PCR? Nie gehört. (??)
Ereignishorizont: Alles, was sich jenseits eines Schwarzen Loches befindet?
DNA: Mal eine kurze Frage zum Human Genom Projekt: Das, was da bisher gelaufen ist, ist lediglich die Abbildung der Sequenz der Moleküle, richtig? Woher weiß man eigentlich, wann eine Lesesequenz für die Bildung bestimmter Eiweiße zu Ende ist? (Falls bereits die Frage kompletter Unsinn ist: Ich habe wirklich nur noch Restbestände aus Schulzeiten in Erinnerung.)
PCR: Polymerase Kettenreaktion, Methode, DNA in beliebiger Menge zu reproduzieren.
Ereignishorizont: Alles, was sich jenseits eines Schwarzen Loches befindet?
Eine scheußliche Formulierung. Jenseits eines schwarzen Lochs.
Der Ereignishorizont gilt für alle Ereignisse, deren Informationsgehalte einem schwarzen Loch nicht zu enteilen vermögen.
Woher weiß man eigentlich, wann eine Lesesequenz für die Bildung bestimmter Eiweiße zu Ende ist?
Da gibt das spezifische Stoppmarkierungen. Für die Details reiche ich weiter an Jens.
Zitat:DNA: Mal eine kurze Frage zum Human Genom Projekt: Das, was da bisher gelaufen ist, ist lediglich die Abbildung der Sequenz der Moleküle, richtig?
((kurze Bemerkung zum Human Genom Project: Ist denn überhaupt schon etwas gelaufen? Das ist bereits (mindestens) der dritte groß gefeierte Zeitpunkt der "Entschlüsselung der DNA-Sequenz"! Hatten Clinton ("Die Sprache Gottes zur Erschaffung des Menschen entschlüsselt") und Blaire eben gerade Zeit (und wollten ihre 15 Minuten Ruhm) um zu verkünden das 97,5 % der Wegstrecke vollbracht ist?))
Zur PCR:
Die PCR-Methode ermöglicht es, Abschnitte von DNA-Moleküle gezielt zu vermehren. Im Prinzip wird dabei im Reaktionsgefäß die Reaktion nachgeahmt, die auch bei jeder Zellteilung stattfindet. Man braucht das zu vervielfältigende Stück DNA, DNA-Bausteine, das Enzym DNA-Polymerase und die sogenannten Primer, das sind kurze DNA-Stückchen, zwischen denen auf der Ziel-DNA die Vervielfältigung stattfinden soll.
Durch Erhitzung wird der DNA-Doppelstrang in zwei Einzelstränge getrennt. Beim Abkühlen können sich die Primer daran anlagern. Dabei müssen die Primer so konstruiert sein, dass sich der eine an den einen Strang anlagert und der andere an den Komplementärstrang. Nun kann daran die Polymerase ansetzen und von den Primern ausgehend die Verdoppelung der DNA vollziehen. Nach einiger Zeit werden die so entstandenen DNA-Doppelstränge wieder durch Erhitzen getrennt. In der nächsten Runde können die Primer dann auch an den neuen Strängen anlagern. Dabei wird theoretisch bei jedem Durchgang die Anzahl der DNA-Moleküle verdoppelt, so dass ein einzelnes originales DNA-Molekül im Prinzip ausreicht. Weil normale Enzyme den ständigen Wechsel zwischen Erhitzen (95 Grad) und Abkühlen nicht aushalten, verwendet man solche aus hitzeliebenden Bakterien.
Die PCR hat seit ihrer Einführung 1985 die Molekularbiologie revolutioniert und ihr Erfinder Karry B. Mullis wurde bereits 1993 mit dem Nobelpreis geehrt.
Zum Genomprojekt:
Bislang hat man viele kurze Schnipsel, die man noch in der richtigen Reihenfolge arrangieren muss.
Auf der DNA gibt es Start- und Stoppsignale für eine Lesesequenz. Bei bakterieller DNA ist es relativ einfach, diese aus der Sequenz zu erkennen und direkt in Protein zu übersetzen. Eukaryotische DNA (also die DNA aus Lebewesen mit Zellkern) besitz aber auch innerhalb der Leseraster große Mengen DNA, die nicht in Protein übersetzt wird.
