Das Bakteriengenom





Lerneinheit 2: Abgrenzung von Genkategorien

Wie man eine Genkarte liest
Übung

In dieser Lerneinheit werden Sie sich mit der TIGR-Datenbank befassen; sie enthält die Sequenz des gesamten Genoms der vielleicht kleinsten lebenden Zelle mit dem Namen Mycoplasma genitalium. Die Datenbank ist so aufgebaut, dass man die Information auf unterschiedliche Weise abrufen kann, und in dieser Lerneinheit werden Sie anhand verschiedener Übungen und Beispiele lernen, wie man sie nutzt. Beschäftigen Sie sich ohne zu zögern mit allem, worauf Sie aufmerksam werden..., viel Spaß!



Vorbereitung:
Drucken Sie sich das Arbeitsblatt der Lerneinheit 2 aus. Schreiben Sie in das gedruckte Exemplar die Antworten auf die Fragen, auf die Sie beim Durchlesen der Lerneinheit stoßen. Sie werden auch eine gewisse Zeit brauchen, um sich mit verschiedenen Teilen der TIGR-Datenbank vertraut zu machen, sie zu erkunden und Daten zu sammeln.




Verwendung von Kategorien
1. Teilen Sie die folgenden Haushaltsgegenstände mit Hilfe des Arbeitsblattes zur Lerneinheit 2 in Kategorien ein (und stellen Sie dazu beliebig die Kategorien auf, die Sie brauchen).
    Hut __________________
    Computer __________________
    Schuh __________________
    Stuhl__________________
    Buch __________________
    Toaster__________________
    Hemd__________________
    Diskette__________________
    Brot __________________
    Fernsehgerät__________________
    Bett__________________
Wahrscheinlich haben Sie Kategorien wie "Kleidungsstücke" oder "elektrische Geräte" aufgestellt. Einige Gegenstände lassen sich auf unterschiedliche Weise in Kategorien einteilen: Der eine ordnet Diskette und Brot vielleicht in die Kategorie der "hineinsteckbaren" Gegenstände ein (weil man den einen in den Computer und den anderen in den Toaster stecken kann). Aber wahrscheinlich ist diese Kategorie nicht besonders nützlich. Was haben Sie mit diesen Gegenständen gemacht?

2. Die gleiche Notwendigkeit einer Kategorieneinteilung besteht auch, wenn man sich die Produkte der Gene in einer Zelle ansieht. Jedes Genprodukt hat eine ganz bestimmte Funktion. Einige Beispiele:

    Ein Enzym, das den Abbau des Zuckers Glucose zur Herstellung von ATP katalysiert.
    Ein Enzym, das die Aminosäure Serin synthetisiert.
    Ein Protein, mit dessen Hilfe Milchzucker (Lactose) die Zellmembran passieren kann.
    Ein Enzym, das an einer DNA-Matrize ein RNA-Molekül herstellt.
    Ein Enzym, das an der Replikation eines DNA-Moleküls beteiligt ist.
    Eine Transfer-RNA, die eine Aminosäure zu den Ribosomen transportiert.
    Ein kleines Protein, welches das Gewebe des Wirtes abbauen kann, wenn der Organismus ein Krankheitserreger ist und heranwächst.

Genau wie für die Haushaltsgegenstände, so können wir auch für diese und andere Proteine verschiedene Kategorien aufstellen. Um den biochemischen Apparat der Zellen auf diese Weise einzuteilen, benutzt man in der Wissenschaft 15 Kategorien. Ganz gleich, wie viele Gene eine Zelle besitzt (wie gesagt: selbst in der kleinsten Zelle dürften es noch rund 580 sein), immer sollte man sie in eine dieser Kategorien einordnen können:

  1. Biosynthese von Aminosäuren
  2. Biosynthese von Cofaktoren, prosthetischen Gruppen und Trägermolekülen
  3. Zellhülle mit Membran, Zellwand und anderen Oberflächenstrukturen
  4. Zellvorgänge wie Zellteilung, Tötung von Zellen und andere
  5. Zentraler Intermediärstoffwechsel: Enzyme für die Umsetzung und Synthese vieler biochemischer Zwischenstufen
  6. Energiestoffwechsel
  7. Fettsäure- und Phospholipidstoffwechsel
  8. Purine, Pyrimidine, Nucleoside und Nucleotide
  9. Regulationsfunktionen
  10. Replikation:
    Synthese, Reparatur und Abbau von DNA
  11. Transkription:
    Synthese, Modifikation und Abbau von RNA
  12. Translation:
    Bestandteile des Apparates zur Proteinsynthese
  13. Transport- und Bindeproteine:
    Bestandteile für den Substanztransport durch Zellmembranen
  14. Andere Kategorien:
    ein "Gemischtwarenladen" für Funktionen, die nicht in die zuvor genannten Kategorien passen
  15. Hypothetische Funktionen:
    Kategorie für Gene, die man aufgrund der Sequenzierung mit dem Computer vorhersagen kann, die aber biochemisch nicht identifiziert wurden

Ordnen Sie mit Hilfe des Arbeitsblattes für die Lerneinheit 2 alle zuvor auf geführten Bestandteile in einer dieser Kategorien ein (wenn etwas nicht zu passen scheint, weisen sie es der Kategorie "andere" zu). Der erste Punkt auf der Liste, das Enzym für den Abbau des Zuckers Glucose zur Herstellung von ATP, ist beispielsweise am Energiestoffwechsel beteiligt und gehört demnach in die Kategorie 6.

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