Evolution
Molekulare Verwandtschaft
- Genfamilie: Gene eines Lebewesens, die eine überdurchschnittliche Ähnlichkeit in der
Abfolge der Nucleotidsequenz haben
- Genduplikation: Beim inäqualen Crossing-over gibt ein Chromosom des homologen
Paares einen DANN-Abschnitt ab, ohne einen Tausch; Einem Chromosomenpaar fehlt
dieser Abschnitt, ein anderes hat es doppelt; Während der Evolution kann es zu
Duplikationen des gesamten Genoms kommen, was die Größe und die Komplexität des
Lebewesens erhöht; solange die ursprünglichen Gene nicht verändert werden, können
die doppelten Gene gefahrlos mutieren; sollte es durch Mutation zu Vorteilen kommen,
kann es im Genpool der Nachfahren vermehrt auftreten
- Homologe Gene: Gene, die bei Lebewesen einzeln oder vermehrt als Genfamilie
vorliegen und auf ein Gen eines gemeinsamen Vorfahren zurückführen, nennt man
homolog
- Genstammbaum: Stammbaum, aus Vergleich der Aminosäuresequenz verwandter Arten;
man zählt die Aminosäurenaustausche
o Je mehr Unterschiede desto ferner verwandt
- Evolutionsrate: Anzahl der ausgetauschten Aminosäuren pro Zeiteinheit
- Molekulare Uhr: Wenn die Evolutionsrate konstant ist, nutzt man die „Uhr“ um Aussagen
über Verwandtschaften treffen, die eindeutig datiert sind
- Konservative Moleküle: Globine für Sauerstofftransport sind ein beispielhaftes
Konservatives Molekül; sie erfüllen ihre Aufgabe am effektivsten und sind daher
unverzichtbar; seit Jahrmillionen kommen sie in allmöglichen Organismen vor und ihr
Verlust ist tödlich
- RNA-Welt: Vermutung, dass sich das Leben aus RNA entwickelt hat, da sie vielseitig
einsetzbar ist (als Enzyme oder Proteine)
- Ribozyme: können Aufgabe der Katalyse von chemischen Reaktionen übernehmen
- Konservative Mutation: Selbst die Mutation einer dritten Base ändert oft nicht die
Funktion eines Proteins, da Eigenschaften sich trotzdem ähneln; der genetische Code
wird daher als fehlertolerant angesehen
- Präzipitintest:
1. Menschliches Blut wird zentrifugiert, sodass es sich in Blutkuchen und Blutserum
trennt
2. Das Serum wird einem Kaninchen (oder etwas Ähnlichem) zugefügt, dass nach
einigen Tagen dem Kaninchen Blut, bzw. Serum entnommen werden kann, in dem
Antikörper gegen menschliche Serum-Proteine enthalten sind
3. Anti-Human-Serum des Kaninchens wird mit Seren anderer Lebewesen gemischt,
damit man sehen kann, wo die Antikörper auf menschliche Proteine reagieren; je
stärker die Reaktion desto näher die Verwandtschaft
Molekularbiologische Methoden
Analyse alter DNA DNA, die in Fossilien enthalten ist, wird durch Bakterien und
Pilze abgebaut
Je feuchtwarmer das Klima, desto schneller werden
sie abgebaut
PCR s. angewandte Genetik
Zwei-Schritt-Multiplex PCR Effizientere Vervielfachung spezifisch für die Analyse alter
, DNA, damit „mehr Material zur Verfügung steht“
Mitochondriale mRNA Auch mt-DNA, ist die DNA in Mitochondrien; ein deutlich
kleineres Genom, aber öfter im Lebewesen vorfindbar; Muss
genau wie herkömmliche DNA zuerst isoliert, gereinigt und
vervielfältigt werden; wird mütterlich vererbt, ohne
Rekombination
DNA-Sequenzierung s. angewandte Genetik
Funktionelle Genetik Sequenzierung allein reicht nicht um die Funktion eines
Gens zu erforschen; Man müsste das Gen in kultivierte,
menschliche Zellen einfügen, um die Wirkung zu
beobachten
DNA-DNA-Hybridisierung DNA-DNA-Hybridisierung: DNA-Stränge werden de- und
renaturiert, mit der jeweils anderen Art; Danach werden die
neuen Doppelstränge langsam erhitzt, um den Grad der