Beim menschlichen Genom müssen also noch alle Schnipsel in die richtige Reihenfolge gebracht werden, und zusätzlich die "Müllbereiche" aussortiert werden.
Wann und wo die einzelnen Gene aktiv sind, weiß man dann aber immer noch nicht.
Wann und wo die einzelnen Gene aktiv sind, weiß man dann aber immer noch nicht.
Geschweige denn, welche konkreten Funktionen jedes einzelne, sei es allein, sei es im Zusammenspiel mit anderen, bewirkt.
So wie es ausschaut, sind das wiederum komplexe Prozesse.
Einfacher formuliert: es gibt keine eins-zu-eins Abbildung von Gen und Funktion. Grundsätzlich nicht.
Hallo Arno,
entschuldigung, dass ich hier offtopic schreibe, ich finde mein Passwort fuer dies Forum nicht (vielleicht koennt ihr mir bei Gelegenheit ein Neues zusenden?) und ich bitte Euch, diesen Beitrag ins Wissenschaftsforum zu verschieben.
Also, Arno schreibt:
Zum Genomprojekt: Bislang hat man viele kurze Schnipsel, die man noch in der richtigen Reihenfolge arrangieren muss.
Ich habe die Geschichte nicht genau verfolgt, aber meiner halben Aufmerksamkeit war aufgefallen, dass am Montag abend dieser "97%-Durchbruch" von HUGO (irgendwie auch in einer gemeinsamen Erklaerung mit Celera, bei Cliton und mit grossem Trara) veroeffentlicht wurde (was ja auch zu extra Berichten im Spiegel, bei der Zeit und bei Spektrum der Wissenschaft gefuehrt hat), und etwa zeitgleich hat Celera verkuendet, sie haetten das Genom zusammengesetzt:
"Celera Genomics, a PE Corporation business,
today announced that it has completed the first
assembly of the human genome, which has
revealed a total of 3.12 billion base pairs in the
human genome. An assembled genome is one
where the location and order of the letters of
genetic code along the chromosomes are known.
Celera now begins the analysis and annotation phase ..."
(http://www.celera.com) - diese Nachricht wurde aber in der Oeffentlichkeit "wissenschaftlich" ueberhaupt nicht beachtet, sondern ist nur kurz in den Wirtschaftsnachrichten (Aktienkurse) aufgetaucht.
Arno, magst Du das kommentieren?
Mit freundlichen Gruessen, hitchhiker
Tja, es geisterten tatsächlich verschiedene Meldungen durch die Presse. Der Spektrum-Newsticker hat wieder etwas andere Zahlen. Demnach hätte man nur noch wenige Lücken zu füllen.
Die Verwirrung kommt wahrscheinlich daher, dass die öffentlichen Institute in ihrer Sequenzierungsarbeit linear vorgangen, während Celera eine Methode anwandte, bei der viele Schnipsel parallel entschlüsselt wurden. Die dann ohne die bisher bekannten Sequenzen kaum zusammenzusetzen wären.
Hier noch ein Zitat aus der "Nature":
The sequences are difficult to compare, because of the two groups' different approaches.
Celera's 'whole-genome shotgun" strategy relied on shattering the entire genome into tiny pieces, sequencing these en
masse, and then using sophisticated computer algorithms to put the pieces back together. The HGP cloned larger
overlapping fragments of the genome into some 24,000 bacterial artificial chromosomes, and sequenced these one by one.
The HGP claims to have cloned 97% of the genome, and sequenced 85% of it to draft standard. That falls short of the
90% figure set as a target for the working draft — although this should be achieved within a few weeks. On average, the
HGP has sequenced each base seven times over (7X coverage). Celera's assembly gives 4.6X coverage — some way
from the 10X it originally promised in 1998, although the company says its sequence covers 99% of the genome. On the
basis of the data presented publicly, it is impossible to verify whether Celera's assembly is correctly orientated and ordered
throughout the genome. But Celera has also produced a second map by incorporating data from the public project —
which will increase its depth of coverage and allow it to check its shotgun assembly.
