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Popu­la­ti­ons­bio­logie Fragen­ka­talog - Prof. Grube

4.402 Wörter / ~11 Seiten sternsternsternsternstern_0.75 Autor Manuel S. im Feb. 2010
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Prüfungstipps
Biowissenschaften

Universität, Schule

Karl-Franzens-Universität Graz - KFU

Autor / Copyright
Manuel S. ©
Metadaten
Preis 4.80
Format: pdf
Größe: 0.22 Mb
Ohne Kopierschutz
Bewertung
sternsternsternsternstern_0.75
ID# 1017







Fragenkatalog – Populationsbiologie


1.    Was versteht man unter Selbstausdünnung?
Weil Pflanzen bei hohem innerartlichem Wettbewerb nicht dadurch reagieren können, dass sie immer kleiner werden, tritt ab einer gewissen Dichte Mortalität auf, die im Laufe der Zeit zu einer Selbstausdünnung (Self-thinning) des Bestandes führt.

2.    Was bedeutet das Gesetz des konstanten Ertrags?
Mit dem Wachstum von Pflanzen füllen sie den ihnen zur Verfügung stehenden Raum und beginnen zusehends miteinander in Konkurrenz zu treten. Der Gesamtertrag (Biomasse) nähert sich dabei zusehends einem Maximalwert, der für die Pflanzenart und ihren Wuchsbedingungen spezifisch ist, aber oberhalb einem Schwellenwert unabhängig von der Pflanzendichte ist.

Wenn der Ertrag gegen die Dichte aufgetragen wird erhalten wir eine Kurve, die nach steilem Anwachsen mit dem Maximalwert langsam konvergiert. Die asymptotische Näherung kann mit einer einfachen Gleichung beschrieben werden:
Y = wm N (1+aN) -1             wm … max. pot. Biomasse/Pflanze,  a … dazu nötige Fläche
Aus dieser Betrachtung folgt, dass der mittlere Ertrag pro Pflanze abnimmt:
w = wm (1+aN) -1

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Bei einer mismatch Analyse wird die Anzahl der paarweisen Unterschiede auf die Abszisse aufgetragen und die Häufigkeit dieser Anzahl auf der Ordinate. Dabei wird deutlich, dass bei einer kleinen Population die Verteilung weit gestreut ist.

7.    Was ist Phylogeographie?
Sie versucht die Prozesse zu verstehen, die zur geographischen Verbreitung von Verwandtschaftslinien beigetragen haben. Sie erlaubt so eine Sicht der historischen Phänomene, sowohl auf dem genetischem als auch dem geographischem Niveau, die zur aktuellen Verbreitung einer Art geführt haben.

8.    Welche Formen der Selektion gibt es bei quantitativen Merkmalen?
Gerichtete Selektion => verschiebt das ganze Erscheinungsbild der Population, indem sie Varianten des einen Extrems begünstigt.
Stabilisierende Selektion => merzt extreme Varianten aus der Population aus
Disruptive Selektion => begünstigt Varianten entgegengesetzer Extreme gegenüber dazwischen liegenden Individuen

9.    Was versteht man unter Heterozygotenvorteil/Homozygotenvorteil?
Überdominanz (Heterozygotenvorteil) liegt vor, wenn natürliche Selektion, Heterozygoten bevorzugt.
Im Gegensatz dazu steht die Unterdominanz(Homozygotenvorteil), bei der die Heterozygoten eine geringere Fitness als die jeweiligen Homozygoten besitzen.

Obwohl einzelne Allele in homozygoter Form erhalten bleiben, wird eine Änderung der Allelfrequenzen weg vom Gleichgewicht dazu führen, dass ein Allel fixiert wird.

10.  Welche Formen der frequenzabhängigen Selektion gibt es?
Polymorphismen können in einer Population auch durch frequenzabhängige Selektion (frequency dependent selection) erhalten werden. Das ist der Fall, wenn die Fitness eines Genotyps von seiner Frequenz in der Population abhängt. So kann beim Vorliegen negativer Frequenzabhängigkeit der mit geringster Häufigkeit vorliegende Genotyp die höchste Fitness aufweisen.

