Methoden zur Bestimmung von Verwandtschaftsverhältnissen

In der Molekularbiologie gibt es verschiedene Verfahren zur Bestimmung von Verwandtschaftsverhältnissen zwischen Arten. Eine wichtige Methode ist die DNA-Hybridisierung.

Definition: DNA-Hybridisierung ist ein Verfahren, bei dem einzelsträngige DNA-Moleküle verschiedener Arten miteinander gepaart werden, um ihre Ähnlichkeit zu bestimmen.

Bei der DNA-Hybridisierung werden die DNA-Stränge der zu vergleichenden Arten zunächst durch Erhitzen getrennt. Anschließend lässt man sie langsam abkühlen, wobei sich komplementäre Sequenzen wieder zusammenlagern.

Highlight: Je ähnlicher die DNA-Sequenzen zweier Arten sind, desto stabiler sind die gebildeten Hybride.

Die Stabilität der Hybride wird durch schrittweises Erhöhen der Temperatur getestet. Je höher die Temperatur, bei der sich die Stränge wieder trennen, desto größer ist die Übereinstimmung der Sequenzen und damit die Verwandtschaft der Arten.

Example: Bei der Untersuchung von Apfel, Birne und Erdbeere würde man erwarten, dass die DNA-Hybride zwischen Apfel und Birne stabiler sind als die zwischen Apfel und Erdbeere, da Apfel und Birne näher verwandt sind.

Diese Methode ermöglicht es, Verwandtschaftsbeziehungen auf molekularer Ebene zu untersuchen und trägt zum Verständnis der Evolution und Biodiversität bei.

Anwendung der Gelelektrophorese in der Diagnostik

Die Gelelektrophorese findet breite Anwendung in der medizinischen Diagnostik, insbesondere bei der Untersuchung genetischer Erkrankungen. Ein konkretes Beispiel ist die Diagnose der hereditären Hämochromatose.

Vocabulary: Hereditäre Hämochromatose ist eine Erbkrankheit, bei der es zu einer übermäßigen Eisenaufnahme im Körper kommt.

Zur Diagnose wird zunächst eine PCR (Polymerase-Kettenreaktion) der DNA-Probe durchgeführt. Anschließend wird dem PCR-Produkt ein Restriktionsenzym zugesetzt, das die DNA an spezifischen Stellen schneidet. Die resultierenden DNA-Fragmente werden dann mittels Agarose-Gelelektrophorese aufgetrennt.

Definition: Ein Restriktionsenzym ist ein Enzym, das DNA an spezifischen Erkennungssequenzen schneidet.

Bei der Gelelektrophorese DNA Auswertung werden die Bandenmuster verschiedener Patienten verglichen. Je nach Vorhandensein oder Fehlen der Mutation ergeben sich unterschiedliche Muster:

1. Patient ohne Mutation: Zwei identische Banden bei 158 Basenpaaren (bp)
2. Patient mit Mutation in einem Allel: Drei Banden (158 bp, 111 bp, 47 bp)
3. Patient mit Mutation in beiden Allelen: Zwei Banden (111 bp, 47 bp)

Highlight: Die Gelelektrophorese Bandenmuster Auswertung ermöglicht eine präzise Diagnose des genetischen Status eines Patienten.