Vielleicht muss man noch etwas abwarten, bis sich die beiden Gruppen über ihre eigenen Verdienste geeinigt haben :-)
Also konkret abgesicherte Zahlen habe ich leider auch nicht. Aber es scheint doch schon weiter zu sein,als ich oben schrieb.
Zitat:Also konkret abgesicherte Zahlen habe ich leider auch nicht. Aber es scheint doch schon weiter zu sein,als ich oben schrieb.
Da es sich ja um nichts anderes als Software-Re-Engineering handelt, bliebe noch die Frage ob gewisse Spielregeln für das Projektmanagment in der Software-Entwicklung auch gelten, d.h. das üblicherweise, nachdem angenommen wurde 95% der veranschlagten Arbeit vollbracht zu haben, in Wirklichkeit erst die Hälfte erledigt ist, weil sich plötzlich die Probleme immer weiter verkomplizieren und differenzieren.
Aber ich will nicht lästern, ein / zwei Jahre bin ich noch bereit zu Warten ...
Alexander Virchow,
Geschweige denn, welche konkreten Funktionen jedes einzelne, sei es allein, sei es im Zusammenspiel mit anderen, bewirkt.
Ganz so traurig scheint es mittlerweile nicht mehr auszusehen. Die Fortschritte bei der Identifizierung und Nutzung von Genen sind beeindruckend.
Ich hatte vor einigen Wochen das Vergnügen einem Vortrag beizuwohnen in dem es um die modulare Entwicklung von Proteinsynthetasen ging. Das sind Enzyme, die aus Aminosöuren Einweiße produzieren.
Der Arbeitsgruppe des Referenten ist es gelungen einen Baukasten von Genen zusammanzustellen, aus dem man die DNA für die Synthetase eines beliebigen Proteins zusammenbasteln kann. Diese DNA-Sequenz kann in einen Einzeller eingeschleust und gezielt aktiviert werden. Bei der Entwicklung des Maßgeschneiderten Gens kann man dabei genauso vorgehen, wie man es von der Assemblerprogrammierung mit Makros gewohnt ist, nur daß anstelle der CPU Ribosomen und anstelle der Makrocodes DNA-Bruchstücke zum Einsatz kommen.
Der umgekehrte Weg ist übrigens auch möglich. Da aus der Gensequenz ersichtlich ist, welche Enzyme vom Organismus produziert werden, kann man allein aus der DNA ablesen, wovon er sich ernährt.
Einfacher formuliert: es gibt keine eins-zu-eins Abbildung von Gen und Funktion. Grundsätzlich nicht.
Das ist leider wahr. Obwohl die sogenannten codierten Sequenzen bei allen Lebewesen die gleiche Funktion zu haben scheinen (Protein-Baupläne), gibt es immer wieder Ausnahmen. Das Problem besteht darin, daß die Natur nie Informatik studiert hat und sich an keine DIN- oder ISO-Norm hält. Die gesamte Genetik ist nicht systematisch entwickelt worden, sondern durch wildes Herumprobieren entstanden, was zu äußerst komplexen Mechanismen geführt hat. Für die Gentechniker und DNA-Programmierer stellt sich also ein ähnliches Problem wie für einen Informatiker der ein Prgramm analysieren soll, welches fast nur aus illegalen Opcodes besteht und sich an keine übliche Konvention hält (wie es beispielsweise bei manchen Computerviren oder genetisch entwickelten CoreWar-Programmen der Fall ist).
Der Arbeitsgruppe des Referenten ist es gelungen einen Baukasten von Genen zusammanzustellen, aus dem man die DNA für die Synthetase eines beliebigen Proteins zusammenbasteln kann. Diese DNA-Sequenz kann in einen Einzeller eingeschleust und gezielt aktiviert werden. Bei der Entwicklung des Maßgeschneiderten Gens kann man dabei genauso vorgehen, wie man es von der Assemblerprogrammierung mit Makros gewohnt ist, nur daß anstelle der CPU Ribosomen und anstelle der Makrocodes DNA-Bruchstücke zum Einsatz kommen.
