II - Friedrich-Schiller

Nachklausur zur Vorlesung „Entwicklungsgenetik I“ WS
07/08
Modul:
Matrikel-Nr.:
Vollständiger Name in
Druckbuchstaben (Vorname Nachname):
Jena, 11.04.2008, 10 – 12 Uhr
Unterschrift:
Mit jeder Aufgabe können maximal 5 Punkte erreicht werden. Es gibt 20 Aufgaben,
somit können insgesamt maximal 100 Punkte erreicht werden. Die Klausur gilt als
bestanden, wenn mindestens 50 Punkte erzielt wurden.
Bei Aufgaben, die durch Ankreuzen zu bearbeiten sind, ist immer genau eine
Antwortmöglichkeit richtig. Kreuzen Sie daher bitte immer nur genau eine
Antwortmöglichkeit an; beim Ankreuzen von mehr als einer Antwort, oder beim
Ankreuzen einer der falschen Antworten, wird die jeweilige Aufgabe mit 0 Punkten
bewertet.
Aufgabe Nr.
Punktzahl
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Summe:
Note
Unterschrift:
1. Prüfer
2. Prüfer
Aufgabe 1 (Entwicklung - basics):
1. Entwicklung ist die Summe der artunabhängigen Form- und Funktionsänderungen im
Verlauf der Evolution.
2. Entwicklung besteht aus Morphogenese, Differenzierung und Wachstum.
3. Entwicklung geht oft mit differentieller Genaktivität einher.
4. Das Verhalten einer Zelle während der Entwicklung wird von ihrem Zellkern
gesteuert, kann aber auch von Nachbarzellen und der Umwelt beeinflusst werden.
Welche Aussagen sind richtig (bitte nachfolgend ankreuzen):
° Nur 1.) und 2.)
° Nur 2.) und 3.)
° Alle außer 1.)
° Alle außer 4.)
Aufgabe 2 (Pflanzen und Tiere):
1.) Drosophila melanogaster und Arabidopsis thaliana sind Haplonten, d.h. nur ihre
Zygoten sind diploid.
2.) Pflanzen und Tiere besitzen Zellkerne, aber nur Pflanzen besitzen auch Plastiden.
3.) Die Entwicklung einer Pflanze endet mit der Embryogenese.
4.) Blüten werden bei wildtypischen Pflanzen nur postembryonal gebildet.
Welche Aussagen sind richtig (bitte nachfolgend ankreuzen):
° Nur 1.)
° Nur 2.) und 4.)
° Nur 4.)
° Keine
Aufgabe 3 (Methoden):
1.) Wenn man vom Phänotyp ausgeht und dann das in einer Mutante veränderte Gen
isoliert, dann nennt man diese Art des Vorgehens „Vorwärtsgenetik“.
2.) Wenn man eine interessante cDNA isoliert hat und nach dem Phänotyp einer loss-offunction-Mutante des korrespondierenden Gens sucht, dann ist das ein Beispiel für
„reverse genetics“ („Rückwärtsgenetik“).
3.) Genexpressionsanalysen werden bei Pflanzen oft mittels der Methode der in-situHybridisierung durchgeführt, während dies bei Tieren aufgrund des Fehlens der
Zellwand unmöglich ist.
4.) Homöodomänenproteine binden an CArG-Boxen, was mittels Gelretardierungsassays
studiert werden kann.
Welche Aussagen sind richtig (bitte nachfolgend ankreuzen):
° Nur 1.) und 2.)
° Nur 2.) und 3.)
° Nur 3.) und 4.)
° Keine
Aufgabe 4 (Morphologisches):
1.) Die Identität von Blütenorganen lässt sich oft an der Struktur der epidermalen Zellen
erkennen.
2.) Die Identität der Segmente bei Drosophila melanogaster erkannt man an der Anzahl,
Struktur und Größe der Stomata (Spaltöffnungen).
3.) Bei Drosophila melanogaster entwickeln sich im ersten Thorax-Segment je 1 Paar
Beine und 1 Paar Flügel.
4.) Die Blütenhülle der Tulpe enthält 6 Organe, nämlich 3 Stamina und 3 Karpelle.
Welche Aussagen sind richtig (bitte nachfolgend ankreuzen):
° Nur 1.)
° Nur 1.) und 4.)
° Nur 2.) und 3.)
° Nur 4.)
Aufgabe 5 (Dominanz usw.):
Nachfolgend bezeichnet „+“ ein Wildtyp-Allel und „#“ ein mutantes Allel eines diploiden
Organismus.
1.) Wenn Organismen mit dem Genotyp + + # einen mutanten Phänotyp besitzen, dann ist
„#“ ein gain-of-function-Allel.