Verwandtschaft festzustellen; Je höher erhitzt werden muss,
um die Stränge zu erhitzen; desto näher verwandt sind sie
Aminosäuresequenzanalyse Sanger spaltete Proteine durch das Enzym Protease, was
genau nach Aminosäuresequenz spaltet; die nun bekannte
Sequenz ermöglicht es die Proteine verschiedener
Lebewesen zu vergleichen, um Verwandtschaften zu
ermitteln; idealerweise anhand von konstanten Proteinen
Molekulare Uhr Durch Altersdatierung von Fossilien lässt sich schließen, dass
zum Beispiel das Cytochrom-c-Molekül alle 24 000 000 Jahre
einen Aminosäureaustausch hat; nun kann man die Aussage
treffen, dass je länger die Trennung zurücklegt, desto
unterschiedlicher die Arten sind
Homologie
- Homologie oder homologe Merkmale: ähnliche Merkmale, die bei verschiedenen
Lebewesen aufgrund übereinstimmender Erbinformationen in Folge gemeinsamer
Abstammung auftreten; Sie sind nicht äußerlich erkennbar
- Homologiekriterien:
- Trifft ein Kriterium zu, handelt es sich um eine Homologie
1. Kriterium der Lage: Strukturen sind dann homolog, wenn sie in einem
vergleichbaren Gefügesystem die gleiche Lage einnehmen
2. Kriterium der spezifischen Qualität: Komplexe, aus vielem Einzelelementen
bestehende Strukturen sind homolog, wenn sie durch eine Reihe von
Zwischenformen verknüpft werden können
3. Kriterium der Stetigkeit: Unterschiedlich gestaltete Strukturen sind homolog,
wenn sie durch eine Reihe von Zwischenformen verknüpft werden
- Progressionsreihe: Eine stammesgeschichtliche Entwicklung homologer Organe von
einfachen zu komplexen Strukturen
- Regressionsreihe: Eine stammesgeschichtliche Entwicklung homologer Organe von
komplexen zu einfachen Strukturen
- Divergenz oder divergente Entwicklung: Auseinanderentwicklung die zu homologen
Organen führt
Molekulare Verwandtschaft
- Genfamilie: Gene eines Lebewesens, die eine überdurchschnittliche Ähnlichkeit in der
Abfolge der Nucleotidsequenz haben
- Genduplikation: Beim inäqualen Crossing-over gibt ein Chromosom des homologen
Paares einen DANN-Abschnitt ab, ohne einen Tausch; Einem Chromosomenpaar fehlt
dieser Abschnitt, ein anderes hat es doppelt; Während der Evolution kann es zu
Duplikationen des gesamten Genoms kommen, was die Größe und die Komplexität des
Lebewesens erhöht; solange die ursprünglichen Gene nicht verändert werden, können
die doppelten Gene gefahrlos mutieren; sollte es durch Mutation zu Vorteilen kommen,
kann es im Genpool der Nachfahren vermehrt auftreten
- Homologe Gene: Gene, die bei Lebewesen einzeln oder vermehrt als Genfamilie
vorliegen und auf ein Gen eines gemeinsamen Vorfahren zurückführen, nennt man
homolog
- Genstammbaum: Stammbaum, aus Vergleich der Aminosäuresequenz verwandter Arten;
man zählt die Aminosäurenaustausche
o Je mehr Unterschiede desto ferner verwandt
- Evolutionsrate: Anzahl der ausgetauschten Aminosäuren pro Zeiteinheit
- Molekulare Uhr: Wenn die Evolutionsrate konstant ist, nutzt man die „Uhr“ um Aussagen
über Verwandtschaften treffen, die eindeutig datiert sind
- Konservative Moleküle: Globine für Sauerstofftransport sind ein beispielhaftes
Konservatives Molekül; sie erfüllen ihre Aufgabe am effektivsten und sind daher
unverzichtbar; seit Jahrmillionen kommen sie in allmöglichen Organismen vor und ihr
Verlust ist tödlich
- RNA-Welt: Vermutung, dass sich das Leben aus RNA entwickelt hat, da sie vielseitig
einsetzbar ist (als Enzyme oder Proteine)
- Ribozyme: können Aufgabe der Katalyse von chemischen Reaktionen übernehmen