Das ist schön, widerspricht dem von mir Gesagten aber nicht.
Das Ärgerliche ist eben, daß die meisten Gene wohl zu unterschiedlichen Zeiten der Organismusentwicklung und unter verschiedenen, intrazellulären Klimaten eben verschiedene Funktionen übernehmen.
Um mal zu fabulieren: Ein Gen, daß Dir mit 40 bei einer Wahrscheinlichkeit von 3,5% einen Krebs verpaßt, könnte Dir mit 70 einen anderen ersparen. Oder Deine Osteoporose verhindern. Und wahrscheinlich ein Dutzend andere Funktionen übernehmen.
Dies spricht überhaupt nicht gegen eine Nutzanwendung am Menschen. Es erhöht aber die Anforderungen an eine allgemeine Qualitätskontrolle, macht die Rückholbarkeit von genetischen Add-Ons wünschenswert und beschwört die Sinnhaftigkeit, Veränderungen jeweils nur lokal, eben da, wo konkret geboten, zu implementieren.
(Doch ich fürchte, wir haben unsere Beiträge am falschen Ort plaziert. Vielleicht verschiebt uns der Moderator ja ins allgemeine Gentech-Forum.)
Was, bitte, sind organische Metalle?
Der Begriff "Organisches Metall" ist mir unbekannt. (Allerdings bin ich auch kein Chemiker.) Im ersten Absatz des Artikels steht noch "organischer Halbleiter". Ich vermute, dass dieser Begriff dann falsch zu "organisches Metall" vereinfacht wurde.
Na, wenn Du so ungefällig bist, dann beantworte ich mir die Frage eben selbst:
Organische Metalle - Eine neue Werkstoffgruppe mit weitgespannten Möglichkeiten
Ich habe noch nie von einem Biologen gehoert, der von der Suche nach ausserirdischem Leben redet, ohne von Wasser und Kohlenstoff im Weltall zu reden, und von den anderen Elementen, die das Leben auf Erde moeglich gemacht haben. Die sagen sogar, es muesse sogar auf einem Planeten in eienem anderen Sternensystem erdenaehlnliche stabile Temperaturen sein, um das Leben moeglich zu machen. Kurz: sie scheinen alle davon auszugehen, dass Leben anderswo dem Leben hier sehr aehnlich sein muss, wenn es sowas gebt. Ferner, sie scheinen alle davon auszugehen, dass kein Leben hier auf Erde entstanden waere, wenn nicht alles so ziemlich genau gewesen waere, wie es war.
Das scheint mir etwas ptolomaeisch. Erinnert mich an Star Trek, wo die Federation immer ganz fremdes Leben begegnet, das jedoch viel oefter als nicht dem Erdmensch ganz verdaechtig aehnlich aussieht.
Wieso ist es nicht gerade umgekehrt anzunehmen: dass das Leben hier einfach die hiesigen Konditionen angepasst ist, und wenn es viel heisser oder kuehler oder trockener oder nasser gewesen war, dann haette das Leben sich eben anders entwickelt? Biologen entdecken ja staendig neue Lebewesen, die unter Umstaenden leben, die frueher als unlebbar galten, wie Mikroben im antarktischen Eis oder sehr tief unter der Erdoberflaeche bzw mitten in Vulkanen. Was mich immer wieder ueberrascht: wie sehr es die Experten ueberrascht, zu entdecken, dass es sowas gibt.
Wieso sollte es nicht moeglich sein, dass Leben sich entwickelt ganz ohne Wasser, ganz ohne Kohlenstoff? Wieso denkt anscheinend niemand vom Fache daran zu denken, dass Leben anderswo grundsaetzlich anders sich entwickeln koennte? Wir haben ja hier auf Erde Maschinen entwickelt, welche werder Wasser noch Kohlenstoff brauchen, um emsig zu laufen. Und es soll unmoeglich sein, dass ein lebendiges Wesen eben das gleiche tut? Dass das Leben irgendwo Lichtjahre von hier gedieht unter Umstaenden, die uns toten wuerden?
