Eukaryotische Evolution und Symbiose

Questions and Answers

Was sind die Überbleibsel des ehemaligen Archaeons, die heute als Nukleus bekannt sind?

Genom

Membranen

Zytoplasma

Mitochondrien (correct)

Eukaryoten haben kein Mitochondrien-Gen in ihrem Genom.

False

Nenne eine Quelle für die Eukaryotischen Lipide.

Bakterien

Archaeen besitzen andere Membranen und können nicht die __________ herstellen.

Maschinerie Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Konzepte den richtigen Kategorien zu:

Mitochondrien zuerst = Falsches Modell Outside-in = Modell zur Zellbildung Introns = Ungeklärte Herkunft Selektiver Druck = Nukleusbildung Signup and view all the answers

Welches Modell scheint falsch zu sein?

Mitochondrien später Signup and view all the answers

Archaeen können Vesikel nach innen bilden.

False Signup and view all the answers

Was war der selektive Druck, der zur Bildung des Nukleus führte?

Nicht spezifiziert im Text. Signup and view all the answers

Was passiert bei der Zellteilung von pennaten Diatomen?

Die Zellen werden immer kleiner. Signup and view all the answers

Eukaryoten erfinden ständig neue Strukturen, um ihre Lebensweise zu verbessern.

False Signup and view all the answers

Nennen Sie den Prozess, bei dem zwei Zellen sich verbinden und eine Meiose durchführen.

Konjugation Signup and view all the answers

Die Zellen von pennaten Diatomen werden durch __________ kleiner.

Zellteilung Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Diatomen-Arten ihren Merkmalen zu:

Pennate Diatome = Zellen werden kleiner, isogame Fortpflanzung Zentrische Diatome = Männliche und weibliche Zellen, anisogame Fortpflanzung Ciliate Paramecium = Besitzen Makronukleus und Mikronukleus Signup and view all the answers

Was geschieht mit den Zellen, wenn sie zu klein werden in pennaten Diatomen?

Sie wechseln von diploid zu haploid. Signup and view all the answers

Diatome haben keinen Einfluss auf die Diversität der Eukaryoten.

False Signup and view all the answers

Was bilden die diploiden Auxosporen nach ihrer Bildung?

Initiale Zellen Signup and view all the answers

Wie viele Hauptdomänen gibt es laut dem Drei-Domänen-Baum?

Drei Signup and view all the answers

Eukaryoten sind aus den Bakterien entstanden.

False Signup and view all the answers

Was ist die Rolle von Mitochondrien in der Evolution der Eukaryoten?

Mitochondrien sind Symbionten, die in die Eukaryoten integriert wurden. Signup and view all the answers

Die Eukaryoten besitzen auch Gene von einem ______ Vorfahren.

Plastid Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Begriffe den richtigen Beschreibungen zu:

Eukaryoten = Zellen mit Mitochondrien und Plastiden Archaeen = Ursprüngliche Organismen, aus denen Eukaryoten stammen Bakterien = Einfachste prokaryotische Organismen Plastiden = Gene, die für Photosynthese verantwortlich sind Signup and view all the answers

Was passiert, wenn plastidäre Gene in die Eukaryoten einbezogen werden?

Eine neue Domäne mit Photosynthese betreibenden Eukaryoten entsteht Signup and view all the answers

Der eukaryotische phylogenetische Baum ist polyphyletisch.

False Signup and view all the answers

Was beschreibt die Beziehung zwischen Prokaryoten und Eukaryoten?

Eukaryoten sind vermutlich aus Prokaryoten entstanden, die eng miteinander interagiert haben. Signup and view all the answers

Welche Funktion haben Reader- und Writer-Proteine im Chromatin?

Sie führen zur Rekrutierung und Bindung von Enzymen. Signup and view all the answers

Eine Bromo-Domain erkennt methyliertes Histon.

False Signup and view all the answers

Was bewirken Modifikationen von Lysin und Serin im Chromatin?

Öffnung oder Schließung des Chromatins Signup and view all the answers

Die __________-Domain erkennt methyliertes Lys.

PHD Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe ihrer Funktion zu:

PHD Domain = Erkennt methyliertes Lys Bromo Domain = Erkennt acetyliertes Histon Histon Tail Reader = Rekrutiert Enzyme Histon Tail Writer = Modifiziert Histons Signup and view all the answers

Welches Protein ist direkt an der Transkription beteiligt?