- Konservative Mutation: Selbst die Mutation einer dritten Base ändert oft nicht die
Funktion eines Proteins, da Eigenschaften sich trotzdem ähneln; der genetische Code
wird daher als fehlertolerant angesehen
- Präzipitintest:
1. Menschliches Blut wird zentrifugiert, sodass es sich in Blutkuchen und Blutserum
trennt
2. Das Serum wird einem Kaninchen (oder etwas Ähnlichem) zugefügt, dass nach
einigen Tagen dem Kaninchen Blut, bzw. Serum entnommen werden kann, in dem
Antikörper gegen menschliche Serum-Proteine enthalten sind
3. Anti-Human-Serum des Kaninchens wird mit Seren anderer Lebewesen gemischt,
damit man sehen kann, wo die Antikörper auf menschliche Proteine reagieren; je
stärker die Reaktion desto näher die Verwandtschaft
Molekularbiologische Methoden
Analyse alter DNA DNA, die in Fossilien enthalten ist, wird durch Bakterien und
Pilze abgebaut
Je feuchtwarmer das Klima, desto schneller werden
sie abgebaut
PCR s. angewandte Genetik
Zwei-Schritt-Multiplex PCR Effizientere Vervielfachung spezifisch für die Analyse alter
, DNA, damit „mehr Material zur Verfügung steht“
Mitochondriale mRNA Auch mt-DNA, ist die DNA in Mitochondrien; ein deutlich
kleineres Genom, aber öfter im Lebewesen vorfindbar; Muss
genau wie herkömmliche DNA zuerst isoliert, gereinigt und
vervielfältigt werden; wird mütterlich vererbt, ohne
Rekombination
DNA-Sequenzierung s. angewandte Genetik
Funktionelle Genetik Sequenzierung allein reicht nicht um die Funktion eines
Gens zu erforschen; Man müsste das Gen in kultivierte,
menschliche Zellen einfügen, um die Wirkung zu
beobachten
DNA-DNA-Hybridisierung DNA-DNA-Hybridisierung: DNA-Stränge werden de- und
renaturiert, mit der jeweils anderen Art; Danach werden die
neuen Doppelstränge langsam erhitzt, um den Grad der
Verwandtschaft festzustellen; Je höher erhitzt werden muss,
um die Stränge zu erhitzen; desto näher verwandt sind sie
Aminosäuresequenzanalyse Sanger spaltete Proteine durch das Enzym Protease, was
genau nach Aminosäuresequenz spaltet; die nun bekannte
Sequenz ermöglicht es die Proteine verschiedener
Lebewesen zu vergleichen, um Verwandtschaften zu
ermitteln; idealerweise anhand von konstanten Proteinen
Molekulare Uhr Durch Altersdatierung von Fossilien lässt sich schließen, dass
zum Beispiel das Cytochrom-c-Molekül alle 24 000 000 Jahre
einen Aminosäureaustausch hat; nun kann man die Aussage
treffen, dass je länger die Trennung zurücklegt, desto
unterschiedlicher die Arten sind
Homologie
- Homologie oder homologe Merkmale: ähnliche Merkmale, die bei verschiedenen
Lebewesen aufgrund übereinstimmender Erbinformationen in Folge gemeinsamer
Abstammung auftreten; Sie sind nicht äußerlich erkennbar
- Homologiekriterien:
- Trifft ein Kriterium zu, handelt es sich um eine Homologie
1. Kriterium der Lage: Strukturen sind dann homolog, wenn sie in einem
vergleichbaren Gefügesystem die gleiche Lage einnehmen
2. Kriterium der spezifischen Qualität: Komplexe, aus vielem Einzelelementen
bestehende Strukturen sind homolog, wenn sie durch eine Reihe von
Zwischenformen verknüpft werden können
3. Kriterium der Stetigkeit: Unterschiedlich gestaltete Strukturen sind homolog,
wenn sie durch eine Reihe von Zwischenformen verknüpft werden
- Progressionsreihe: Eine stammesgeschichtliche Entwicklung homologer Organe von
einfachen zu komplexen Strukturen
- Regressionsreihe: Eine stammesgeschichtliche Entwicklung homologer Organe von
komplexen zu einfachen Strukturen
- Divergenz oder divergente Entwicklung: Auseinanderentwicklung die zu homologen
Organen führt
