Das Bakteriengenom





Lerneinheit 4:
Vergleich der Genome zweier biologischer Arten

Aminosäuresynthese
2. Betrachten wir jetzt einmal einen weiteren Maßstab für die Komplexität eines Lebewesens: seine Fähigkeit, Aminosäuren herzustellen, die Bausteine der Proteine. Insgesamt 20 Aminosäuren (mit denen wir uns in Lerneinheit 3 genauer befasst haben) dienen zum Aufbau der Proteine. Die Aminosäuren müssen ihrerseits ebenfalls von der Zelle hergestellt oder aus der Umgebung aufgenommen werden. Wir Menschen können beispielsweise zwölf der 20 Aminosäuren selbst produzieren, die anderen acht müssen in unserer Nahrung enthalten sein.

Jede Aminosäure muss in einer Reihe von Reaktionsschritten aufgebaut werden; Ausgangspunkt ist dabei in der Regel ein Vorläufermolekül, aus dem durch Hinzufügen oder Veränderung chemischer Gruppen die fertige Aminosäure wird. Wie alle chemischen Reaktionen in der Zelle, so erfordern auch diese jeweils ein eigenes Enzym, das ihren Ablauf auf eine nützliche Geschwindigkeit beschleunigt. Die Abbildung zeigt einen dreistufigen Vorgang, für den die drei Enzym 1, 2 und 3 notwendig sind. Und natürlich gibt es für jedes dieser Enzyme ein eigenes Gen.





Wie viele Gene für die Aminosäuresynthese gibt es in unseren beiden Bakterien?

Betrachten wir einmal die Tabelle zur Identifizierung von Genen im Genom von Haemophilus influenzae. Schon die allererste Kategorie von Genen ist das, was wir suchen: Gene für die Biosynthese von Aminosäuren. Man sollte sich merken, dass die Aminosäuren in Familien eingeteilt werden: aromatische Säuren, solche mit verzweigten Ketten und so weiter. Sehen Sie sich die einzelnen Kategorien genauer an (oder klicken Sie auf "Aminosäure-Biosynthese", dann erhalten Sie eine vollständige Liste) und zählen Sie, wie viele Gene (d. h. Enzyme) für die Aminosäuresynthese erforderlich sind. Es sind eine ganze Menge.

    Aromatische Aminosäuren ___
    Asparaginsäure-Familie ___
    Aminosäuren mit verzweigten Ketten ___
    Glutaminsäure-Familie ___
    Pyruvat-Familie___
    Serin-Familie ___
    Histidin-Familie ___

Jetzt nehmen Sie die gleiche Analyse mit der Tabelle zur Identifizierung von Genen im Genom von Mycoplasma genitalium vor. Wie Sie schnell bemerken werden, gibt es hier keine Kategorie mit der Überschrift "Biosynthese von Aminosäuren". Das hat einen sehr einfachen Grund: Dieser Organismus besitzt kein erkennbares Gen, dessen Funktion die Synthese von Aminosäuren wäre. (Als die Tabelle zum erstenmal veröffentlicht wurde, enthielt sie ein solches Gen, aber bei der weiteren Auswertung der Daten stellte sich heraus, dass man sich geirrt hatte.)
    Was können Sie daraus über die Wachstumsvoraussetzungen von H. influenzae schließen? ___________________

    Und was über die Wachstumsvoraussetzungen von M. genitalium?_____________

    Welcher der beiden Organismen ist im Hinblick auf die Umwelt, in der er wachsen kann, vielseitiger? ______________

    Warum? _______________

    Beschreiben Sie ein Umfeld, in dem man M. genitalium finden könnte. ______________________

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