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Evolutio­n des Lebens: Fragen und Antworte­n – Blanz

6.340 Wörter / ~19 Seiten sternsternsternstern_0.25stern_0.3 Autorin Isabelle M. im Nov. 2010
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Prüfungstipps
Biowissenschaften

Universität, Schule

Karl-Franzens-Universität Graz - KFU

Note, Lehrer, Jahr

2007-2010 Blanz

Autor / Copyright
Isabelle M. ©
Metadaten
Preis 7.50
Format: pdf
Größe: 0.39 Mb
Ohne Kopierschutz
Bewertung
sternsternsternstern_0.25stern_0.3
ID# 2886







Evolutionsbiologie


Fragen + Antworten


Blanz:


Die Atmosphäre damals und heute.

o    Zunächst: 80% Wasser und Stickstoff, 10% Kohlendioxid, 7% Schwefelwasserstoff, 0,5% Kohlenmonoxid, 0,5% Wasserstoff, Spuren an Methan und Ammoniak („Ursuppe“)

o    Heute: 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 0,9% Argon, 0,04% Kohlendioxid, Methan, Ozon u.a., u.a. Wasserdampf


Entwicklung des Lebens auf der Erde. Wann entstanden Gymnospermae, wann Angiospermae?

  • Prokaryonten vor 3,6, Milliarden Jahren
  • Eukaryonten vor 2,7 Milliarden Jahren
  • Trennung zwischen tierischer und pflanzlicher Zelle 1,2 Milliarden Jahren
  • Mehrzeller vor 900 Millionen Jahren
  • Landpflanzen (Embryophyta) (Nacksamige Pflanzen/Nacktsamer: gymnospermae) vor 400 Millionen Jahren am Übergang von Silur zu Devon
  • Bedecktsamer (Magnoliophyta, Angiospermae) vor 120 Millionen Jahren am Übergang von Kreide zu Paleozän


Erdzeitalter seit der Kreidezeit.

Erdzeitalter


Beginn 
vor Mill. 
Jahren

Tiere

Pflanzen

Käno(neo)zoikum
Erdneuzeit

Quartär

Holozän

1,6

Homo sapiens

Die Bedecktsamer werden zur dominierenden Pflanzengruppe auf dem Land

Pleistozän

Gattung Homo

Jung-Tertiär

Pliozän

65

Australophitecen

Miozän

Menschenaffen

Alt-Tertiär

Oligozän

erste Primaten

Eozän

Radiation der Säugetiere

Paleozän

Mesozoikum

Kreide

Oberkreide

135

Aussterben der Dinosaurier

Blütenpflanzen, Gräser

Unterkreide

Vögel

Bedecktsamer

Jura

Malm (Weißer Jura)

205

Archaeopteryx


Dogger (Brauner Jura)

größte Entfaltung der Dinosaurier

Mammutbäume

Lias (Schwarzer Jura)

primitive Säuger


Trias

Keuper

250

Flugsaurier


Muschelkalk

säugerähnliche Reptilien


Buntsandstein

Dinosaurier

Araucarien

Paläozoikum

Perm

Zechstein

280

Reptilien

Nadelbäume Ginkgogewächse

Rotliegendes

Haie

echte Nadelbäume, Nacktsamer

Karbon

Oberkarbon

360

Amphibien; fliegende Insekten

Steinkohlewälder aus baumhohen Farnen, Bärlappen und Schachtelhalmen

Unterkarbon

Devon

Oberdevon

410

Ichtyostega; Spinnen Insekten Quastenflosser

Farne, Schachtelhalme, Bärlappe

Mitteldevon

Unterdevon

Silur

Obersilur

435

Tausendfüßler und Skorpione

erste Landpflanzen

Untersilur

Ordovicium

Oberordovicium

510

Wirbeltiere (Panzerfische) Kopffüßler Korallen

Sporenpflanzen, Algen

Mittelordovicium

Unterordovicium

Kambrium

Oberkambrium

600

komplexere Vielzeller zB. Trilobiten

Algen

Mittelkambrium

Unterkambrium

Erdurzeit (Proterozoikum und Archaikum)

kein Sauerstoff in der Atmosphäre


3000

Aerobier

Cyanobakterien, Photosynthese


3500

erste Organismen


Wann wurde Darwin geboren? Wann starb er?

1809-1882


Wann wurde Lamarck geboren? Wann starb er?

