Betrachten Sie im Internet die vollständige Genkarte von Mycoplasma genitalium. Ermitteln Sie die Antworten auf die folgenden Fragen. (Anmerkung: Wahrscheinlich ist die Karte so groß, dass sie nicht ganz auf Ihren Bildschirm passt. Sie werden sie mit den Rollbalken unten und rechts in Ihrem Browserfenster verschieben müssen. Je nach Größe Ihres Monitors können Sie unter Umständen das Fenster anders einstellen und einen größeren Teil seiner Fläche nutzen.)

3. Schreiben Sie die Antworten auf die folgenden Fragen in das Arbeitsblatt für die Lerneinheit 2.

Sind alle Gene gleich groß? ____

Welches ist das größte Gen, das Sie finden können? ________(Führen Sie es mit seiner Nummer auf.)

Welches ist das kleinste Gen, das Sie finden können? ________(Führen Sie es mit seiner Nummer auf.)

(Ein Tip: Sie können auf jeden Pfeil der Genkarte klicken und sich weitere Informationen über das jeweilige Gen anzeigen lassen. Die Differenz zwischen den Positionen von "Ende 5" und "Ende 3" ist die Basenzahl des betreffenden Gens. Ist beispielsweise Ende 5 = 28651 und Ende 3 = 29544, enthält das Gen 29554-28651 = 893 Basen (plus eine - insgesamt sind es 894, denn die Zahlen schließen die erste und letzte Base des Gens ein.)

Welche Schwankungen gibt es bei der Größe? Sind die größten Gene doppelt, fünfmal oder hundertmal so groß wie die kleinsten? (Eine ungefähre Antwort reicht aus.) ________________________

Wenn die Gene sehr unterschiedlich groß sind, könnte unsere anfängliche Berechnung von 580 "durchschnittlichen" Genen ziemlich weit daneben liegen. Wieviele Gene sind es wirklich?______

(Ein Tip: Denken Sie daran, dass die Gene in ihrer Reihenfolge nummeriert sind.)

Wie nahe sind wir mit der ursprünglichen Schätzung von 580 Genen den wirklichen Verhältnissen gekommen? ________

4. Liegen alle Gene einer bestimmten Kategorie gehäuft zusammen, oder verteilen sie sich über die gesamte DNA? Greifen wir für unsere Analyse einmal ein paar Kategorien heraus.

(a) Gene, die an der Replikation beteiligt sind, das heißt an der Verdoppelung der Zell-DNA.
(Ein Tip: Diese Gene sind in der Tabelle der Kategorien gelb gekennzeichnet.)
Sehen Sie die Tabelle durch.

Liegen sie gehäuft in einem bestimmten Bereich, verteilen sie sich zufällig, oder bilden sie mehrere Ansammlungen?___________________

Wenn Ansammlungen vorhanden sind: Wie groß ist die maximale Zahl der Gene einer einzigen Kategorie, die gehäuft zusammen liegen?___________________

(b) Gene, die an der Translation mitwirken und Bestandteile des Apparates für die Proteinherstellung codieren.
Diesmal gibt es keinen Tip. Sie müssen es allein schaffen.

 Liegen sie gehäuft in einem bestimmten Bereich, verteilen sie sich zufällig, oder bilden sie mehrere Ansammlungen?___________________

Wenn Ansammlungen vorhanden sind: Wie groß ist die maximale Zahl der Gene einer einzigen Kategorie, die gehäuft zusammen liegen?___________________

Welche Funktion haben die Gene in dieser Gruppe? ________________
Ein Tip: Klicken Sie auf mehrere Pfeile und sehen Sie sich die Beschreibung der Gene an.)

(c) Gene, die am Energiestoffwechsel mitwirken, dem Abbau der Nährstoffe, durch den die Zelle Energie gewinnt.

