2. Teilstücke berechnen - Lifescience
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Frühjahrsprogramm 2008 DNA: Bausteine des Lebens Konzeption und Kursleitung: Pascale Ohnsorg Philipp Taxböck Michael Röthlisberger Organisation: Dr. Peter Jann Begrüssung, Rückblick Theorie Restriktionsenzyme Ansetzen des Verdaues Auswertung Experiment mtDNA Kursleiter 3. Teil: Philip Taxböck & Michael Röthlisberger Repetition - DNA Deoxyribonucleic Acid Desoxyribonucleinsäure Restriktionsenzym Restriktion Enzym EcoR1 5`-GAATTC-3` 3`-CTTAAG-5` Dde1 5`-CTNAG-3` 3`-GANTC-5` Bgl1 5`-GCCNNNNNGGC-3` 3`-CGGNNNNNCCG-5` Restriktionsenzyme – Herkunft der Namen Restriktions Bakterium enzym Beschreibung EcoR1 Escherichia coli Darm von Tier und Mensch, gerade Stäbchen Bacillus globigii Harmlos für Menschen, allgegenwärtig in herumfliegendem Staub, Stäbchen Desulfovibrio desulfuricans Sulfat reduzierendes Bakterium, weit verbreitet, gekrümmte Stäbchen Bgl1 Dde1 pUC 19 Plasmid 2686 Basenpaare lang Warum gibt es Restriktionsenzyme? Werner Arber, *1929 in Gränichen Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1978 Warum gibt es Restriktionsenzyme? Warum gibt es Restriktionsenzyme? 2 Pause Wie gross werden die Fragmente sein? DNA-Plasmid pUC-19 XXX 1. Schnittstelle bestimmen Eco RI: 396 Bgl I: 245,1813 Dde I: 171,1081,1490, 1656, 2196, 2622 2. Teilstücke berechnen Plasmid puc 19 0 Gesamtlänge 2686 bp 2686 500 1000 Etc. ... 2. Teilstücke berechnen Plasmid puc 19 Eco RI: 396 0 2686 396 500 1000 Gesamtlänge 2686 bp 2. Teilstücke berechnen Plasmid puc 19 Eco RI: 396 0 Eine Schnittstelle 2686 396 500 Ein Fragment 1000 Länge des Fragmentes: ??? Gesamtlänge 2686 bp 2. Teilstücke berechnen Plasmid puc 19 Eco RI: 396 0 Eine Schnittstelle 2686 396 500 Ein Fragment Gesamtlänge 2686 bp 1000 Länge des Fragmentes: ??? 2. Teilstücke berechnen Plasmid puc 19 Eco RI: 396 0 Eine Schnittstelle Ein Fragment 2686 Gesamtlänge 2686 bp 396 500 1000 Länge des Fragmentes: 2686 bp 2. Teilstücke berechnen Plasmid puc 19 Bgl I: 245,1813 0 Zwei Schnittstellen 2686 245 500 Zwei Fragmente 1813 Länge der Fragmente: 1000 Gesamtlänge 2686 bp 2. Teilstücke berechnen Plasmid puc 19 Bgl I: 245,1813 0 Zwei Schnittstellen 2686 Gesamtlänge 2686 bp 245 500 Zwei Fragmente 1813 1000 Länge der Fragmente: 1118, 1568 2. Teilstücke berechnen Dde I:171,1081, 26220 1490,1656, 2196, 2622 2686171 Drei Schnittstellen Drei Fragmente 2196 1656 1490 Plasmid puc 19 Gesamtlänge 2686 bp 500 1000 1081 Länge der Fragmente: 166, 235, 409, 426, 540, 910 Bakterien produzieren menschliches Insulin Eine der ersten Anwendungen der Gentechnologie Ein Beispiel aus der Praxis: Das Insulin Nach dem Essen: Blutzuckerspiegel Insulin wird von der Bauchspeicheldrüse hergestellt Der Zuckergehalt im Blut sinkt, da Körperzellen den Zucker durch aufnehmen und verarbeiten (Energiegewinnung) Bei fehlendem oder funktionslosem Insulin: Blutzuckerspiegel bleibt - Durst - Sehstörungen - Harndrang - Infektionen - Müdigkeit - Gewichtsverlust - Kraftlosigkeit - Koma Insulin Ein Beispiel aus der Praxis: Das Insulin Gegen die Zuckerkrankheit gab es Anfang des 20. Jahrhunderts kein anderes Mittel als Hungern. Ein Beispiel aus der Praxis: