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Aminosäuresequenzanalyse - Abi
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• Übersicht der Methoden • Grundlage • Buchstabencodes der Aminosäuren • Schema • Definition • Funktion • Ablauf • Vor- & Nachteile
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Serum- Präzipitin-Test Evolution Molekularbiologische Methoden Nachweise stammesgeschichtlicher Aminosäure-. sequenzanalyse Grundlage Grundsatz der Monophylie: Verwandtschaften ,,Alle Lebewesen stammen von einer gemeinsamen Urform ab." Beweise: Alle Lebewesen... weisen einen identischen chemischen & molekularen Aufbau der DNA auf. 2 besitzen die gleichen 20 L-Aminosäuren (= proteinogene Aminosäuren, d.h. Bausteine der Proteine) 3 haben einen identischen genetischen Code (Codesonne, Proteinbiosynthese) Aminosäuresequenzanalyse des Proteins Cytochrom c verschiedener Arten DNA-DNA- Hybridisierung Abweichung der Aminosäuren vom menschlichen Cytochrom c DNA- Sequenzierung. Buchstabencodes der Aminosäuren Ala/A Alanin Arg/R Arginin Asn/N Asparagin Cys/C Cystein Gln/Q Glutamin Glu/E Glutaminsäure Gly/G Glycin His/H Histidin Ile/I Isoleucin Leu/L Leucin Lys/K Lysin Met/M Methionin Phe/F Phenylalanin Pro/P Prolin Ser/S Serin Thr/T Threonin Trp/W Tryptophan Tyr/Y Tyrosin Mensch GDVEKGK KIFIMK C S Q CHTVEKG G KHKT G P NLH G Schimpanse G DVEK GK KIFIMKC S Q CHTVEKG GK HKTG PNL HG ….. Kaninchen G D V E K G K K I F V Q K C A Q CHTV EKG GK HKTG PNL HG Drosophila G D VEK G K KLF V Q R C A Q CHTVE AGG K H K V G P NLHG .: Definition ,,Die Aminosäuresequenzanalyse ist eine molekularbiologische Methode, bei der die Anordnung der Aminosäuren in bestimmten Proteinen mehrere Arten miteinander verglichen werden. Anhand ihrer Unterschiede lassen sich Rückschlüsse auf die Evolution & die Entwicklung von Lebewesen ziehen." Funktion Das Verfahren basiert auf der Annahme, dass alle Lebewesen von einem einzigen, gemeinsamen Vorfahren abstammen. Demnach ähneln sich auch die Aminosäuresequenzen der gleichen Proteine bei unterschiedlichen Arten. Daraus lässt sich das Prinzip ableiten: Je mehr Sequenzen zweier Arten übereinstimmen, desto kürzer ist die Zeitspanne,...
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die seit der Entstehung der Arten aus gemeinsamen Vorfahren vergangen ist & desto näher sind sie verwandt. Je mehr Unterschiede/Mutationen in den Sequenzen vorliegen, desto weiter sind die Arten stammesgeschichtlich voneinander entfernt. Ablouf Entnahme von jeweils einer Probe eines oder mehrerer geeigneter* Proteine von den zu untersuchenden Arten Vergleich der Sequenzen (Unterschiede deuten auf Mutationen hin) 3 Erstellung von Stammbäumen & Abschätzung des Verwandtschaftsgrades Beispiel (siehe Abbildung): Unseren. nahen Verwandtschaftsgrad mit den Schimpansen erkennen wir daran, dass es eine 100%-ige Übereinstimmung der Aminosäuresequenzen des Cytochrom-c-Proteins zwischen ihnen & uns Menschen gibt. Zwischen den Menschen und den meisten anderen Wirbeltieren dagegen gibt es mehrere vertauschte Aminosäuren & die Sequenz stimmt im Durchschnitt zu 75% überein. *Um die Aminosäuresequenzanalyse erfolgreich durchzuführen, sind Proteine mit bestimmten Eigenschaften notwendig. Das Protein Cytochrom c übernimmt eine elementare Funktion bei der Zellatmung. Es ist besonders geeignet, da es für alle Lebewesen mit einem aeroben Stoffwechsel lebensnotwendig ist & nur eine vernachlässigbare Zahl an Mutationen aufweist. Die Evolutionsrate des Proteins ist relativ konstant. Demnach hat es ungefähr alle 24 Millionen Jahre einen Aminosäureaustausch gegeben. Auf dieser Grundlage können Stammbäume erstellt werden. Mittels der molekularen Uhr wird dazu der Zeitpunkt der Aufspaltung zweier Arten von einem gemeinsamen Vorfahren abgeschätzt. Vorteil Nachteil Vor- 3 Nachteile der Methode Berücksichtigung der Genexpression Unpräzise, da verschiedene Tripletts dieselbe Aminosäure codieren können & stumme Mutationen nicht sichtbar sind
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die seit der Entstehung der Arten aus gemeinsamen Vorfahren vergangen ist & desto näher sind sie verwandt. Je mehr Unterschiede/Mutationen in den Sequenzen vorliegen, desto weiter sind die Arten stammesgeschichtlich voneinander entfernt. Ablouf Entnahme von jeweils einer Probe eines oder mehrerer geeigneter* Proteine von den zu untersuchenden Arten Vergleich der Sequenzen (Unterschiede deuten auf Mutationen hin) 3 Erstellung von Stammbäumen & Abschätzung des Verwandtschaftsgrades Beispiel (siehe Abbildung): Unseren. nahen Verwandtschaftsgrad mit den Schimpansen erkennen wir daran, dass es eine 100%-ige Übereinstimmung der Aminosäuresequenzen des Cytochrom-c-Proteins zwischen ihnen & uns Menschen gibt. Zwischen den Menschen und den meisten anderen Wirbeltieren dagegen gibt es mehrere vertauschte Aminosäuren & die Sequenz stimmt im Durchschnitt zu 75% überein. *Um die Aminosäuresequenzanalyse erfolgreich durchzuführen, sind Proteine mit bestimmten Eigenschaften notwendig. Das Protein Cytochrom c übernimmt eine elementare Funktion bei der Zellatmung. Es ist besonders geeignet, da es für alle Lebewesen mit einem aeroben Stoffwechsel lebensnotwendig ist & nur eine vernachlässigbare Zahl an Mutationen aufweist. Die Evolutionsrate des Proteins ist relativ konstant. Demnach hat es ungefähr alle 24 Millionen Jahre einen Aminosäureaustausch gegeben. Auf dieser Grundlage können Stammbäume erstellt werden. Mittels der molekularen Uhr wird dazu der Zeitpunkt der Aufspaltung zweier Arten von einem gemeinsamen Vorfahren abgeschätzt. Vorteil Nachteil Vor- 3 Nachteile der Methode Berücksichtigung der Genexpression Unpräzise, da verschiedene Tripletts dieselbe Aminosäure codieren können & stumme Mutationen nicht sichtbar sind