Proteine mit Reader und Writer Funktionen Signup and view all the answers

Chromatin kann nur durch Writer-Proteine modifiziert werden.

False Signup and view all the answers

Was geschieht, wenn Chromatin 'gesperrt' wird?

Gene werden stillgelegt. Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt die Beziehung zwischen der Bindung von Transkriptionsregulatoren und der Transkription eines Gens?

Je mehr Transkriptionsregulatoren binden, desto mehr wird transkribiert. Signup and view all the answers

Histone ermöglichen eine 20-mal größere Affinität, wenn die Sequenz in der Nähe des Nukleosoms ist.

False Signup and view all the answers

Was passiert, wenn ein Transkriptionsregulator das Nukleosom destabilisiert?

Es ermöglicht die Bindung eines anderen Regulators. Signup and view all the answers

Bei Eukaryoten reguliert die Menge an __________ die Transkription eines Gens.

Transkriptionsregulatoren Signup and view all the answers

Wie viel kleiner ist die Affinität für eine Sequenz im Nukleosom im Vergleich zu einer Sequenz außerhalb?

200-mal kleiner Signup and view all the answers

Eukaryoten verwenden ein Set von Operons, um die Transkription zu regulieren.

False Signup and view all the answers

Was geschieht, je mehr Transkriptionsregulatoren binden?

Die Transkription eines Gens wird stärker. Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe ihren Beschreibungen zu:

Histone = Proteine, die DNA umwickeln Transkriptionsregulatoren = Erhöhen die Genexpression Nukleosom = Ein DNA-Protein-Komplex Eukaryoten = Organismen mit einem Zellkern Signup and view all the answers

Welches Ereignis wird als wichtig für die Entwicklung von Landpflanzen angesehen?

Die Verfügbarkeit von Glukose in Früchten Signup and view all the answers

Die Hüllen der Coccolithophyceae helfen bei der Anreicherung von CO2.

True Signup and view all the answers

Was schützen die Hüllen der Coccolithophyceae zusätzlich vor?

UV-Strahlung Signup and view all the answers

Was geschah mit dem Archaeon in der Symbiose mit dem Alphaproteobakterium?

Das Bakterium wurde ein Teil des Archaeons. Signup and view all the answers

Die Eukaryoten entwickelten sich vor weniger als __________ Millionen Jahren.

650 Signup and view all the answers

Die Proteinsynthese fand immer in der Nähe der Zellmembran statt.

False Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Eigenschaften den Coccolithophyceae zu:

Hülle schützt vor UV-Strahlung = Eigenschaft A Hülle unterstützt die Photosynthese = Eigenschaft B Hülle verhindert bakterielle Infektionen = Eigenschaft C Hülle hilft bei CO2-Anreicherung = Eigenschaft D Signup and view all the answers

Welche Struktur entstand durch die Symbiose zwischen dem Archaeon und dem Bakterium?

Mitochondrien Signup and view all the answers

Die __________ ermöglichten eine enge Zusammenarbeit zwischen dem Archaeon und dem Bakterium.

extrazellulären Domänen Signup and view all the answers

Was sind Rhizaria grundlegend?

Heterotroph Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe den richtigen Beschreibungen zu:

Nukleus = Entwickelt sich später in der Eukaryotenentwicklung Alphaproteobakterium = Wurde Teil des Archaeon Mitochondrien = Sind aus Bakterien entstanden Eukaryotische Zelle = Hat eine Abgrenzung zur Umgebung entwickelt Signup and view all the answers

Die monophyletische Gruppe besteht aus zwei großen Kladen.

True Signup and view all the answers

Welcher Schritt begünstigte die Separation von Transkription und Translation?

Die Entwicklung des Nukleus. Signup and view all the answers

Nenne ein Beispiel für sehr kleine, multizelluläre Organismen.

Coccolithophyceae Signup and view all the answers

Die Mitochondrien waren ursprünglich selbstständige Organismen.

True Signup and view all the answers

Die __________ war notwendig, um optimal mit dem Bakterium zu interagieren.

Proteinsynthese Signup and view all the answers

Welches der folgenden Merkmale begünstigt die Bildung von Spezies bei Eukaryoten?

Mating nur mit derselben Art Signup and view all the answers

Die Meiose führt immer zu einer Erhöhung der Chromosomenanzahl.

False Signup and view all the answers

Nenne einen Mechanismus, durch den diploide Zellen wieder in den haploiden Zustand übergehen können.