Das ist etwa der Fall bei Wirt-Parasitsystemen („red queen hypothesis“). Auf der anderen Seite können in anderen Fällen Genotypen mit größter Häufigkeit die größte Fitness aufweisen.

11.  Was ist die Red Queen Hypothese?
Da Raubtiere, Krankheitserreger und Parasiten die häufigsten Beutetypen nutzen, können neuartige oder seltene Genotypen einen Vorteil haben, bis ihre Frequenz so groß ist, dass diese Genotypen als Beute angenommen werden. Sexuelle Reproduktion wird begünstigt, weil sie zu .....[Volltext lesen]



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Dc ist die Clade Distanz, Dn ist die nested clade Distanz. Dc bezeichnet die mittlere Distanz aller Individuen eines Clades voneinander. Dn quantifiziert die Distanz vom nächsthöheren Clade der Hierarchie.

15.  Wie können genotypische Marker zum Naturschutz beitragen?


16.  Welche Beziehung besteht zwischen Populationsgröße und genetischer Drift?
Das Ausmaß der genetischen Drift und damit die Differenzierung von Subpopulationen, die durch den Fixierungskoeffizienten gemessen wird, hängt maßgeblich von der Populationsgröße ab. Jedoch kann hier nicht eine einfache Zählung der Individuen in einer Population herangezogen werden, sofern nicht gleiches Geschlechtsverhältnis, keine sexuelle oder natürliche Selektion, oder gleich bleibende Populationsgrößen vorliegt.

Da diese Bedingungen selten zutreffen wird für Bestimmung der genetischen Drift das Konzept der effektiven Populationsgröße Ne verwendet: Ne = 4 Nm Nf / (Nm + Nf)

17.  Womit beschäftigt sich quantitative Genetik?
In der klassischen oder statistischen quantitativen Genetik werden die Phänotypen von Individuen mit bekannten Verwandtschaftsverhältnissen gemessen und die genetischen bzw. umweltbedingten Quellen diese Variation mit statistischen Methoden ermittelt.

In der klassischen quantitativen Genetik wird die genetische Information aus de Faktum abgeleitet, dass Verwandte eine bekannte Proportion von Genen untereinander teilen.

18.  Was sind "quantitative trait loci"?
Neuere Fortschritte in der molekularen Genetik und theoretische und statistische Innovationen habe es ermöglicht, Regionen im Genom zu lokalisieren, die quantitative Eigenschaften beeinflussen. Sind diese Regionen identifiziert, können weitere detaillierte Untersuchungen dazu führen, herauszufinden, für welche Gene diese Loci tatsächlich kodieren.

19.  Was kann man mit einer QTL Analyse aussagen?
Das QTL Mapping eröffnet zahlreiche Möglichkeiten in der Züchtungsgenetik von Pflanzen, und kann beantworten, wie viele Loci bestimmte Merkmale beeinflussen, wie groß deren Effekt ist (additiv oder dominant), und wo die Loci auf dem Genom sitzen. Eine wichtige Einschränkung, die es jedoch zu beachten gilt, ist dass die Auflösung der Genomkarte bei den meisten Studi.....

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25.  Was bedeutet der Parameter?
-Größe der Population
- Häufigkeit der Selbstung
- Relative Häufigkeit der Geschlechter
- Fluktuation in der Populationsgröße in der Zeit
- Varianz der Fitness
- Vorliegen überlappender Generationen


26.  Was ist AMOVA?
Grundsätzlich ist die Analyse der molekularen Varianz eine Analyse der quadrierten Distanzen von Haplotyp-Paaren:
djk² = (xj – xk) `W (xj – xk)

27.  Was ist ein "relative rate rest"?


28.  Was kann man mit "likelihood ratio tests" untersuchen (2 Beispiele)?

29.  Was besagt die Neutraltheorie der molekularen Evolution?
Nach der Neutraltheorie sollte die Substitutionsrate nur von der zugrunde liegenden Mutationsrate abhängen, deshalb sollten Gene, die schneller evolvieren, eine größere genetische Variation innerhalb und zwischen Arten aufweisen.