2.) Wenn Organismen mit dem Genotyp + + # einen Wildtyp-Phänotyp besitzen, dann ist
„#“ ein loss-of-function-Allel.
3.) Wenn Organismen mit dem Genotyp + # einen Wildtyp-Phänotyp besitzen, dann ist
das mutante Allel dominant gegenüber dem Wildtyp-Allel.
4.) Wenn Organismen mit dem Genotyp + # einen mutanten Phänotyp besitzen, dann ist
das mutante Allel rezessiv gegenüber dem Wildtyp-Allel.
° Nur 1.) und 2.)
° Nur 3.) und 4.)
° Alle außer 4.)
° Alle
Aufgabe 6 (Haploinsuffizienz):
„loss-of-function-Allele sind immer dominant.“ Geben Sie bitte nachfolgend an, ob diese
Behauptung stimmt, und begründen Sie Ihre Antwort:
Aufgabe 7 (Homöosis):
1.) Den Begriff „Homöosis“ etablierte Friedrich Schiller, der Autor der „Räuber“, am
Beispiel gefüllter Rosen.
2.) „Something is changed into the likeness of something else“ ist die von Bateson (1894)
verwendete Definition für „Homöopathie“.
3.) Es gibt homöotische Mutanten, bei denen der Phänotyp nicht nach den Mendelschen
Regeln vererbt wird.
4.) Mutante Allele homöotischer Gene sind bei Tieren und Pflanzen stets rezessiv.
Welche Aussagen sind richtig (bitte nachfolgend ankreuzen):
° Nur 1.) und 2.)
° Nur 1.) und 4.)
° Nur 3.)
° Nur 4.)
Aufgabe 8 (MADS):
1.) MADS-Box-Gene verdanken ihren Namen den vier „Gründungsmitgliedern“ MIA
(M), ACDC (A), DURAN DURAN (D) und SUPERTRAMP (S).
2.) MADS-Domänen-Proteine besitzen keine DNA-Bindedomäne, sondern werden
indirekt mittels Histon-Deacetylasen an DNA gebunden.
3.) In Arabidopsis werden MADS-Box-Gene nur in der Blüte exprimiert.
4.) Drosophila besitzt keine MADS-Box-Gene.
Welche Aussagen sind richtig (bitte nachfolgend ankreuzen):
° Nur 1.) und 2.)
° Nur 3.)
° Nur 4.)
° Keine
Aufgabe 9 (MADS & Homöo):
1.) Nicht alle MADS-Box-Gene sind homöotische Gene, und nicht alle homöotischen
Gene sind MADS-Box-Gene.
2.) Alle Homöobox-Gene sind HOX-Gene, aber nicht alle Homöobox-Gene sind
homöotische Gene.
3.) Tiere besitzen Homöobox-Gene, Bakterien jedoch nicht.
4.) Pflanzen besitzen HOX-Gene, die im Falle von loss-of-function-Mutationen jedoch
nicht zur Homöosis führen.
Welche Aussagen sind richtig (bitte nachfolgend ankreuzen):
° Nur 1.)
° Nur 1.) und 3.)
° Nur 2.) und 4.)
° Nur 3.) und 4.)
Aufgabe 10 (b-minus):
In einer idealen floralen homöotischen Mutante der Klasse B von Arabidopsis thaliana findet
man in den verschiedenen Wirteln folgende Organtypen (bitte nachfolgend angeben):
1. Wirtel:
2. Wirtel:
3. Wirtel:
4. Wirtel:
Aufgabe 11 (Macho/plena):
Beschreiben Sie möglichst präzise den Phänotyp der folgenden Mutanten von Antirrhinum
majus (Löwenmäulchen):
a) Macho:
b) plena:
Aufgabe 12 (ABC-Modell):
a) Geben Sie den Genotyp einer Mutante von Antirrhinum majus an, bei der Sie die
Entwicklung von Sepalen in allen Blütenkreisen (Wirteln) erwarten (Anmerkung: es gibt
mehrere mögliche Lösungen, aber geben Sie hier bitte nur eine an) (3 P):
b) Sie möchten eine Version von Arabidopsis thaliana konstruieren, deren Blüten Stamina im
2. Wirtel entwickeln, während alle anderen floralen Organe wildtypisch bleiben. Wie könnten
Sie vorgehen? (2 P):
Aufgabe 13 (Wie alt?):
Welcher der nachfolgenden Werte (alle Angaben in Milliarden Jahren) kommt der Zeit am
nahesten, die vergangen ist, seit der letzte gemeinsame Vorfahre von Pflanzen und Tieren
lebte?
