Was sind homologe Strukturen? Wie unterscheidet sich Homologie von Analogie auf struktureller und molekularer Ebene?
Homologe Strukturen: Merkmale mit gemeinsamem evolutionärem Ursprung, aber unterschiedlicher Funktion (z.B. Beine beim Pferd vs. Flossen beim Wal)
Analoge Strukturen: Strukturen mit ähnlicher/ gleicher Funktion, aber keinem gemeinsamem Ursprung; unabhängig voneinander entwickelt (z.B. Flügel bei Vögeln/ Insekten)
Erläutern Sie Darwins Beobachtungen und die daraus gezogenen Folgerungen.
Beobachtungen:
Organismen produzieren mehr Nachkommen, als langfristig überleben können
Populationen bleiben in ihrer Größe relativ stabil
Nur begrenzte Ressourcen
Individuen innerhalb einer Population sind nicht identisch (Variation)
Ein Teil dieser Unterschiede ist erblich (Erblichkeit)
Folgerungen:
Es besteht ein Wettbewerb um Ressourcen, Raum und Nahrung
Einige Individuen erben Eigenschaften, die ihre Überlebens- und Fortpflanzungschancen erhöhen
Auf welche molekularen Eigenschaften kann natürliche Selektion wirken? Nennen Sie vier Beispiele und erläutern Sie kurz deren Bedeutung für den biologischen Erfolg.
Enzymaktivität (z.B. für Energiegewinn)
Proteinstabilität (Resistenz ggü. z.B. Denaturierung, Hitze)
Bindungsstärke (erhöht Effizienz der Proteininteraktion)
Menge eines Proteins
Moleküle mit besserer Funktion erhöhen den biologischen Erfolg!
Warum sind Variation und Erblichkeit notwendige Voraussetzungen für Evolution?
Ohne Variation keine Unterschiede, auf die Selektion wirken könnte
Ohne Erblichkeit keine Möglichkeit, vorteilhafte Merkmale an Nachkommen weiterzugeben
Wozu wird die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) eingesetzt? Nennen Sie die drei Grundschritte der PCR.
PCR: “Polymerase Chain Reaction”
-> Verfahren zur Vervielfältigung kurzer DNA-Fragmente, um diese im Anschluss untersuchen zu können
Grundschritte:
Denaturierung der DNA mittels Hitze (Auftrennung des Doppelstrangs)
“Primer-Annealing”: Anlagerung von RNA-Primern an die DNA-Einzelstränge
Elongation der DNA mittel DNA-Polymerase
Beschreiben Sie das grundlegende Prinzip der Sanger-Sequenzierung.
“Kettenabbruchreaktion”
Zu sequenzierende DNA wird mit fluoreszenzmarkierten ddNTPs (Didesoxyribonukleosidtriphosphaten), normalen dNTPs und Primern in ein Reagenzglas gegeben
ddNTPs besitzen kein 3’ OH: führt zu Kettenabbruch während Replikation
Entstehende DNA-Fragmente werden separiert und mittels Elektrophorese ausgelesen
Was bedeutet eine hohe Sequenzähnlichkeit zwischen zwei Proteinen?
Die beiden Proteine besitzen höchstwahrscheinlich einen gemeinsamen evolutionären Ursprung und erfüllen eine ähnliche Funktion im Körper (Homologie).
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