30.  Was versteht man unter einer molekularen Uhr?
Korrelation zwischen evolutionärer Zeit seit der Artspaltung und der Anzahl von Unterschieden in der Erbsubstanz.

31.  Was ist die Koaleszenz?
Verschmelzung von Allelen; Wenn man den Prozess der Evolution rückwärts in die Vergangenheit verfolgt, kann man dabei das „Verschmelzen“ von Abstammungslinien/Allelen rekonstruieren, d.h. man sucht nach den gemeinsamen Vorfahren von Linien. Startet man mit vielen Allelen eines Genes in der Gegenwart, und betrachtet man deren Herkunft aus der Vergangenheit der Generationen, so ist klar, dass die Anzahl der Allele aufgrund der Koaleszenz-Ereignissse(Verschmelzungsereignisse) ab.

32.  Was ist genetische Drift?
Allelfrequenzen ändern sich durch Zufallsprozesse bei der Paarung im .....

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36.  Nennen Sie Methoden mit denen man fragmentbasierte Marker feststellen kann?
RLFP (Restriction Fragment Length Polymorphism)
Bei dieser Methode wird zuerst genomische DNA mit Restriktionenukleasen (RE) geschnitten und die Produkte auf einem Gel (Agarosegel oder Polyacrylamidgel) aufgetrennt. Die Auftrennung wird dann üblicherweise auf eine Membran hybridisiert.

Die Membran wird dann mit einer Sonde (ein markiertes DNA Fragment) hybridisert, wobei die Hybridisierungsprodukte unterschiedlicher Länge visualisiert werden (radioaktive oder nicht-radioaktive Markierung). Die unterschiedlich langen Produkte werden als Merkmale verwendet.
RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)

Hier wird DNA wird mit kurzen Primern in einer PCR Reaktion amplifiziert.

Die kurzen Primer können dabei an unterschiedlichen Positionen im gesamten Genom hybridisieren, und wenn zueinandergerichtete Hybridisierungstellen nahe genug sind (bis zu mehreren Kilobasen), kommt es zur Bildung eines PCR Produkts. Die erhaltenen Produkte werden überlicherweise auf einem Agarosegel aufgetrennt, und die unterschiedlich langen PCR Produkte werden dann als Merkmale verwendet.

Dabei handelt es sich also um „anonyme“ Marker, d.h. heisst, man weiß nicht, welche Genorte amplifiziert worden sind. In manchen Fällen kommt es daher auch zu Problemen der Homologie von Fragmenten, man kann nicht mit 100%er Sicherheit sagen, ob ein gleich langes Fragment einen homologen Genort darstellt. RAPD Marker sind zu dem dominante Marker, d.h. man kann bei nicht-haploiden Genomen nicht unterscheiden ob ein Marker in nur einem oder mehreren Chromosomensätzen vorkommt.

Deshalb eignet sich diese Methode bei diploiden und polyploiden Organismen allenfalls, um eine grobe Charakterisierung der genetischen Variation festzustellen.
SSCP (Single Stranded Conformation Polymorphism)
Hier werden doppelsträngige PCR-Produkte die mit locus-spezifischen Primern gewonnen werden, zuerst getrennt und dann renaturiert (d.h. nicht mit Gegenstrang hybridisiert).

Die unterschiedliche Sequenzzusammensetzung führt dabei zu unterschiedlichen dreidimenionalen Konformationen, die auf einem nativen (nicht-denaturierenden) Acrylamidgel zu unterschiedlichem Laufverhalten führt. Die Produkte werden also nicht ihrer Länge, sondern ihrere Konformation bzw. Sequenzzusammensetzung entsprechend aufgetrennt. D.h. neben unterschiedlichen Lauflängen für jede unterschiedliche Sequenz, zeigen Homozygoten bei dieser Methode zwei Banden, und Heterozygoten vier Banden.
AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism)
Bei dieser, Mitte der 90er Jahren entwickelten Methode, wird genomische DNA zuerst durch RE geschnitten.

