Das Bakteriengenom






Lerneinheit 2: Abgrenzung von Genkategorien
Wie man eine Genkarte liest

Die folgende Abbildung zeigt einen kleinen Teil der Genkarte von Mycoplasma genitalium. In Kürze werden wir uns - vorausgesetzt, Sie haben einen Internetanschluss - die gesamte Karte ansehen. Aber zunächst wollen wir uns ein paar Minuten lang mit der Frage befassen, wie man sie liest.

Erstens sollte man sich merken, dass Gene mit Nummern bezeichnet werden: 001, 002, 003 usw. Da es sich um eine ringförmig Genkarte handelt, ist die Entscheidung, wo man mit der Nummerierung beginnt, ein wenig willkürlich; einer allgemeinen Übereinkunft zufolge bezeichnet man das erste Gen, das rechts vom Replikationsursprung liegt, als 001.

Zweitens muss man daran denken, dass Gene unterschiedlich lang sind. Die Länge der einzelnen Pfeiler entspricht der Zahl der Basen (der Maßstabsbalken zeigt einen DNA-Abschnitt von 1000 Basenpaaren, eine Einheit, die man auch als Kilobase bezeichnet; sie ist ein nützliches Maß für die Größe von DNA, denn die meisten Gene messen höchstens ein paar Kilobasen). Je länger das Gen ist, desto mehr Aminosäuren enthält das zugehörige Protein.

Drittens ist auf die Richtung der Pfeile zu achten: Sie gibt an, welcher der beiden DNA-Stränge der "Sinnstrang" ist. Wenn Sie nicht genau wissen, was das bedeutet, befassen Sie sich bitte mit dem Abschnitt "Welcher Strang trägt den Sinn?"

Es ist wichtig, dass die RNA, die später für den Zusammenbau des Proteins sorgt, vom richtigen Strang der DNA abgelesen wird. Um uns dieses Prinzip klarzumachen, greifen wir auf eine Analogie aus der deutschen Sprache zurück: Normale und spiegelbildliche Wörter sollen als Entsprechung für den Sinn- und Antisinn-Strang der DNA dienen. Stellen wir uns einmal vor, ein Bankräuber würde dem Kassierer einen Zettel mit folgender Aufschrift reichen:

Die Reaktion wäre ein höchst verdutzter Blick. Etwas Entsprechendes würde auch geschehen, wenn die Information vom falschen Strang der DNA abgelesen wird: Die Zelle könnte die Anweisung nicht verstehen.

Die folgende Nachricht dagegen wird eindeutig zu Konsequenzen führen:

Man kann die Analogie noch einen Schritt weiter treiben und eine doppelsträngige Nachricht konstruieren. Dann enthält ein Strang die normalen Wörter, der andere ihr Spiegelbild. Bei der folgenden doppelsträngigen Nachricht zum Beispiel ist der Inhalt im oberen Strang lesbar:

Die gleiche Struktur mit der lesbaren Nachricht im unteren Strang sieht so aus:

An jeder einzelnen Stelle ergibt nur ein Strang Sinn. Aber diese Funktion kann wechseln, sodass der Inhalt sich einmal im oberen und einmal im unteren Strang befindet:

Der Vergleich mit der DNA trifft nicht hundertprozentig zu, denn die komplementären DNA-Stränge sind nicht spiegelbildlich gebaut. Aber das Prinzip, dass an jeder Stelle nur ein Strang die Information trägt, trifft auf die DNA ebenso zu wie auf unser Beispiel mit den Wörtern. Betrachten wir zum Beispiel diesen Abschnitt der Genkarte:

Hier weisen alle Gene nach rechts, und das bedeutet, dass der Sinn bei allen im oberen und nicht im unteren Strang liegt. Ist die Information im anderen DNA-Strang codiert, wird der Pfeil nach links wie in dem folgenden Stück des Genoms zeigen.

Man beachte, dass die Gene 029 und 030 nach links weisen und demnach vom anderen Strang abgelesen werden als die nach rechts orientierten Gene.

Weiterhin ist die Farbe von Bedeutung. Am unteren Ende der vollständigen Genkarte ist folgende Farbkennzeichnung aufgeführt:




Jede Genkategorie ist in einer anderen Farbe dargestellt. Alle gelb markierten Gene sind an der Replikation (der Verdoppelung der Zell-DNA) beteiligt. Grün gekennzeichnete Gene haben mit dem Energiestoffwechsel zu tun, und so weiter. Gene, deren Funktion man bisher nicht kennt, haben überhaupt keine Farbe.

Damit sind wir am Ende unserer Einleitung. Sie sollten jetzt in der Lage sein, sich mit der Genom-Datenbank zu befassen. Alle jetzt folgenden Inhalte sind auch auf dem Arbeitsblatt zur Lerneinheit 2 enthalten; wenn Ihnen dieses in gedruckter Form vorliegt und wenn Sie über einen Internetanschluss verfügen, können Sie sich nun zur Datenbank für M. genitalium begeben. Sie brauchen nicht mehr zu dieser Seite zurückzukehren, um sich jeweils mit der nächsten Frage zu beschäftigen.

Next