° 0,015
° 0,15
° 1,5
° 15
° 150
°1500
Aufgabe 14 (Methodisches):
Nennen Sie zwei Methoden, mit denen Sie die Expression von Entwicklungskontrollgenen
ermitteln können, und schildern Sie kurz, wie diese funktionieren:
1.
2.
Aufgabe 15 (Drosophila – Anterior-Posterior-Achse):
Bei der Musterbildung entlang der Anterior-Posterior-Achse von Drosophila melanogaster
spielen eine Reihe von Entwicklungskontrollgenen eine entscheidende Rolle, die in die
Genklassen „(maternal) Morphogen-kodierend“, „Gap-Gen“ und „Pair-rule-Gen“ eingeteilt
werden können. Geben Sie bitte nach gegebenem Vorbild ein bzw. zwei Beispiele für jede
Genklasse an und tragen Sie ein, welche Art Protein kodiert wird.
Genklasse
Genname
Art des kodierten Proteins
Morphogen-kodierend
0. HUNCHBACK
Zink-Finger-Protein
1.
Gap-Gen
2.
3.
Pair-rule-Gen
4.
5.
Aufgabe 16 (Arabidopsis – Blütenentwicklung):
Bei der Blütenentwicklung von Arabidopsis thaliana spielt eine Reihe von
Entwicklungskontrollgenen eine entscheidende Rolle. Ergänzen Sie bitte die nachfolgende
Tabelle entsprechend den Vorbildern.
Genklasse
Genname
Art des kodierten Proteins
1. Organidentitätsgen
PISTILLATA
MADS-Domänen-Protein
2. Blühzeitpunktgen
FLC
3.
APETALA3
4.
WUSCHEL
5.
LEAFY
6.
SEPALLATA3
7.
APETALA1
LEAFY-ähnliches Protein
Aufgabe 17 (Pax6):
1.) Ektopische Expression des Gens EYELESS (PAX6) in Drosophila melanogaster
unterdrückt die Augenentwicklung.
2.) EYELESS ist homolog zu den Genen ANASTACIA des Menschen und GOLDFINGER
der Maus.
3.) EYELESS kodiert für einen Transkriptionsfaktoren mit einer Paired- und einer
Homöodomäne.
4.) Der letzte gemeinsame Vorfahre von Drosophila und Säugetieren besaß bereits
mindestens ein Pax6-ähnliches Gen, aber daraus lässt sich nicht folgern, dass dieser
Vorfahre bereits komplexe Augen besaß.
Welche Aussagen sind richtig (bitte nachfolgend ankreuzen):
° Nur 1.)
° Nur 2.) und 3.)
° Nur 3.) und 4.)
° Alle außer 2.)
Aufgabe 18 (Pax6 heterolog):
Die heterologe ektopische Expression des Pax6-Gens SMALL EYE der Maus in Drosophila
melanogaster führt zur ektopischen Ausbildung von Augen des Drosophila-Typs auf
Antennen, Flügeln, Beinen etc., und nicht etwa zur ektopischen Entwicklung von MausAugen. Bitte erklären Sie nachfolgend diese Beobachtung:
Aufgabe 19 (Doppelmutante):
„Zwei Einzelmutanten haben stets einen schwächeren mutanten Phänotyp als die
entsprechende Doppelmutante.“ Widerlegen Sie diese Behauptung anhand eines Beispiels aus
der Entwicklungsgenetik und erklären Sie kurz den zugrundeliegenden Mechanismus.
Aufgabe 20 (Drosophila - Dorsoventralachse):
Über die Musterbildung entlang der Dorsoventralachse von Drosophila melanogaster werden
folgende Aussagen gemacht.
1.) Im ventralen Perivitellinraum binden BASAL-Fragmente an den TOLL-Rezeptor, der
eine Signaltransduktionskaskade in Gang setzt, in deren Folge der
Transkriptionsfaktor DORSAL von ARGUS befreit wird und in ventral gelegene
Zellkerne wandert.
2.) Im dorsalen Perivitellinraum binden SPÄTZLE-Fragmente an den TOLL-Enhancer,
der eine Signaltransduktionskaskade in Gang setzt, in deren Folge die Proteinkinase
DORSAL von CACTUS befreit wird und in ventral gelegene Mitochondrien wandert.
3.) DORSAL aus Drosophila ist homolog zu I-κB aus Säugetieren, und CACTUS ist
homolog zu NF-κB (Nuclear Factor kappa B).
4.) DORSAL aus Drosophila ist homolog zu NF-κB (Nuclear Factor kappa B).aus
Säugetieren, und CACTUS ist homolog zu I-κB.
Welche Aussagen sind richtig (bitte nachfolgend ankreuzen):
° Nur 1.)
° Nur 1.) und 3.)
° Nur 1.) und 4.)
° Nur 4.)