oZunächst: 80% Wasser und Stickstoff, 10% Kohlendioxid, 7% Schwefelwasserstoff, 0,5% Kohlenmonoxid, 0,5% Wasserstoff, Spuren an Methan und Ammoniak („Ursuppe“)
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.
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.
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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
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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oNicktranslation
oisolierte DNA wird mit Radionukliden (32P, 35S) markiert
·Floureszenz-Markierung
oBesonders bei DNA-Sequenzierung angewandt
Bei radioaktiver Markierung von Nukleinsäuren zu beachten:
·Eigenschaften
§alpha-, beta-, gamma-Strahler
§Halbwertszeiten
·Detektionsmethode
DNA:DNA- Filterhybridisierung:
DNA wird an Filterpapier gebunden
markierte DNA wird zugegeben
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 homozygoteInzuchtlinien 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 eukaryotischenGens, der nach dem Spleißen (Splicing) erhalten bleibt und im Zuge der Protein-Biosynthese in ein Proteintranslatiert werden kann.
Spacer
nicht codierende Abschnitte zwischen Genen; ist der Teil eines eukaryotischenGens, der nach dem Spleißen (Splicing) erhalten bleibt und im Zuge der Protein-Biosynthese in ein Proteintranslatiert 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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