Solche Überlegungen über erduntypisches Leben gibt es zuhauf. Immer wieder in der SF-Literatur.
Es ist bloß nie gelungen, wirklich überzeugende Konzepte zu entwicklen.
Kohlenstoff scheint das einzige Element zu sein, daß genug Bindungswilligkeit aufweist, um komplexere Verbindungen aufzubauen.
Es hat Versuche gegeben, theoretisch einen Silizium-Methan-Zyklus zu konstruieren, die Sache stellt sich aber energetisch und reaktiv deutlich schlechter dar.
Chemisch ist insgesamt festzuhalten: die zur Verfügung stehenden Elemente sind alle bekannt. Nur diejenigen, die auch auf der Erde Leben konstituieren, bringen die benötigten chemischen Eigenschaften mit.
H2O scheint als Reagenz unverzichtbar. Theoretisch wären komplexere Verbindungen wie Fluorkohlenwasserstoffe vielleicht auch denkbar. Solange es keine Veranlassung gibt, die Genese solcher chemischer Verbindungen in großen Quantitäten anzunehmen, solange ist es höchst unwahrscheinlich, daß sie Verwendung finden.
Die auf der Erde als die das Leben tragenden identifizierten Elemente haben einen weiteren großen Vorzug: sie sind häufig.
Die einfachen Verbindungen wie H2O und die Aminosäuren sind allesamt im freien Weltraum in nahezu beliebigen Distanzen nachweisbar. Sie stehen überall zur Verfügung.
Sauerstoff hingegen ist für einfaches Leben nicht nötig, ist sogar toxisch. Aber sobald der Photosynthesezyklus in Gang kommt, reichert sich die Atmosphäre nun mal damit an.
Soviel zur Basischemie.
Weitere Restriktionen: die für die Lebensprozesse nötige Sonnenenergie sollte von einem Stern stammen, der regelmäßig strahlt. Ferner sollte er hinreichend lange existieren. Beide Bedingungen werden nur von sonnenähnlichen Sternen der G-Hauptreihe erfüllt.
(Abschweifung: theoretisch könnte die Energie auch aus dem Inneren des Planeten stammen, sei es 'geo'thermisch, sei es durch gravitative Knetung. In beiden Fällen müßte das Leben unter der Oberfläche existieren.)
Wenn wir davon ausgehen, daß Leben sich an Planetenoberflächen entwickelt, so sollte der Planet nicht zu klein sein, sonst entweicht die Atmosphäre (Beispiel Mars). Er sollte auch nicht zu groß sein, sonst können sich komplexere Lebensformen gegen die Gravitation und den Atmosphärendruck nicht behaupten.
Dieser Planet hätte also ungefähr Erdgröße. Wie man an der Venus erkennen kann, sollte ein erdgroßer Planet sich nicht zu nahe an seiner Sonne befinden, sonst wird es zu warm. Zu weit weg sollte er auch nicht sein. Die Grenze liegt ungefähr am Marsorbit. Ich behaupte mal, die Venus hätte auf der Marsbahn Leben entwickelt.
Wenn wir nun also die chemischen und physikalischen Bedingungen restringiert haben, so wenden wir uns der Frage zu, wie sinnvollerweise die Evolution sich zu ereignen hat. Ohne Erbinformationsweitergabe wird es nicht abgehen können. Es wird immer ein oder mehrere Makromoleküle ähnlich der DNA oder RNA geben müssen. Wie sollen diese gestaltet sein? Ohne die erwähnten Bausteine wird dies nicht abgehen. Dazu am Ende mehr.
Sobald sich komplexere Lebensformen entwickeln, werden mehrere Aufgaben gestellt, die so oder so erfüllt werden müssen.
Beispiel Gewicht. Ein Organismus bestimmter Größe benötigt zwingend ein Stützgerüst. Dies kann intern oder extern existieren, Skelett oder Panzer. Beide Lösungen sind auf der Erde verwirklicht.
