Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 6 · Abitur Hessen Biologie LK 2022

Thema: Humangenetik, Gendiagnostik und Gentechnik · Aus der Prüfung LK (2022)

Aufgabenstellung

Genetische und gentechnische Aspekte

Material 7: Patent für gentechnisch veränderte Bakterien zum Nachweis von Koffein

In einer Patentschrift wirbt ein amerikanischer Wissenschaftler damit, Koffein sicher und in niedriger Konzentration in Haushaltsabwässern nachzuweisen. Dazu verwendet er gentechnisch veränderte E. coli -Bakterien. Diese enthalten ein Gen, das für ein Enzym kodiert, welches eine Farbreaktion auslösen kann. Das Gen ist normalerweise inaktiv. Einer Lösung solcher Bakterien wird eine farblose Substanz zugegeben, die durch das Enzym des Bakteriums bei Anwesenheit von Koffein zu einer farbigen Substanz umgesetzt wird.

Aufgabe 6 [8 BE]

Entwickeln Sie begründet den Aufbau eines DNA-Abschnitts, mit dem man ein Bakterium gentechnisch so verändert, dass man mit ihm Koffein nachweisen kann. (Material 6 und 7)

a)

b)

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 6 · Abitur Hessen Biologie LK 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Entwickeln Sie den Aufbau eines DNA-Abschnitts zur gentechnischen Veränderung eines Bakteriums für den Koffeinnachweis.

Lösung: Es könnte z. B. ein E. coli-Bakterium dahingehend verändert werden, dass der gentechnisch veränderte DNA-Abschnitt das cafT-Gen mit zugehörigem Promotor und den Promotorbereich des alx-Operons enthält. Der Promotorbereich ist an das Gen gekoppelt, welches das für die Farbreaktion verantwortliche Enzym codiert.

Begründen Sie die Funktionsweise des konstruierten DNA-Abschnitts.

Lösung: In Abwesenheit von Koffein wird das cafT-Protein zwar gebildet, kann aber nicht die Bindung der RNA-Polymerase an den Promotorbereich des alx-Operons bewirken. In Anwesenheit von Koffein kann die RNA-Polymerase durch das aktive cafT-Protein an den Promotor des alx-Operons binden. Somit kann das stillgelegte Gen für das Enzym der Farbreaktion wieder transkribiert und translatiert werden. Das Enzym zeigt durch eine Farbreaktion die Anwesenheit von Koffein an.

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