1744-1829


Inkohlung

Inkohlung: Bezeichnung für die Umwandlung von Pflanzenresten in Kohle. Entsprechend der Dauer der Inkohlung steigt auch der Anteil an Kohlenstoff. Der Prozess der Inkohlung verläuft über die Torfbildung, die Entstehung von Braun- und Steinkohle sowie Anthrazit und endet mit der Bildung von Graphit. Braunkohle und Steinkohle können dabei noch weiter differenziert werden.

Während für den Prozess der Inkohlung bis zur Braunkohle vor allem die biochemischen Bedingungen im Vordergrund stehen, gewinnen mit der Umwandlung in Steinkohle, Anthrazit und Graphit vor allem geochemische Kräfte (höherer Druck und höhere Temperatur) an Bedeutung. Durch den Prozess der Inkohlung entstanden die großen Braun- und Steinkohlelagerstätten der Erde.


Warum DNA als molekularer Marker?

Nukleinsäuren:

  • Notwendiger Bestandteil jeder Zelle
  • Unabhängig vom jeweiligen Entwicklungszustand
  • Nicht Gewebe- spezifisch
  • Im allgemeinen konservativ
  • Eindeutig charakterisierbar
  • Relativ einfach zu reinigen und zu isolieren
  • Rasch charakterisierbar
  • Ohne besonders teure Ausrüstung charakterisierbar


Warum RNA als molekularer Marker?

Eigenschaften der RNA:

  • In fast allen Zellen vorhanden
  • In jeder Zelle größere Menge
  • ± leicht isolierbar
  • Im Vergleich zu DNA wesentlich fragiler
  • Im Vergleich zu DNA kleinere Moleküle
  • Häufig hoch konserviert



Zeichne Schmelzkurven. Beschreibe Anfang.....[Volltext lesen]

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Anwendungen:

  • Vergleich der Größen von PCR-Produkten
  • Restrictions Fragment Längen Polymormispmen
  • Forensik
  • Gen- Sequenzen
  • nicht- codierende Sequenzen
  • Genom- Sequenzierung


Polymerase- Ketten- Reaktion (PCR):

  • enzymatische, exponentielle Vermehrung (Amplifikation) eines durch zwei kurze DNA- Stücke (Primer) definierten Sequenzabschnittes
  • Methode 1984 von Kary Mullis entwickelt
  • Gegenüber dem Klonieren geringer zeitlicher und technischer Aufwand
  • keine rekombinante DNA im Spiel, somit treffen auch die Auflagen des Gentechnik- Gesetztes (GenTG) nicht zu.
  • notwendige Voraussetzung für die PCR ist die Kenntnis einzelner Sequenzabschnitte der zu amplifizierenden DNA (= Primer) (Länge ca. 20 Nukleotide)
  • Primer heute üblicherweise von DNA- Synthesizern hergestellt


Prinzip der PCR:

Initialisierung.- Denaturierung- Anlagerung – Verlängerung


Durchführung der PCR:

  • Chemikalien : z.B.: Puffer
  • geeignete Polymerase
  • programmierbaren Thermoblock (Cycler)
  • Agarose- Gele
  • Transilluminator
  • Dokumentationssystem


DNA- Polymerasen:

- Polymerase- Aktivität

- Hitze- Beständigkeit

- proof- reading- Aktivität


Vom Chromosom zum Gen- Einschränkungen:

  • Primerinformation
  • Länge des PCR- Produkts begrenzt
  • amplifizierbar bedeutet nicht gleich sequenzierbar


Anwendungen der PCR:

  • Vergleich der Größen von PCR-Produkten
  • Restrictions Fragment Längen Polymorphismen
  • Forensik
  • Gen- Sequenzen
  • nicht- codierende Sequenzen
  • Genom- Sequenzierung



2) RFLP:

Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus bezeichnet Unterschiede von DNA-Sequenzen homologer Chromosomen, welche als verschiedene Restriktionsfragmentmuster (z. B. bei der Gelelektrophorese) sichtbar werden.

RFLPs dienen u.a. als genetische Marker bei der Genkartierung, da sie um so wahrscheinlicher zusammen vererbt werden, je näher sie zusammen liegen. Sie werden darüber hinaus auch zur Suche nach Quantitative Trait Loci, also Chromosomenabschnitten mit Einfluss auf die Ausprägung eines quantitativen Merkmals, sowie in Southern Blots genutzt.

