Biologie: 5.6 Genomik PDF

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 Zurück zur Webseite  Einstellungen    Als erledigt kennzeichnen Länge: Mit Genomik beschreibt man die systematische Erfassung und Analyse aller DNA-Sequenzen eines der Genomik steht die vollständige Untersuchung aller Gene einer Zelle im Vordergrund, während zu Kapiteln der Fokus auf der Ebene einzelner Gene gelegen hat. Dabei lassen sich zwei Zweige unterscheiden: 1. Strukturelle Genomik (Erstellen von Genbibliotheken, Genkarten, vollständige Sequenzierung) Beispiel: Nachdem die Genbibliothek einer P7anze erstellt worden ist, kann man gezielt neue vornehmen. Laut International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA übrigens bereits 78 % der angebauten Sojabohnen, 64 % der Baumwolle oder 26 % vom Mais verändert. 2. Funktionelle Genomik (Untersuchung der Funktion von Genen und Signalstrukturen) Beispiel: Hierunter fallen alle Wechselwirkungen zwischen Genen und Genprodukten (vgl. Kap Genaktivität). Um das Genom zu entschlüsseln, muss es Möglichkeiten der Entnahme, Vervielfältigung und der Se geben. Diese sind zum Teil hoch komplex. Die Polymerase Chain Reaction (PCR) wird den meisten m sein und soll wegen ihrer Bekanntheit hier kurz erläutert werden. Das Ziel ist die Vervielfältigung eine Dazu benötigt man das zu vervielfältigende DNA-Fragment, Nukleotide (Grundbausteine von DNA), h Polymerasen und für die zu vervielfältigende DNA speziXsche Primer, damit die DNA-Polymerase ihr Alles gemeinsam wird nun in einen Thermocycler gestellt, der folgende „Schritte“ mehrmals wiederh Eine kurze Erhitzung führt zur Trennung der doppelsträngigen DNA (Denaturierung). Nach einem sch sich der Primer anlagern (Primerhybridisierung), ohne dass die Einzelstränge wieder Zeit haben, sich können die DNA-Polymerasen anhand der vorliegenden Stränge von 5'–3' die komplementären Strän (Elongation). Nun hat man zwei doppelsträngige DNA-Abschnitte. Man kann diesen Vorgang viele M erhält schlussendlich ein Vielfaches vom Ausgangsmaterial. Beispiel: Bei Corona-SARS-CoV-2 ist häuZg von einem Ct-Wert (cycle threshold) die Rede. Dam wie viele solcher Zyklen durchlaufen werden müssen, um die Virus-DNA nachweisen zu könne schlussfolgern: Je niedriger der Wert, desto mehr Virusmaterial war von Beginn an vorhanden benötigt wurden, um das Erbgut des Virus nachzuweisen. Daneben gibt es natürlich andere Untersuchungstechniken wie DNA-Fragmentanalysen, Microarray Gelelektrophorese. Bei all diesen Methoden fallen enorme Datenmengen an. Daher gibt es die eigen Bioinformatik, die diese molekularbiologischen Daten speichert und analysiert. Ein wichtiges Ziel de Menschen ist vor allem ein besseres Verständnis der genetischen Grundlagen von Krankheiten; zum Tumore (siehe Kap. 4.15 Krebsentstehung) besser therapiert werden, wenn man deren Genmutation Wiederholung ist der Schlüssel zum Lernerfolg. Möchtest du diesen Inhalt (erneut) als Video erle Z  00:43 Erweiterung (BETA - Feedback) Ein noch nicht genannter Aspekt der funktionellen Genomik ist der Einsatz von CRISPR/Cas9, ein Technik zur gezielten Genomeditierung. Mit dieser Methode können speziXsche DNA-Abschnitte Organismen präzise verändert werden, was neue Möglichkeiten für die Erforschung von Genfunkt Durch gezieltes Ausschalten (Knock-out) oder Einfügen (Knock-in) von Genen lassen sich deren A biologische