Das Bakteriengenom





Anmerkungen zur Lerneinheit 2:
Abgrenzung von Genkategorien

Antworten auf Frage 1 und 2
Antworten auf Frage 3 und 4
Antworten auf Frage 5 und 6
Antworten auf Frage 7 bis 9
Kommentare

Antworten auf Frage 7 bis 9:
7. Wie viele Gene konnte man, ganz grob gesagt, nicht identifizieren? Von 470 aus der Sequenz abgeleiteten codierenden Abschnitten konnte man 374 (80%) vorläufig identifizieren, das heißt, man konnte ihre Sequenzen mit bereits bekannten Sequenzen anderer Organismen zur Übereinstimmung bringen. Zu 96 Genen (20%) gibt es keine Entsprechung; vermutlich codieren diese Gene ebenfalls Proteine, aber ihre Funktion ist bisher ein Rätsel.

8. Wir hatten angenommen, dass jedes Gen ein Protein codiert. Aber alle Zellen enthalten drei Typen von RNA. Die Messenger-RNA (mRNA) diente 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? Die Gene für die ribosomale RNA (rRNA) liegen gehäuft in einem Bereich zwischen MG139 und MG140; jedes Gen ist nur einmal vorhanden. Das ist ein auffälliger Unterschied zu Tieren und anderen Eukaryoten, bei denen mehrere Millionen Exemplare dieser Gene gehäuft nebeneinander liegen - das ist eine der nützlichen Folgen, wenn für die Evolution eine riesige DNA-Menge zur Verfügung steht!

     Liegen sie gehäuft oder in großen Abständen? Gehäuft.

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 Genomsfest, ob sie verstreut ___oder in Gruppen _X_ liegen (Kreuzen Sie eine Möglichkeit an). Die Gene für die Transfer-RNA (tRNA) liegen ebenfalls gehäuft in mehreren Bereichen, ein paar sind aber auch einzeln verstreut. Wieder einmal stellen wir fest, dass bei Bakterien die Tendenz besteht, ähnliche Gene gehäuft in der gleichen Region anzusammeln.
9. Bisher waren wir davon ausgegangen, dass jedes Stück DNA irgendein Protein oder eine stabile RNA (zum Beispiel ribosomale oder Transfer-RNA) codiert. Gibt es auch DNA, die keine solche Codierungsfunktion hat? Sehen Sie sich die einzelnen Zeilen der Genkarte an und suchen Sie nach Bereichen, in denen kein Gen eingetragen ist. Beispielsweise gibt es in dem folgenden Diagramm

zwischen den Genen 210 und 211 einen 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).

     Durchsuchen Sie die Karten nach solchen Regionen und schätzen Sie ungefähr ab, welcher Prozentsatz der DNA keine Codierungsfunktion hat:

    0% ___ 1% ___10% _X_ 50% ___ 90%___ (Wählen Sie eine Möglichkeit).

     Lässt Ihr Befund darauf schließen, dass M. genitalium seine DNA sehr effizient oder sehr ineffizient nutzt? Bei genauer Überprüfung der Genkarte findet man gelegentlich Bereiche, in denen sich derzeit keine Gene nachweisen lassen; sie machen insgesamt etwa 12 Prozent der DNA aus. Die übrigen 88 Prozent enthalten offenbar Gene, was einer sehr effizienten Nutzung der DNA entspricht. Anders beim Menschen (und anderen Eukaryoten): Hier codieren noch nicht einmal fünf Prozent der DNA Proteine.

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