.....

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o    Nicktranslation

o   isolierte DNA wird mit Radionukliden (32P, 35S) markiert

·         Floureszenz-Markierung

o    Besonders bei DNA-Sequenzierung angewandt


Bei radioaktiver Markierung von Nukleinsäuren zu beachten:

·         Eigenschaften

§  alpha-, beta-, gamma-Strahler

§  Halbwertszeiten

·         Detektionsmethode


DNA:DNA- Filterhybridisierung:

  1. DNA wird an Filterpapier gebunden
  2. markierte DNA wird zugegeben
  3. überschüssige markierte DNA wird ausgewaschen


einzelsträngige DNA wird auf Filterpapier getropft, dann wird eine andere radioaktiv markierte DNA zugegeben; beim Auswaschen bleiben nur die spezifisch gebundenen übrig


DNA:DNA- Homologie bei Brandpilzen Schlussfolgerungen:

  • Stämme der selben Art vom gleichen Wirt zeigen sehr hohe Homologie
  • es konnte keine Homologie zwischen Bränden von Monocotylen und von Dicotylen beobachtet werden
  • innerhalb der Gras- bewohnenden Brände konnten vier Gruppen unterschieden werden
  • innerhalb der Brände von Dicotylen wurden drei verschiedene Gruppen gefunden


DNA:DNA und rRNA:DNA- Homologie als systematisches Merkmal:

DNA:DNA- Homologie

  • am besten geeignet für Überprüfung auf Conspezifität
  • sehr zuverlässiges Merkmal zur Identitätskontrolle
  • sehr gut zur Feststellung natürlicher Verwandtschaft innerhalb von Gattungen
  • bei geringer Übereinstimmung differieren die Ergebnisse sehr stark in Abhängigkeit der verwendeten Methoden

rRNA:DNA- Homologie:

  • geeignet für Vergleiche über größere phylogenetische Distanzen
  • Auflösung .....


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DNA:DNA- Homologie und RFLP

DNA- Homologie:

  • Conspezifität feststellbar
  • sehr hoher Aufwand bei steigender Probenzahl

RFLP:

  • große Probenzahlen mit vertretbarem Aufwand analysierbar
  • rasche Analysen-Methode
  • optimal zur Unterscheidung bzw. Diagnose eines engen Kreises in Frage kommender Organismen


(konventionelle) Methoden zur Pflanzenzucht:

Die Auslesezüchtung stellt die älteste Form der Züchtung dar. Es gibt:

die negative Massenauslese: „Schlechte“ Pflanzen werden von der weiteren Vermehrung ausgeschlossen.

die positive Massenauslese: Dem Zuchtziel entsprechende Pflanzen werden ausgelesen und weiter vermehrt.

Kombinationen von positiver und negativer Auslese

Die Kombinationszüchtung ist eine Kreuzung verschiedener Genotypen (Linien). Es entsteht eine neuer Genotyp(F1). Die Eltern werden so in einem Genotyp vereinigt. Das Zusammenwirken dieser Gene führt zu neuen Phänotypen. Aus den Einzelkreuzungen werden nur die erfolgversprechendsten ausgelesen. Es können erwünschte Merkmale verstärkt und unerwünschte zurückgedrängt werden.

In der Heterosiszüchtung werden bei Fremdbefruchtern (Mais, Roggen…) in mehrjähriger Züchtung aus heterozygoten Ausgangspflanzen nahezu homozygote Inzuchtlinien gezüchtet. Kreuzt man zwei solche Linien, tritt bei der F1 Generation oft eine auffallende Mehrleistung gegenüber der Elternformen auf. Dies nennt man „Heterosis-Effekt“ (Luxurieren der Bastarde).

Die Hybridzüchtung ist ein Beispiel für Heterosiszüchtung, zur Erzielung einer hohen markt- oder betriebsgerechten pflanzlichen Produktion durch Bastardwüchsigkeit. So werden bei der Hybridzüchtung geeignete, gesondert gezüchtete Inzuchtlinien einmalig miteinander gekreuzt (Einfachhybride). Denn die Nachkommen der ersten Generation haben gegenüber der Elterngeneration ein üppigeres Wachstum (Heterosiseffekt), daher wird durch ihre Kreuzung eine gesteig.....