Meiose oder parasexuelle Zyklen Signup and view all the answers

Eukaryoten verwenden __________, um zwischen haploiden und diploiden Stadien zu unterscheiden.

Kompatibilitätssystem Signup and view all the answers

Was geschieht, wenn homologische Chromosomen gepaart werden?

Sie trennen sich voneinander Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Mechanismen den passenden Beschreibungen zu:

Meiose = Reduktive Teilung nach der diploiden Phase Parasexuelle Zyklen = Pseudomeiose ohne Genverlust Diploidisierung = Fusion von Zellen zu diploiden Organismen Signup and view all the answers

Selfish DNA Elemente wie Transposone sind vorteilhaft für die Evolution der Eukaryoten.

False Signup and view all the answers

Wie werden co-evolierende Gene in Prokaryoten zusammengehalten?

In Operons Signup and view all the answers

Was wird im Nukleolus transkribiert und prozessiert?

rRNA Signup and view all the answers

Euchromatin ist der Bereich der DNA, an dem keine Transkription stattfindet.

False Signup and view all the answers

Wie viele Gene dekodiert das menschliche Genom?

24000 Signup and view all the answers

Ein __________ wird bei der reifen mRNA herausgeschnitten.

Intron Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Hauptunterschiede zwischen Exons und Introns?

Introns werden während des Reifungsprozesses herausgeschnitten. Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe ihren Funktionen zu:

Heterochromatin = Keine Transkription Euchromatin = Aktive Transkription Exon = Proteinexpression Intron = Wird entfernt Signup and view all the answers

Das menschliche Genom ist kleiner als das Hefegenom.

False Signup and view all the answers

Wie viele Chromosomen hat der Mensch?

23 Signup and view all the answers

Was ist die Funktion von Cis-regulatory Sequenzen in der Genregulation?

Sie regulieren die Transkription auf demselben Molekül wie das Gen. Signup and view all the answers

Die Größe der Buchstaben in den cis-regulatorischen Sequenzen hat keinen Einfluss auf die Notwendigkeit der Sequenz.

False Signup and view all the answers

Was ermöglicht eine höhere Selektivität bei der Erkennung durch Transkriptionsregulatoren?

Die Verwendung von Homodimeren oder Heterodimeren. Signup and view all the answers

Der Abstand, den die DNA für einen Turn benötigt, beträgt __________ nm.

3.4 Signup and view all the answers

Ein Mediator ist direkt an der Initiation der Transkription beteiligt.

True Signup and view all the answers

Nenne die zwei Arten von Dimeren, die Transkriptionsregulatoren bilden können.

Homodimere und Heterodimere. Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe ihrer Bedeutung zu:

Cis-regulatory Sequenzen = Regulieren Transkription auf demselben Molekül Homodimere = Zwei gleiche Regulatoren Heterodimere = Zwei unterschiedliche Regulatoren Recognition Helix = Erkennt spezifische DNA-Sequenzen Signup and view all the answers

Was passiert, wenn die cis-regulatorische Sequenz im Genom länger ist?

Der Transkriptionsregulator wird selektiver. Signup and view all the answers

Study Notes

Beziehungen der Domänen im Lebensbaum

Drei Domänen Baum: Basierend auf rRNA-Phylogenie, zeigt gleichrangige Domänen.
Zwei Domänen Baum: Bakterien und Archaeen; Eukaryoten entwickelten sich aus Archaeen.
Mitochondrien-Symbiose: LECA (Last Eukaryotic Common Ancestor) hatte Mitochondrien, und die mitochondriale DNA beeinflusst die Phylogenie.
Plastiden-Symbiose: Eukaryoten mit Plastiden sind fotosynthetisch aktiv und besitzen Gene eines plastidalen Vorfahren.
Eukaryoten stammen vermutlich von stark interagierenden Prokaryoten ab; viele Symbiosen könnten stattgefunden haben, aber Eukaryoten sind monophyletisch.

Entstehung der Eukaryoten

Eukaryotische Zelle entstand aus einem Archaeon; der heutige Nukleus ist ein Überbleibsel des Archaeons.
Diskrepanz im Modell: Mitochondrien zuerst oder später?
Probleme mit dem Verständnis von Eukaryoten ohne Mitochondrien, Lipiden und Introns.
Wahrscheinlicher selektiver Druck führte zur Nukleusbildung; Mitochondrien-first Modelle scheinen haltlos.

