ein eingebautes Gen, das durch sein Produkt leicht messbar ist und so die Expression eines anderen Gens anzeigt. Werden oft in der Molekularbiologie verwendet, um die Aktivität von Promotoren zu untersuchen und die Geneexpression in lebenden Organismen zu verfolgen.

Expressionsvektor

Ein DNA-Konstrukt, das die Expression eines eingefügten Gens in der Wirtszelle ermöglicht. Er enthält meist ein starkes Promotorsystem und andere regulatorische Elemente, die eine effiziente Transkription und Translation des eingefügten Gens fördern.

Lambda-(λ-)Phage

Ein Bakteriophagen, der als Vektor zur DNA-Übertragung in Bakterien verwendet werden kann.

künstliches Bakterienchromosom (BAC)

Ein gentechnisch konstruiertes Vektorsystem, das große DNA-Fragmente in Bakterien aufnehmen und stabil halten kann. BACs sind nützlich für Genomprojektionen

künstliches Hefechromosom (YAC)

Ein Vektor für die Aufnahme großer DNA-Fragmente in Hefezellen. Können große Eukaryoten-DNA-Abschnitte stabil übertragen und sind wichtig für genetische Studien.

Genombibliothek

Eine Sammlung von DNA-Fragmenten, die das gesamte Genom eines Organismus repräsentiert. Sie wird verwendet, um Gene zu isolieren und zu klonieren.

komplementäre DNA (cDNA)

Ein DNA-Molekül, das aus einer mRNA-Vorlage mithilfe der reversen Transkriptase synthetisiert wurde. Wichtig für die Analyse von Genexpression.

Reverse Transkriptase

Ein Enzym, das RNA als Vorlage nutzt, um eine komplementäre DNA-Kopie zu erzeugen. Es wird häufig in der Molekularbiologie verwendet, um cDNA aus mRNA zu synthetisieren, was für die Analyse der Genexpression entscheidend ist.

cDNA-Bibliothek

Eine Sammlung von DNA-Klonen, die cDNAs verschiedener mRNAs enthalten. Sie dient der Analyse der Genexpression und der Identifizierung aktiver Gene in bestimmten Zelltypen oder unter bestimmten Bedingungen.

ortsspezifische Mutagenese

Ein Verfahren, mit dem gezielt einzelne Basen oder Aminosäuren in einem Gen verändert werden. Es ermöglicht die gezielte Untersuchung der Funktion bestimmter Gene oder Proteine, indem spezifische Mutationen eingeführt werden.

Kassettenmutagenese

Ein Verfahren zur gezielten Erzeugung größerer DNA-Veränderungen durch Austausch eines DNA-Abschnitts. Es wird verwendet, um Mutationen in einem Gen zu studieren, indem spezifische Gene oder regulatorische Elemente ersetzt werden.

Pseudogen

Ein nicht mehr funktionales Gen, das durch Mutationen seine ursprüngliche Funktion verloren hat. Es ist oft ähnlich einer funktionalen Variante, kann jedoch nicht mehr in funktionelles Protein umgesetzt werden.

mobiles genetisches Element

Ein DNA-Abschnitt, der seine Position im Genom verändern kann. Diese Elemente können Gene übertragen und zur genetischen Vielfalt beitragen.

SINES

Kurze, häufig wiederholte DNA-Elemente, die über das Genom verstreut sind. Sie gehören zu den nicht-kodierenden mobilen genetischen Elementen und können durch retrotransposition in neue Positionen eingefügt werden.

LINES

Lange, sich wiederholende DNA-Elemente, die durch Retrotransposition im Genom verbreitet werden. Sie sind auch nicht-kodierend und tragen zur genetischen Variation bei.

Sequenziermethoden der nächsten Generation

Hochdurchsatzverfahren zur parallelen DNA-Sequenzierung, die große Datenmengen schnell liefern. Diese Methoden erlauben die Analyse von Genomen und Transkriptomen mit hoher Genauigkeit.

quantitative PCR (qPCR)

Eine Variante der PCR, mit der die Menge einer Ziel-DNA in Echtzeit gemessen werden kann. Sie ermöglicht die quantifizierende Analyse von DNA in Proben durch den Einsatz fluoreszenzmarkierter Sonden.

Transkriptom

Die Gesamtheit aller RNA-Moleküle, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Zelle vorhanden sind. Es umfasst mRNA, rRNA und tRNA und reflektiert die Genexpression und -regulation.

🃏 DNA-Microarray

Ein Chip mit vielen DNA-Sonden, der zur Analyse der Genexpression zahlreicher Gene gleichzeitig dient. Er ermöglicht die Überwachung von Genaktivität durch die Messung von mRNA-Leveln in verschiedenen Proben.

transgene Maus

Ein genetisch verändertes Tier, das ein fremdes oder verändertes Gen in seinem Genom trägt. Werden häufig in der Forschung verwendet, um die Funktion von Genen zu untersuchen oder um Modelle für menschliche Krankheiten zu erstellen.

Genausschaltung (Gen-Knockout)

Das gezielte Ausschalten eines Gens, um seine Funktion zu untersuchen. Dabei wird das Gen in einem Organismus deaktiviert, um die Auswirkungen auf die Phänotypen und biologischen Prozesse zu analysieren.

Genom-Editing

Die gezielte Veränderung des Genoms mithilfe molekularer Werkzeuge wie CRISPR. Diese Technik ermöglicht es Wissenschaftlern, spezifische DNA-Sequenzen zu entfernen, hinzuzufügen oder zu verändern, was fundamentale Fortschritte in der Genforschung und Medizin ermöglicht.

Zinkfingernuclease (ZFN)

Ein künstlich konstruiertes Enzym, das spezifisch DNA schneidet und Genom-Editing ermöglicht. Werden in der Gentechnologie verwendet , um gezielte Veränderungen im Erbmaterial vorzunehmen, indem sie spezifische DNA-Sequenzen erkennen und schneiden.

TALEN

Ein modulares Protein, das DNA spezifisch erkennt und in Kombination mit einem Nucleaseanteil Doppelstrangbrüche erzeugt. Es wird in der Gentechnik eingesetzt, um gezielte Veränderungen im Genom vorzunehmen und ist bekannt für seine Fähigkeit, präzise Gene zu editieren.

RNA-Interferenz

Ein Mechanismus zur gezielten Abschaltung von Genen durch kleine RNA-Moleküle. Dieser Prozess spielt eine wichtige Rolle in der Genregulation und kann in der Forschung sowie in therapeutischen Anwendungen eingesetzt werden.

RISC

Ein molekularer Komplex, der RNA-Interferenz vermittelt, indem er mRNA in Zielzellen abbaut. Er besteht aus einer RNA und mehreren Proteinen, die zusammenarbeiten, um die gezielte Genregulation zu ermöglichen.

Ti-Plasmid

Ein Plasmid aus Agrobacterium tumefaciens, das zur Übertragung von Genen in Pflanzen verwendet wird. Es enthält spezifische DNA-Regionen, die in das Pflanzen-Genom integriert werden können, um genetische Veränderungen zu ermöglichen.

Genkanone

Ein Gerät, das DNA-beschichtete Partikel mit hoher Geschwindigkeit in Pflanzenzellen einschießt. Diese Methode ermöglicht die genetische Transformation von Pflanzen und wird häufig in der Pflanzenbiotechnologie eingesetzt.