Es kommt ferner ein Mechanismus in Gang, der es nahelegt, Freßfeinden auszuweichen. Flossen, Beine, Flügel, sich zu schlängeln - jedes denkbare Prinzip ist auf der Erde realisiert.
Ferner werden Wahrnehmungsorgane benötigt. Jedes denkbare Organ ist auf der Erde mehrfach und unabhängig voneinander entstanden. Augen, Ohren für akustische Wahrnehmung, Radar für andere Frequenzen. Magnetsinn. Geruch. Es existiert keine sinnvolle Lücke.
Wenn mann denn schon Wahrnehmungsorgane hat, so ist es empfehlenswert, sie wegen der kürzeren Leitungswege nahe des Zentralprozessors zu installieren. Sehende Füße machen nicht viel her, Auge und Ohr gehören nach vorne bzw. nach oben.
Nein, ich glaube nicht, daß sich außerirdisches Leben wesentlich von Irdischem unterscheiden wird.
Ähnliche Lösungen für gleiche Ausgangsbedingungen.
Ein Wort noch zu den Basen. Ich denke, daß selbst die DNA großteils identisch sein wird, also die gleichen Bausteine verwendet. Warum?
Ich denke nicht, wie manche Deisten, daß es einen singulären Akt gegeben hat und - hoppla! - das Leben war in der Welt.
Ich nehme an, daß unter bestimmten Bedingungen Myriaden von Makromolekülen im gleichen Kontext entstanden sind, sie sind in hartem Wettbewerb gestanden, unsere einzelligen Vorfahren werden sich durchgesetzt haben. Eine optimumnahe Lösung.
Nu, das leuchtet tatsaechlich ein, danke, Alex.
Die Biologen haben einen Fachbegriff für das Phönomen, daß verschiedene Arten ähnliche äußere Merkmale entwickeln, wenn sie ähnliche ökologische Nieschen besetzen. Diese sogenannte Konvergenz dürfte dazu führen, daß außerirdisches Leben dem irdischen ähnelt, wenn die Lebensbediungungen nur annhähernd vergleichbar sind.
Natürlich ist durchaus denkbar, daß sich leben unter exotischen Bedingungen völlig anders entwickelt haben könnte, als bei uns (Vorschläge gibt es auch von Wissenschaftlern zuhauf) oder daß den irdischen Chemikern entgangen ist, daß es außer Kohlenstoff noch andere Elemente gibt, welche Reaktivität mit der Fähigkeit zur Bildung großer Kettenförmiger Moleküle vereinen. Das Dumme ist nur, daß dieses Leben dermaßen anders wäre, daß wir nichts damit anfangen könnten oder es womöglich nicht einmal als Leben erkennen würden. Es hätte demnach nur dann einen Sinn, danach zu suchen, wenn es intelligent wäre.
Die Suche nach außerirdischen Intelligenzen ist aber etwas anderes als die Suche nach außerirdischem Leben. Das SETI-Projekt sucht beispielsweise nach fremden Intelligenzen unabhängig von der Biologie der Sender. Wenn das Projekt fündig wird, wäre es noch nicht einmal sicher, ob man überhaupt Leben gefunden hat.
Was sind Chiralitäten?
Ein Molekül kann in verschiedenen räumlichen Konfigurationen vorkommen, bei identischer chemischer Zusammensetzung. So wie eine linke Hand und eine rechte Hand identisch strukturiert, aber nicht völlig gleich, sondern nur spiegelbildlich gleich sind.
Diesen Unterschied nennt man in der Chemie Chiralität.
Aminosäuren kommen praktisch nur in einer von zwei möglichen chiralen Formen vor, weil das Leben nur diese Form verwendet.