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Rolle der Ribosomen in der Zelle:

Ribosomen sind Komplexe aus Proteinen und Ribonukleinsäuren (RNA), die im Cytoplasma der Zellen von Lebewesen vorkommen. An ihnen werden Proteine hergestellt, und zwar entsprechend der Basensequenz der DNA, die die Information zur Aminosäuresequenz der Proteine enthält. Die Information zur Aminosäuresequenz in der DNA wird durch Messenger-Ribonukleinsäuren (mRNA) vermittelt.

Die Umwandlung der in der mRNA gespeicherten Information in eine Abfolge von verknüpften Aminosäuren (Proteinen) wird als Translation (lat. für Übersetzung) bezeichnet. Die Translation der mRNA am Ribosom ist ein zentraler Bestandteil der Proteinbiosynthese.


Die Funktionsweise des Ribosoms während der Translation kann durch das Dreistellenmodell charakterisiert werden. Danach besitzt das Ribosom drei tRNA-Bindungsstellen, die A-(Aminoacyl-), P-(Peptidyl-) und E-(Exit-)Stelle. Während des Elongationszyklus oszilliert das Ribosom zwischen zwei Zuständen, dem prä- und dem post-translationalen Zustand, wobei zwei der drei tRNA-Bindungsstellen mit einer tRNA besetzt sind.

Im prätranslationalen Zustand sind die A- und P-Stelle besetzt, wobei die P-Stelle die tRNA mit der Polypeptidkette trägt und die A-Stelle von der neu hinzugekommen Aminoacyl-tRNA besetzt ist. Im Ribosom wird nun die Polypeptidkette von der P-Stellen-tRNA auf die A-Stellen-tRNA übertragen. Danach wechselt das Ribosom in den posttranslationalen Zustand und wandert um drei Basen auf der mRNA weiter, wodurch die vorherige A-Stellen-tRNA zur P-Stellen-tRNA wird und die nun leere ehemalige P-Stellen-tRNA über die E-Stelle (Exit) aus dem Ribosom geschleust wird.

Die beiden Hauptzustände des Ribosoms (prä- und posttranslational) werden durch eine hohe Aktivierungsenergie-Barriere voneinander getrennt. Die zentrale Rolle der beiden Elongationsfaktoren besteht darin, diese Energiebarriere zu erniedrigen und so das Ribosom jeweils in den anderen Zustand zu versetzten.



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Bsp.: Mais, Baumwolle, Raps, Kartoffeln…

ursprüngliches System zur Stammbaumherstellung:

auf Grund morphologischer Beobachtungen. Von (vermuteten) Homologien rückgeschlossen.


Intron

nicht codierende Abschnitte der DNA innerhalb eines Gens


Exons

codierende Abschnitte innerhalb eines Gens, ist der Teil eines eukaryotischen Gens, der nach dem Spleißen (Splicing) erhalten bleibt und im Zuge der Protein-Biosynthese in ein Protein translatiert werden kann.


Spacer

nicht codierende Abschnitte zwischen Genen; ist der Teil eines eukaryotischen Gens, der nach dem Spleißen (Splicing) erhalten bleibt und im Zuge der Protein-Biosynthese in ein Protein translatiert werden kann.


Merkmale von a) Cytochrom (c), b) Plastocyanin, c) Rubisco

a.) Chytochrom c

Cytochrome: eine Gruppe von Hämproteinen, die als partikelgebundene Redoxkatalysatoren bei der Zellatmung, Energiekonservierung, Photosynthese und in einigen anaeroben bakteriellen Vorgängen fungieren. Ihre Funktion der Elektronenübertragung wird durch den reversiblen Valenzwechsel des zentralen Eisenatoms ihres Porphyrinkomplexes ermöglicht: Fe3+ à Fe2+

Cytochrome sind lebenswichtiger Bestandteil aller Organismen. Sie gehören zu den ältesten Proteinen, deren Struktur sich in den letzten 2 Milliarden Jahren durch Punktmutationen nur unwesentlich geändert hat.

Nach ihren Spektren, insbesondere der α-, β- und γ- Bande, unterscheidet man drei Hauptgruppen, Cytochrom a, b und c, mit annähernd 30 Vertretern, die durch Hinzufügen von Indices gekennzeichnet werden, z.B. Cytochrom b1. In den Zellen, insbesondere den Mitochondrien der höheren Pflanzen und Tiere, kommen diese drei Typen stets .....

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Quellen & Links

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