Der sexuelle Zyklus

Diatome: Pennate Diatome werden bei der Zellteilung immer kleiner und durchlaufen Meiose, wodurch diploide Auxosporen entstehen.
Zentrale Diatome: Isogame Zellen bilden männliche Spermien für die Befruchtung.
Paramecium: Besitzen einen Makronukleus und Mikronukleus; nach maximal 200 Zellteilungen kommt es zur Konjugation und Meiose.

Regulation von Genexpression

Proteine mit PHD- und Bromo-Domänen binden an methyliertes Lys bzw. acetyliertes Histon, initiieren Transkription.
Histon Tail Reader und Writer regulieren Chromatinstruktur, beeinflussen Gene durch Modifikationen.
Stabilisierung von DNA-Sequenzen beeinflusst die Affinität zum Nukleosom; Transkriptionsregulatoren stärken die Genexpression.
Eukaryotische Genregulierung unterscheidet sich von bakterieller Regulation (Operons).

Syntrophischer Ursprung und Eukaryogenese

Symbiose zwischen einem Bakterium und einem Archaeon führte zur Integration des Bakteriums ins Archaeon.
Entwicklung des Nukleus erfolgte später im evolutionären Prozess, modifiziertes Inside Out Model.
Enge Zusammenarbeit zwischen einem Archaeon und Alphaproteobakterium förderte den Aufbau extrazellulärer Strukturen.
Extrazelluläre Domänen mussten bereits Proteinsynthese-fähig sein, um effizient interagieren zu können.
Proteinsynthese verlagert sich tendenziell näher zu den Bakterien, was zur Entstehung von Mitochondrien führte.
Vor weniger als 650 Millionen Jahren kam es zu einem entscheidenden Ereignis, das das Überleben bestimmter Eukaryoten beeinflusste.
Entstehung von Landpflanzen wichtig, da sie Zucker (Glukose) in Früchten bereitstellten.

Orphans

Sehr kleine, vielzellige Organismen, z.B. Coccolithophyceae, beeinflussen die Erdformung durch CaCO₃-Hüllen.
Hülle fördert CO₂-Anreicherung und reflektiert Sonnenlicht zur Unterstützung der Photosynthese.
Schutz vor UV-Strahlung, viral-bakteriellen Infektionen und Prädation durch größere Protisten.

Rhizaria

Heterotrophe Organismen, bestehend aus zwei großen Kladen (monophyletische Gruppe).
Regelmäßige Karyotypveränderungen erschweren die Fixierung genetischer Informationen und begünstigen das Ko-evolutionäre Auftreten unerwünschter Gene.
Entwicklung eines Kompatibilitätssystems in Eukaryoten führte zu spezifischen Fortpflanzungsmechanismen (Artbildung) und Unterscheidung zwischen haploiden und diploiden Zuständen.

Meiose

Homologe Chromosomen werden gepaart, was ihre Separation ermöglicht.
Nukleolus beherbergt dicht gepackte DNA, in dem rRNA synthetisiert wird, 10% der DNA ist als Heterochromatin transkribiert und nicht aktiv.
23 doppelte Chromosomen im menschlichen Genom.
Exons sind kodierende DNA-Sequenzen; Introns werden aus der reifen mRNA entfernt.
Menschliches Genom kodiert 24.000 Gene, während das Hefegenom 6.000 Gene enthält; menschliches Genom ist 200-mal größer.
Genomweite Repetitionssequenzen spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation der Genexpression.

DNA-Bindungsmotive und regulatorische Sequenzen

Cis-regulatorische Sequenzen steuern die Genexpression auf demselben Molekül.
Sequenzen bestehen aus essenziellen und weniger wichtigen Elementen zur Regulierung.
Längere regulatorische Sequenzen bieten selektivere Bindungsmöglichkeiten für Transkriptionsfaktoren.
Regulatoren können Homodimere oder Heterodimere bilden, was die Selektivität erhöht.

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Description

In diesem Quiz erforschen wir die Beziehungen der verschiedenen Domänen im Lebensbaum, insbesondere die Entstehung der Eukaryoten. Wir werden die Rolle von Mitochondrien und Plastiden sowie die Herausforderungen des Modells zur Eukaryotenzelle untersuchen. Teste dein Wissen über die Evolution der Zellstrukturen und deren phylogenetische Verbindungen.