An die Restriktionsfragmente werden dann passende Linker (doppelsträngig, etwa 20-30 Nukleotide umfassend) ligiert, die eine definierte Sequenz aufweisen. Passend zur Linkersequenz werden dann Primer in einer PCR eingesetzt, um Restriktionsfragmente zu amplifizieren. Damit die Anzahl der Amplifikate überschaubar gehalten wird, werden Primer eingesetzt, die an ihrem 3’-Ende 1-3 zusätzliche Nukleotide tragen, die nur mit bestimmten Restriktionsfragmenten aus dem Gesamtpo.....

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Das Hasegawa-Kishino-Yano (HKY) Modell kombiniert die letzten beiden Modelle und verwendet Nukleotidhäufigkeiten und Transversions- bzw. Transitionsrate, während beim General time reversible (GTR) Modell alle 6 Substitutionsmöglichkeiten mit ungleicher Rate und zusätzlich auch ungleiche Basenhäufigkeiten gelten.

39.  Was ist "linkage disequilibrium"
Würde ein Allel des Gens 1 frei mit jenen des Gens 2 kombiniert werden, dann würden wir von einem Kopplungsgleichgewicht (linkage equilibrium) sprechen. Gibt es deutliche Abweichung von einer Zufälligkeit liegt ein Kopplungsungleichgewicht (linkage disequilibrium) vor.

Dies beruht auf dem Faktum, dass die Gene in unterschiedlicher physikalische Bindung zueinander stehen. Sie können auf verschiedenen Chromosomen zu finden sein auf verschiedenen Armen eines Chromosoms, oder mehr oder weniger benachbart auf einem Chromosomenabschnitt liegen.

40.  Was ist die F-Statistik?
Der sogenannte Fixierungsindex, der auf Sewall Wright zurückgeht, ist eine einfache Möglichkeit, die Differenzierung von Subpopulationen zu erfassen.
FST = HT – HS / HT

41.  Was besagt das Wahlund Prinzip?
Der Anteil der Homozygoten nimmt ab, wenn sich die Subpopulationen durchmischen.

42.  Was bezeichnet man als Genfluß?
Änderung der Allelhäufigkeiten durch Migrationsprozesse

43.  Beschreiben Sie das Insel / Steppping stone Modell des Zusammenhangs von Subpopulationen!
Insel => Ist eine Population in viele kleinere Populationen (etwa Inseln im Archipel) untergliedert, zwischen denen Gene mit gleicher Wahrscheinlichkeit ausgetauscht werden. Daher entspricht in diesem Modell die Häufigkeit der migranten Allele der durchschnittlichen Häufigkeit der Allele in allen Subpopulationen.
Stepping-stone => Die Einschränkung von Migration zwischen benachbarten Populationen führt in diesem Fall zur Isolierung durch Distanz.

44.  Welche Formen der Artbildung kennen Sie (geographisch bezogen)?
allopatrische Artbildung => die reproduktive Isolation durch geographische Isolierung / Barrieren verursacht (z.B. Berge, Flüsse)
parapatrische Artbildung => die Populationen in Teilarealen differenzieren sich zu Arten, ohne klare geographische Trennung.

In den Grenzgebieten zwischen den Arten kann es zur Ausbildung von „Hybridzonen“ kommen, in denen die Individuen intermediäre Phänotypen ausbilden.
sympatrische Artbildung => es kommt zu reproduktiver Isolation im gleichen geographischen Gebiet. Im Allgemeinen erfordert dies Artbildung Gruppen von Individuen von einer Population, die sich auf unterschiedliche Ressourcen spezialisieren oder sich unterschiedlich auf die Wahl ihrer Geschlech.....

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Quellen & Links

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