genetische Analyse bei Bakterien und Bakteriophagen

• Bakterien haben einen kurzen Reproduktionszyklus
• Genetische Veränderungen oder spontane Mutationen begünstigen das Überleben von Bakterien in veränderten Lebensbedingungen
• Kultivierung der Bakterien in Flüssigkultur oder auf einer Agaroberfläche
• Minimalmedium: Nährstoffkomponente sind sehr einfach und bestehen aus Zucker und anorganischen Ionen
• prototroph: Bakterium, das alle lebenswichtigen organischen Bestandteile synthetisieren kann
• auxotroph: Bakterium, das aufgrund von Mutationen nicht mehr alle organischen Bestandteile synthetisieren kann
• Wachstum einer Bakterienpopulation in Lag-Phase, Log-Phase und stationäre Phase gegliedert
• Konjugation: Übertragung von genetischen Informationen von einem Bakterium in das nächste
• horizontaler Gentransfer besteht aus 3 Schritten

  1. Konjugation
  2. Transformation
  3. Transduktion
• F+ Zellen übertragen Teile von ihrem Chromosom in F- Zellen (Plasmabrücken)
• Konjugation über physischen Kontakt über Sexpilus (Konjugationsröhre)
• F-Faktor Fruchtbarkeit ist übertragbar
• F-Faktor ist autonome genetische Einheit (Plasmid)
• Es gibt R-Plasmide und COL-Plasmide
• R-Plasmid: Resistenzfaktor (RTF) für Konjugation notwendig
• COL-Plasmid: toxisch auf andere Stämme durch Colicine und Immunprotein
• Transformation: Aufnahme von kleiner extrazellulärer DNA
• Transformation

  1. DNA dringt in Zelle ein, die Stränge trennen sich
  2. Abbau eines DNA-Stranges, der andere Strang paart sich mit homologen Stellen auf der Wirtszellen-DNA
  3. die DNA rekombiniert mit dem Wirtschromosom
  4. nach der Zellteilung wird eine transformierte und eine nicht-transformierte Zelle gebildet
• Bakteriophagen: Viren, die Bakterien als Wirte nutzen
• Viren benötigen einen Wirt, um sich selbst zu synthetisieren (Lyse)
• Bakteriophagen

  1. Phage wird an Wirtszelle absorbiert
  2. Phagen-DNA wird injiziert, Abbau Wirts-DNA
  3. Replikation Phagen-DNA
  4. Zusammenbau der reifen Phagen
  5. Wirtszelle wird lysiert, Phage wird freigesetzt
• Plaquetest wird zur Analyse von Bakteriophagen genutzt
• Lysogenie: einige Bakteriophagen dringen in Bakterienzellen ein und leben in Symbiose mit den Bakterien
• temperente Viren: lysieren entweder die Zelle oder verhalten sich wie eine Prophage
• virulente Viren: können nur eine Zelle lysieren
• Lysogenie: Virale DN wird in Bakteriengenom integriert
• Prophage: integrierte Phagen-DNA im bakteriellen Chromosom
• virale DNA kann nach gewissen Umweltreizen wieder in den lytischen Lebenszyklus übergehen
• Transduktion: Übertragung von DNA durch Viren
• Bei der Transduktion entstehen prototrophe Bakterien aus 2 verschiedenen auxotrophen Salmonellastämmen
• Transduktion

  1. Infektion durch Phage / Viren
  2. Abbau der Wirts-DNA und Replikation der Phagen-DNA
  3. Zusammenbau der Proteinkomponenten der Phagen
  4. Reife Phagen werden zusammengebaut und freigesetzt
  5. defekter Phage infiziert andere Zelle
  6. bakterielle DNA wird in Empfängerchromosom eingefügt