Prozesse und Krankheitsmechanismen untersuchen. Diese Technik hat insbesondere Krebsforschung sowie in der Entwicklung von Gentherapien enormes Potenzial gezeigt, da sie es krankheitsverursachende Mutationen zu korrigieren. Ein wichtiger Bereich, der ergänzend zur strukturellen und funktionellen Genomik untersucht wird, Genomik. Diese Disziplin befasst sich mit dem Vergleich von Genomen unterschiedlicher Organis evolutionäre Beziehungen zu erforschen und funktionelle Regionen der DNA zu identiXzieren, die ü Spezies hinweg konserviert sind. Durch den Vergleich von Genomsequenzen können Wissenscha Rückschlüsse auf die Evolution von Genen und Proteinen ziehen, sondern auch auf die genetische Anpassungsmechanismen und krankheitsrelevanten Mutationen. Ein weiteres zentrales Konzept der Genomik ist die Genomanalyse von Populationen, auch bekan Populationsgenomik. Diese ermöglicht es, genetische Variationen innerhalb und zwischen Popula erforschen. Indem man das Auftreten bestimmter genetischer Marker, wie Single Nucleotide Poly (SNPs), in verschiedenen Populationen vergleicht, kann man Rückschlüsse auf die Verbreitung vo oder die Reaktionen auf Umweltfaktoren ziehen. Dies ist insbesondere in der Humangenetik von B erlaubt, die genetischen Grundlagen von multifaktoriellen Krankheiten, wie Diabetes oder Herz-Kr Erkrankungen, zu erforschen. Die Pharmakogenomik untersucht, wie genetische Variationen die Wirkung von Medikamenten b das Potenzial, die Grundlage für eine maßgeschneiderte, personalisierte Therapie zu legen. Durch speziXscher genetischer Marker kann in der Zukunft die Medikation individuell angepasst werden maximieren und Nebenwirkungen zu minimieren. Neben der Genregulation auf DNA-Ebene wird auch die Rolle von nicht-codierender RNA (ncRNA) erforscht. Während mRNA für die Proteinsynthese verantwortlich ist, gibt es zahlreiche ncRNAs, d codieren, aber dennoch entscheidende regulatorische Funktionen übernehmen. Beispiele hierfür s coding RNAs (lncRNAs), die an der Regulation der Genexpression auf unterschiedlichen Ebenen b small nuclear RNAs (snRNAs), die eine Rolle im Spleißen der prä-mRNA spielen. Diese RNA-Mole Schlüsselkomponenten in komplexen regulatorischen Netzwerken, die es den Zellen ermöglichen externe Signale fexibel zu reagieren. Ein weiteres Schlüsselgebiet der modernen Genomforschung ist die Metagenomik, die es ermögl Zusammensetzung ganzer mikrobieller Gemeinschaften in unterschiedlichen Umgebungen zu un dass die Mikroorganismen vorher kultiviert werden müssen. Dies ist besonders relevant in der Erf Mikrobioms des Menschen, also der Gesamtheit der Mikroorganismen, die den menschlichen Kör Veränderungen im Mikrobiom werden zunehmend mit einer Vielzahl von Erkrankungen wie Darmk Diabetes und Adipositas in Verbindung gebracht. Zusätzlich zur Bioinformatik spielt auch die Systembiologie eine zentrale Rolle in der Genomik. D versucht, biologische Systeme als Ganzes zu verstehen, indem sie die Interaktionen zwischen Gen Stoffwechselwegen mathematisch modelliert. Mit der Analyse von Omics-Daten, also genomisch und metabolomischen Informationen, lässt sich ein umfassendes Bild der Funktionsweise von Ze Organismen erstellen. Dies führt ebenfalls zu neuen Ansätzen in der personalisierten Medizin, be Behandlungsstrategien auf Basis individueller genetischer ProXle entwickelt werden können. t ◀ 5.2 Eukaryoten...