Leseprobe:
Prozesse im symmetrisch-euklidischen Raum-Zeitkontinuum sind reversibel. Dyssymmetrische (Lebens-) Prozesse im biologischen Raum-Zeit-Kontinuum scheinen irreversibel. Dies ist jedoch nicht bewiesen. Das dyssymmetrische Geschehen Leben spielt sich an Membranen und anderen Durchtrittsgrenzen ab, die unter der Kontrolle eines Unverstandenen (DNA, Gehirn, Bewußtsein, Freiheit zur Schuld, Gott) stehen. Es ist gekennzeichnet durch dyssymmetrisch organisierte Phänomene und Prozesse an Durchtrittsgrenzen. Das heißt: Die aus dem euklidischen Raum-Zeit Kontinuum geforderte statische Symmetrie wird gebrochen. Es entstehen links drehende Aminosäuren, rechts drehende Zucker, linksspiralige Zellwände, Chiralitäten der Hände, Gesichtshälften, Hirne. Es werden bestimmte Isotope bevorzugt hereingelassen oder ausgeschleust und so fort in der Reihe der Dinge. Das Raumzeit-Kontinuum, das hier gedacht werden muß, ist nicht statisch. Es ist dynamisch und gleichzeitig kann es statisch auf den Berührungspunkt zwischen dem Bild, das wir uns machen und der Wirklichkeit der Natur reduziert werden. Wittgenstein hat dieses Bild nie auf die Zell-Membran angewendet, er bevorzugte die Wasseroberfläche als Metapher.
Quelle:
1. Frage:
Kann mir hier jemand sagen, wie im Gehirn die
Wahrnehmung von Bewegungen funktioniert? Ich habe
dazu nichts verständliches in der Literatur
gefunden.
2. Frage (Anmerkung): Bezueglich der Beitrags von
Mr Stupid:
>Ich hatte vor einigen Wochen das Vergnuegen einem
Vortrag beizuwohnen in dem es um die modulare
Entwicklung von Proteinsynthetasen ging. Das sind
Enzyme, die aus Aminosaeuren Einweisse produzieren
Was bitte sind Proteinsynthetasen? Meines Wissens
nach funktioniert die Proteinsynthetse nicht ueber
Proteinsynthetasen, sondern mit Hilfe des sog.
Translationsapparates, bestehend aus den
Ribosomen, den tRNA Molekuelen samt den
entsprechenden Aminoacyl-tRNA Synthetasen, den
verschiedenen Translationsfaktoren
(Initiationsfaktoren, Elongationsfaktoren..), der
die Genabschriften (mRNA) in Proteine uebersetzt.
Neben der ribosomalen Proteinsynthese kenne ich
noch die Peptidsynthese von kurzen Oligo-Peptiden
(die oft unuebliche, nicht-standard Aminosaeuren
enthalten), die an sog. Peptid-Synthetasen
stattfindet. Diese Enzyme sind aber nur zur
Synthese von kurzen Peptiden in der Lage, Proteine
koennen damit nicht hergestellt werden.
3. Frage:
kennt jemand einen Physiker namens Dr. Hartmut
Mueller (oder dessen Theorien), der eine Theorie
ueber eine "stehende Gravitationswelle"
aufgestellt
hat, und diese in einer obskuren Zeitschrift
(raum&zeit) veroeffentlicht hat? Diese "stehende
Gravitationswelle" soll angeblich das gesamte
Universum durchziehen. Koennte es eine Beziehung
zur "String Theorie" geben, oder zur Idee eines
Quantenaethers? (Was ist damit eigentlich gemeint,
mit Strings oder Quantenaether? Da ich von Physik
nicht so viel verstehe, waere ich um Aufklaerung
sehr dank
BioLogic,
Diese Enzyme sind aber nur zur Synthese von kurzen Peptiden in der Lage, Proteine koennen damit nicht hergestellt werden.
Selbst, wenn man vernachlässigt, daß es keine klare Festlegung gibt, ab welcher Kettenlänge ein Peptid zum Protein wird (üblicherweise ab 100 Aminosäuren), ist das so nicht ganz richtig.
Selbst natürliche Peptidsynthetasen können Peptide aus mehr als zehn Aminosäuren produzieren (z.B. die Cyclosporin Synthetase). Bei der Konstruktion künstlicher Proteinsynthetasen kann man diese Zahl bei weitem übertreffen. Diese künstlichen Megaenzyme steuern hunderte von Reaktionen und werden Proteinsynthetasen oder Polypeptidsynthetasen genannt.