Das Insulin Frederick Banting hat als erster Forscher Insulin aus den Bauchspeicheldrüsen von Hunden gewonnen mtDNA-Experiment: Ueberblick -Mundschleimhaut gewonnen -mitochondriale DNA (mtDNA) isoliert -Gezielt eine sehr individuelle Region der mtDNA vervielfältigt („HVR1“) -Vervielfältigte Sequenzen gelesen Analyse der Sequenzen mtDNA-Experiment: Die Sequenzen mtDNA-Experiment: Die Cambridge Reference Sequence -Die mtDNA eines/einer Europäer/in wurde sequenziert, die Sequenz im Jahre 1981 im Fachmagazin „Nature“ publiziert -inzwischen leicht korrigiert -Jede heutige mtDNA Analyse zeigt als Resultat die Abweichungen zu dieser Cambridge Reference Sequence -Die Abweichungen sind spezifisch für bestimmte Völkergruppen mtDNA-Experiment: Völkerwanderung Zwischen 40% und 60% der Europäer (sowie auch die CRS) gehören einer Haplotyp H Subklasse an. mtDNA-Experiment: Die Haplogruppen -Verschiedene Völkergruppen unterscheiden sich also verschieden stark von der Cambridge Reference Sequence (H2b) -Die Unterschiede bestehen in verschiedenen Basen-Varianten an bestimmten Stellen in der mtDNA-Sequenz -Untersucht man alle diese Stellen, kann man aus der Kombination dieser Varianten seine „Haplogruppe“ ablesen -Unsere Analyse reicht nur für einige dieser Stellen, deshalb können wir unsere mtDNA nicht sicher einer Haplogruppe zuteilen, sondern nur ungefähr mtDNA-Experiment: Sequenzunterschiede D-Loop mit hypervariabler Region 1 (HVR1) mtDNA: 16569 bp …AGTCGTAGTCGGTAACTGA… C T mtDNA-Experiment: Sequenzanalyse in silico mtDNA-Experiment: Resultate Position Cambridge 16278 C T 16291 C T 16294 C T 16296 C T 19391 T C 16362 T Pers. X C Pers. Y Pers. Z mtDNA-Experiment: Vergleich der eigenen Daten -z.B. www.mitosearch.com Oder www.genpat.uu.se/mtDB/ www.isogg.org/famousdna.htm mtDNA-Experiment: Resultate Position Cambridge 16278 C T 16291 C T 16294 C T 16296 C T 19391 T C 16362 T Haplogrou p Pers. X Pers. Y Pers. Z C H? H? ?? Phylogenie - Stammbäume ausgestorben Gibbons Orang Utan Gorilla Schimpanse Mensch 24 –14 mya ausgestorben Heute Gibbons Orang Utan Gorilla Schimpanse Mensch ausgestorben 24 –14 mya Heute Gibbons Orang Utan Gorilla 20 - 18 Schimpanse 12,5 Mensch 9-6 8-5 ATTT ATTG AATA AAAA ATTT ATTG AATA AAAA Outgroup ATTT ATTG AATA AAAA TTTT Verschiedene Homo - Arten Charles Darwin Beispiel Adaptive Radiation Charles Darwin Vater der Evolutionstheorie ‘On the Origin of Species‘ Beispiel Adaptive Radiation - Entwicklung verschiedener Schnabelformen - an verschiedene Nahrungsnischen angepasst Beispiel Adaptive Radiation Knospen, Samen, Früchte Blätter Samen, Kerne, Früchte Insekten und Raupen Beispiel Phylogenetik 19 11 Skabiose Drei unabhängige Verbreitungsgebiete 8+1 Scabiosa s. str. S. columbaria. Figure 1: Simplified map of the 3 main distribution centers of Scabiosa s. str. and the number of species. Wo ist der Ursprung ? Beispiel Phylogenetik - Genmaterial sammeln - Molekularer Stammbaum - Eine morphologisch ‘primitivere‘ Art als Referenz - Verwandtschaftsanalyse - Herkunft: Europa / Naher Osten Wanderung nach Afrika und Asien (Erdgeschichte) Skabiose Molekulare Uhr Great moments in evolution Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
