Vergleich der Basenzusammensetzung?
Guten Abend,
Gerade machen wir in Biologie das Thema DNA. Unter Anderem auch die Basenzusammensetzung. Dabei sollen wir die Basenzusammensetzung des Menschen mit der des Weizens und der Hefe vergleichen.
Gegeben ist dafür eine Tabelle:
Die Tabelle zeigt den jeweils prozentualen Anteil einer Base in der DNA für verschiedene Lebewesen.
Deutlich zu erkennen ist, dass die Hefe und der Mensch den jeweils gleichen Anteil der Basen in der DNA haben. Doch warum ist das so? Und warum hat das Weizen einen geringeren Anteil an Adenin und Thymin und einen höheren Anteil an Cytosin und Guanin?
Wir haben dazu keine weiteren Infos und ich habe bereits recherchiert und nichts dafür brauchbares gefunden.
Ich wäre sehr dankbar wenn ihr mir helfen könntet.
Ich weiß, es kommt gerade so rüber, als wolle ich dass ihr meine Hausaufgaben macht, aber will es tatsächlich verstehen um damit auch für Klassenarbeiten lernen zu können.
2 Antworten
Wie @Saim0n in seiner Antwort schon schrieb, kann man den höheren Anteil gleicher Nukleotide als ein Indiz für eine nähere Verwandtschaft deuten. Je näher verwandt zwei Taxa sind, umso eher sollten ihre AT- und GC-Gehalte übereinstimmen. Tatsächlich sind Pilze (wie die Hefe) verwandtschaftlich den Tieren näher als den Pflanzen und das drückt sich eben auch in den Werten in der Tabelle aus. Aber Obacht, natürlich heißt das nicht, dass der Mensch nun mit der Hefe näher verwandt ist als mit Schafen und Seeigeln. Neben den verschiedenen Gehalten kommt es hier nämlich v. a. auf Übereinstimmungen der DNA-Sequenzen an, d. h. einen Vergleich der jeweils homologen Nukleotide. Hier wäre natürlich die größte Übereinstimmung mit dem Schaf zu erwarten, dann mit dem Seeigel, dann mit Hefe, Weizen und zum Schluss Escherichia coli.
Und warum hat das Weizen einen geringeren Anteil an Adenin und Thymin und einen höheren Anteil an Cytosin und Guanin?
Weil GC-reiche Verbindungen thermostabiler sind als AT-reiche Verbindungen. Wenn du dir ein Modell der DNA ansiehst, kannst du erkennen, dass die gegenüberliegenden Nukleotide der beiden Einzelstränge zwischen A und T zwei Wasserstoffbrücken ausbilden, zwischen C und G sind es aber drei, also eine mehr, die bei Auftrennung des Doppelstrangs erst mal aufgebrochen werden muss. Hauptsächlich sind aber die Stapelwechselwirkungen zwischen den aufeinanderliegenden Basen für die Thermostabilität verantwortlich. Die sind energetisch am günstigsten bei GC-reichen Sequenzen. Je größer der GC-Gehalt ist, umso höher ist damit der Schmelzpunkt der DNA. Hohe GC-Gehalte findet man deshalb z. B. bei thermophilen Mikroorganismen wie Archaeen. Bei einigen Bakterien werden GC-Grhalte über 70 % erreicht.
Ich würde daher vermuten, dass ein höherer GC-Gehalt beim Weizen die DNA stabiler gegen Hitzestress macht. Ein Seeigel lebt ja im Ozean, wo die Temperaturen annähernd gleich sind und ein Schaf oder ein Mensch können bei großer Hitze einfach an einen kühleren Ort wechseln. Weizen kann das nicht, er muss also hohe Temperaturen besser aushalten können.
Pilze sind sehr nah mit Tieren verwandt. Die gleichen Anteile der Basen sind daher nicht verwunderlich. Beim Seeigel sieht es ja auch sehr ähnlich aus.
Neben evolutionären Entwicklungen wäre mir kein konkreter Grund bekannt, warum Gräser wie z.B. Weizen eine etwas andere Aufteilung haben. Einen greifbaren Vorteil bietet das nach meiner Einschätzung nicht. Es hat sich wohl einfach so ergeben.
Vielen Dank für deine Antwort!