Wie weit man auf diesem Gebiet tatsächlich ist, weiß ich nicht, aber der Vortrag hörte sich an, als ob die Produktion sofort beginnen könnte.
MrStupid,
seine wir doch nicht kleinlich: Cyclosporin besteht aus 11 Aminosaeuren, und gehoert damit bereits zu den groessten nicht-ribosomalen Peptiden. Um dieses Peptid herzustellen, braucht man ein gigantisches Enzym, die Cyclosporin-Synthetase, mit einer Molmasse von 1690000 Da, dieses Enzym besteht somit aus ca. 15000 Aminosäuren! Das dafür benötigte Gen hat somit eine Länge von 450000 (!!!) Basenpaaren. Und dieser gigantische Aufwand, nur um 11 Aminosäuren nicht-ribosomal zu produzieren. Ein direkt kodiertes 11 AS-Peptid (ribosomle Synthese) benötigt nur 33 Basenpaaren (36 mit Stopp-Codon). man vergleiche den unterschiedlichen Speicherbedarf: 33 vs. 45000 bp genetischer Speicher.
Wozu also der riesen Aufwand, den die Natur hier betreibt? Mit Hilfe der Peptidsynthetasen können nicht-standard Aminosäuren in Peptide eingebaut werden, wie z.B. D-Isomere oder jede andere Form (beta-, gamma-Aminogruppen, beliebige Seitenketten); bei der ribosomalen Synthese ist man auf das Standardrepertoire von 20 Aminosäuren (eigentlich 21, wenn Selenocystein dazugenommen wird) angewiesen. Die Stärke der Peptidsynthetasen liegt also ganz eindeutig bei der Fähigkeit, eine vielzahl verschiedenster Aminosäuren miteinander zu kombinieren, der Nachteil ist aber die begrenzte Syntheselänge.
Für die natur ist das in der Tat ein Problem, weil es unökonomisch ist, ein RNA-codierbares Peptid mit Snythetasen zu produzieren. Ab einer bestimmten Anzahl von Aminosäuren wird der Aufwand so groß, daß die Natur nach anderen Lösungen sucht.
Bei der Industrie liegt der Fall anders. Sie ist nicht daran interessiert eine Zelle am Leben zu erhalten, sondern will nur das Peptid. Da die Kultivierung einer lebenden Kultur in einem Fermentor wesentlich teurer ist, als eine enzymatische Reaktion in einem simplen chemischen Reaktor ist es ökonomischer den Zellen nur die Produktion der Synthetase zu überlassen, auch wenn die das nicht überleben.
Die Tatsache, daß man so auch nichtcodierbare Peptide herstellen kann macht dieses Verfahren natürlich besonders interessant.
Was ist eine Stammzelle?
Von der befruchteten Eizelle bis zur differenzierten, für spezielle Funktionen ausgebildeten Haut- oder Leberzelle ist es ein weiter Weg.
Während die Zellen nach den ersten paar Teilungen noch omnipotent sind, geht diese Fähigkeit peu à peu verloren. Von den ersten acht Zellen kann ich durchaus eine zu Probezwecken wegnehmen, die anderen sieben machen auch einen Organismus. Oder auch die eine. Die schafft das auch. Aus einer Hautzelle wird durch Teilung aber immer nur eine Hautzelle.
Eine Stammzelle hat sich nun viele der frühen Fähigkeiten bewahrt, sie kann differenzierte Zellen herstellen. Es gibt Stammzellen für alle möglichen Zwecke, Stammzellen, die Blutzellen verschiedener Art bilden, oder Knochenmarkstammzellen, die ein ganzes Immunsystem aufbauen können, and so one.
In letzer Zeit konnte gezeigt werden, daß Stammzellen auch umprogrammiert werden können, blutbildene Stammzellen können also überredet werden, andere Zellen, vielleicht leber- oder muskelbildene, herzustellen.