Liegen sie gehäuft in einem bestimmten Bereich, verteilen sie sich zufällig, oder bilden sie mehrere Ansammlungen?___________________

Wenn Ansammlungen vorhanden sind: Wie groß ist die maximale Zahl der Gene einer einzigen Kategorie, die gehäuft zusammen liegen?___________________

5. Werden die meisten Gene nur von einem der beiden DNA-Stränge codiert?

Das heißt: Weisen die Pfeile in ihrer Mehrzahl nach rechts oder nach links? _________

Wenn beide Stränge genutzt werden: Beobachtet man eine Häufung, das heißt, weisen die Gene in einer bestimmten Region des Genoms bevorzugt nach links oder nach rechts?______________________________________

Gibt es Gene, die sich überlappen? ___________

6. Welches ist der häufigste Typ von Genen? Das ist gleichbedeutend mit der Frage: Für welche Tätigkeiten hat die Zelle den umfangreichsten Apparat? Um sie zu beantworten, könnte man die Pfeile in den verschiedenen Farben zählen. Es gibt aber auch einen schnelleren Weg: Betrachten Sie die Liste der Kategorien am unteren Ende der Tabelle; sie sieht folgendermaßen aus:

 Welche Kategorie umfasst die meisten Gene? ___________

Was ist nach Ihrer Ansicht der Grund, dass es in dieser Kategorie so viele Gene gibt? ______________

7. Wie viele Gene konnte man, ganz grob gesagt, nicht identifizieren? ________

Um diese Frage zu beantworten, müssen Sie sich die Kategorie "unbekannt" ansehen. Wenn Sie auf diesen Kasten klicken, erhalten Sie leider keine Liste; Sie müssen selbst die Genkarte durchsehen.

8. Wir hatten angenommen, dass jedes Gen ein Protein codiert. Aber alle Zellen enthalten drei Typen von RNA. Die Messenger-RNA (mRNA) dient zur Herstellung von Proteinen und ist demnach ein vorübergehender Informationsträger, aber die beiden anderen Typen bleiben als stabile Moleküle in der Zelle erhalten.

Einer dieser Typen ist die ribosomale RNA (rRNA), die in den Ribosomen vorkommt. Es gibt drei rRNA-Gene mit den Bezeichnungen 5S-, 16S- und 23S-rRNA.

Wo liegen sie im Genom? _______ (Nennen Sie die nächstliegenden nummerierten Gene.)

Liegen sie gehäuft oder in großen Abständen? _________

Ein weiterer Typ ist die Transfer-RNA (tRNA), eine große Familie kleiner RNA-Moleküle, welche die Aminosäuren zu den Ribosomen transportieren, wo sie dann in die Proteine eingebaut werden. Die zugehörigen Gene sind auf der Karte mit dem Symbol T gekennzeichnet. Es gibt bei diesem Organismus 33 verschiedene Typen von tRNA.

Stellen Sie im Genom fest, ob sie verstreut ___ oder in Gruppen ___ liegen (kreuzen Sie eine Möglichkeit an).

9. Wir haben uns die ganze Zeit vorgestellt, dass jedes Teilchen DNA für etwas kodiert: ein Protein oder eine stabile Art von RNA sowie ribosomale RNA oder transfer RNA. Gibt es DNA, das nicht für Proteine oder RNA kodiert? Schauen Sie auf jede Linie von der Genkarte, und identifizieren Sie die Regionen wo kein Genprodukt angegeben ist. Zum Beispiel in das folgende Diagramm.

Zwischen den Genen 210 und 211 liegt ein Bereich von 1000 Basenpaaren, in dem keine Gene eingetragen sind. In diesem Abschnitt fehlen alle Signale, an denen man Gene erkennt (Start- und Stopcodons, wie sie in Lerneinheit 3 erörtert wurden). Möglicherweise entdeckt ein zukünftiger Wissenschaftler - vielleicht Sie! - für solche Abschnitte eine Funktion. Derzeit ist ihre Funktion ein Rätsel.

Durchsuchen Sie die Karte nach solchen Regionen und schätzen Sie ungefähr ab, welcher Prozentsatz der DNA keine Codierungsfunktion hat: 0%__1%__10%__50%__ 90%__(Wählen Sie eine Möglichkeit).

Lässt Ihr Befund darauf schließen, dass M. genitalium seine DNA sehr effizient oder sehr ineffizient nutzt? ___________