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Hummeln

Selbstlernkurs Aminosäuresequenzanalyse

Erst lesen: Grundlagen

Aus der Aminosäuresequenz eines Proteins kann man Rückschlüsse auf das Erbgut ziehen. Denn in der DNA ist mit Hilfe des genetischen Codes der Aufbau des Proteins verschlüsselt abgespeichert.

Kennt man also den Aufbau eines Proteins = die Aminosäuresequenz, und vergleicht diese mit der Proteinsequenz eines anderen Organismus, so kann man ermitteln, wie ähnlich die DNA der beiden Lebewesen ist bzw. wie nah sie miteinander verwandt sind. Daraus entwickelt man dann einen Stammbaum. Die Voraussetzung ist, dass man natürlich das gleiche Protein bei beiden Organismen untersucht.

1. Aufgabe: Der Kontext: Im Alter besser lernen als in jungen Jahren

Lies dir diese Entdeckung von Wissenschaftlern durch und kehre dann für die nächste Aufgabe zurück:
Wenn die Alten besser lernen als die Jungen

 

2. Aufgabe: Ermitteln der Aminosäuresequenz der Acetylcholinesterase

Das National Center for Biotechnology Information (NCBI) in den USA sammelt die Aminosäuresequenzen aller möglichen Proteine. Besuche die Webseite und suche nun nach der Sequenz der Acetylcholinesterase, indem du den Gennamen „Acetylcholinesterase“ und den Organismus als lateinischen Namen eingibst.

Screenshot NCBI - Suchformular

In den Suchergebnissen notierst du dir die „Accession“ Nummer, hier also AAG43568.1

Screenshot NCBI - Accession Nummer notieren, hier also AAG43568.1

Führe diese Aufgabe mit den folgenden Tieren durch:

  1. Apis mellifera (Honigbiene)
  2. Drosophila melanogaster (Fruchtfliege)
  3. Leptinotarsa decemlineata (Kartoffelkäfer)
  4. Mus musculus (Hausmaus)
  5. Homo sapiens (du)
  6. [evtl. noch dein Lieblingstier, recherchiere vorher nach seinem lateinischem Namen z.B. bei Wikipedia (Link öffnet sich in neuem Fenster).]

3. Aufgabe: Anzeigen der Aminosäuresequenzen

Lasse dir nun die Aminosäuresequenzen vergleichend anzeigen. Öffne dazu die Software COBALT (Link öffnet in neuem Fenster), tippe untereinander alle Accession-Nummern ein und drücke dann auf „Align„:

Screenshot NCBI - Vergleichen der Sequenzen. Dazu Accession Nummer eingeben und "align" wählen.

Nach kurzer Wartezeit siehst du die Aminosäuresequenz als Buchstabenfolge.

Screenshot NCBI - die Aminosäuresequenz

Jeder Buchstabe steht für eine Aminosäure (Wenn du wissen möchtest, wofür welcher Buchstaben steht, hier klicken). Jeder Strich steht für eine fehlende Aminosäure – bei manchen Tieren ist die Acetylcholinesterase eben länger, bei manchen kürzer. Die Zahlen stehen für die 1., 2., 3. usw. Aminosäure in der Kette.

4. Aufgabe: Ermitteln des Stammbaums

Du kannst nun hingehen und die Unterschiede zwischen den einzelnen Sequenzen ermitteln. Es gibt dazu eine Software, die das für dich erledigt und das Resultat direkt in einem Stammbaum darstellt. Die Zahl der Unterschiede zeigt die Software nicht als Zahl an, sondern zeigt die Nähe der Verwandtschaft durch die Länge der Linien an.
Klicke für den Stammbaum nun oben links auf „Phylogentic tree„.

Screenshot NCBI - Erstellen eines Stammbaums, indem du auf "Phylogenetic Tree" klickst

5. Aufgabe: Deine Schlussfolgerungen

a) Übernimm eine Skizze des Stammbaums in dein Heft und finde eine sinnvolle Überschrift.
b) Erläutere die untersuchten Verwandtschaftsverhältnisse.
c) Begründe die Sinnhaftigkeit solcher Untersuchungen für die Alzheimer-Forschung.


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Autor: Cornel van Bebber | Datum: 20. Februar 2012 - 12:29 Uhr | Update: 9. März 2012 - 22:42 Uhr | Kommentare: 2

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Autor: Cornel van Bebber
Autor und Administrator dieser Seiten seit 1998. Rheinländer, Studium Chemie und Biologie. Entdeckte die Hummeln durch das Hummelbuch von v. Hagen. Mehr zur Entstehungsgeschichte dieser Seite. Google+: Cornel van Bebber
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2 Kommentare

  1. christiane | | Link zum Kommentar

    In den Suchergebnissen tauchen bei jedem Link andere Accession-Nummern auf. Im Beispiel wurde die 6. ausgewählt. Wieso – und wie stelle ich sicher, dass ich bei den anderen eine Vergleichbare wähle?

    Antworten
     
    • Cornel van Bebber | | Link zum Kommentar

      Es gibt eben auch bei Honigbienen und anderen Tieren Variation – und demzufolge auch unterschiedliche AS-Sequenzen. Daher listet die Suchmaschine viele Ergebnisse auf. Da es sich aber immer um das gleiche Enzym handelt, sind die Unterschiede nicht groß. Als Alternative könnten Sie von jedem Organismus mehrere verschiedene Sequenzen nutzen, doch würde sich der Stammbaum dadurch nur vergrößern.
      Da jeder Schüler wahrscheinlich andere Nummern der Suchergebnisse nutzt, können die resultierenden Stammbäume etwas unterschiedlich sein – eine gute Gelegenheit auf die Bedeutung der Variation hinzuweisen.

      Antworten
       

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