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Frühjahrsprogramm 2008 DNA: Bausteine des Lebens Konzeption und Kursleitung: Pascale Ohnsorg Philipp Taxböck Michael Röthlisberger Organisation: Dr. Peter.

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2 Frühjahrsprogramm 2008 DNA: Bausteine des Lebens Konzeption und Kursleitung: Pascale Ohnsorg Philipp Taxböck Michael Röthlisberger Organisation: Dr. Peter Jann

3 Begrüssung, Rückblick Theorie Restriktionsenzyme Ansetzen des Verdaues Auswertung Experiment mtDNA Kursleiter 3. Teil: Philip Taxböck & Michael Röthlisberger

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6 Deoxyribonucleic Acid Desoxyribonucleinsäure Repetition - DNA

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8 Restriktionsenzym RestriktionEnzym

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12 5`-GAATTC-3` 3`-CTTAAG-5` 5`-CTNAG-3` 3`-GANTC-5` 5`-GCCNNNNNGGC-3` 3`-CGGNNNNNCCG-5` Dde1 Bgl1 EcoR1

13 Restriktionsenzyme – Herkunft der Namen Restriktions enzym BakteriumBeschreibung EcoR1Escherichia coli Darm von Tier und Mensch, gerade Stäbchen Bgl1Bacillus globigii Harmlos für Menschen, allgegenwärtig in herumfliegendem Staub, Stäbchen Dde1Desulfovibrio desulfuricans Sulfat reduzierendes Bakterium, weit verbreitet, gekrümmte Stäbchen

14 pUC 19 Plasmid 2686 Basenpaare lang

15 Warum gibt es Restriktionsenzyme? Werner Arber, *1929 in Gränichen Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1978

16 Warum gibt es Restriktionsenzyme?

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19

20 2

21 Pause

22 Wie gross werden die Fragmente sein?

23 DNA-Plasmid pUC-19

24 XXX

25 1.Schnittstelle bestimmen Eco RI: 396 Bgl I: 245,1813 Dde I: 171,1081,1490, 1656, 2196, 2622

26 2. Teilstücke berechnen 0 Plasmid puc 19 Gesamtlänge 2686 bp Etc....

27 2. Teilstücke berechnen Eco RI: Plasmid puc 19 Gesamtlänge 2686 bp

28 2. Teilstücke berechnen Eco RI: 396 Eine Schnitt- stelle Ein Fragment Länge des Fragmentes: ??? 0 Plasmid puc 19 Gesamtlänge 2686 bp

29 2. Teilstücke berechnen Eco RI: 396 Eine Schnitt- stelle Ein Fragment Länge des Fragmentes: ??? 0 Plasmid puc 19 Gesamtlänge 2686 bp

30 2. Teilstücke berechnen Eco RI: 396 Eine Schnitt- stelle Ein Fragment Länge des Fragmentes: 2686 bp 0 Plasmid puc 19 Gesamtlänge 2686 bp

31 2. Teilstücke berechnen Bgl I: 245,1813 Zwei Schnitt- stellen Zwei Fragmente Länge der Fragmente: Gesamtlänge 2686 bp 0 Plasmid puc

32 2. Teilstücke berechnen Bgl I: 245,1813 Zwei Schnitt- stellen Zwei Fragmente Länge der Fragmente: 1118, 1568 Gesamtlänge 2686 bp 0 Plasmid puc

33 2. Teilstücke berechnen Dde I:171,1081, 1490,1656, 2196, 2622 Drei Schnitt- stellen Drei Fragmente Länge der Fragmente: 166, 235, 409, 426, 540, 910 Gesamtlänge 2686 bp 0 Plasmid puc

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35 Bakterien produzieren menschliches Insulin Eine der ersten Anwendungen der Gentechnologie

36 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 Insulin aufnehmen und verarbeiten (Energiegewinnung) Bei fehlendem oder funktionslosem Insulin: Blutzuckerspiegel bleibt - Durst- Sehstörungen - Harndrang- Infektionen - Müdigkeit- Gewichtsverlust - Kraftlosigkeit- Koma

37 Gegen die Zuckerkrankheit gab es Anfang des 20. Jahrhunderts kein anderes Mittel als Hungern. Ein Beispiel aus der Praxis: Das Insulin

38 Frederick Banting hat als erster Forscher Insulin aus den Bauchspeicheldrüsen von Hunden gewonnen Ein Beispiel aus der Praxis: Das Insulin

39 mtDNA-Experiment: Ueberblick -Mundschleimhaut gewonnen -mitochondriale DNA (mtDNA) isoliert -Gezielt eine sehr individuelle Region der mtDNA vervielfältigt (HVR1) -Vervielfältigte Sequenzen gelesen Analyse der Sequenzen

40 mtDNA-Experiment: Die Sequenzen

41 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

42 mtDNA-Experiment: Völkerwanderung Zwischen 40% und 60% der Europäer (sowie auch die CRS) gehören einer Haplotyp H Subklasse an.

43 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

44 mtDNA-Experiment: Sequenzunterschiede mtDNA: bp D-Loop mit hypervariabler Region 1 (HVR1) …AGTCGTAGTCGGTAACTGA… C T

45 mtDNA-Experiment: Sequenzanalyse in silico

46 mtDNA-Experiment: Resultate PositionCambridge Pers. XPers. YPers. Z 16278CT 16291CT 16294CT 16296CT 19391TC 16362TC

47 mtDNA-Experiment: Vergleich der eigenen Daten -z.B. Oder

48 mtDNA-Experiment: Resultate PositionCambridge Pers. XPers. YPers. Z 16278CT 16291CT 16294CT 16296CT 19391TC 16362TC Haplogrou p H? ??

49 Phylogenie - Stammbäume

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51 ausgestorben Orang Utan Schimpanse Mensch Gibbons Gorilla

52 24 –14 mya Orang Utan Schimpanse Mensch Gibbons Gorilla ausgestorben Heute

53 24 –14 mya Orang Utan Schimpanse Mensch Gibbons Gorilla ausgestorben Heute ,

54 ATTT ATTG AAAAAATA

55 ATTT ATTG AAAAAATA

56 ATTT ATTG AAAATTTTAATA Outgroup

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58 Verschiedene Homo - Arten

59 Charles Darwin

60 Beispiel Adaptive Radiation Charles Darwin Vater der Evolu- tionstheorie On the Origin of Species

61 Beispiel Adaptive Radiation - Entwicklung verschiedener Schnabelformen - an verschiedene Nahrungsnischen angepasst

62 Beispiel Adaptive Radiation Knospen, Samen, Früchte Samen, Kerne, Früchte Blätter Insekten und Raupen

63 Scabiosa s. str. S. columbaria Figure 1: Simplified map of the 3 main distribution centers of Scabiosa s. str. and the number of species. Skabiose Beispiel Phylogenetik Drei unabhängige Verbreitungsgebiete Wo ist der Ursprung ?

64 Beispiel Phylogenetik - Genmaterial sammeln - Molekularer Stammbaum - Eine morphologisch primitivere Art als Referenz - Verwandtschaftsanalyse - Herkunft: Europa / Naher Osten Wanderung nach Afrika und Asien (Erdgeschichte)

65 Skabiose

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67 Molekulare Uhr

68 Great moments in evolution

69 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


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