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Einführung in die molekulare Ökologie > Prüfungsfragen > Flashcards

Prüfungsfragen Flashcards

1
Q

Was ist ein molekularer Marker?

A

In der Genetik wird als Marker ein bestimmtes, leicht zu identifizierendes Gen bzw. ein bestimmter DNA-Abschnitt bezeichnet, bei dem sowohl Basensequenz als auch Genort bekannt sind.
Genotyp-Ausschnitt der zum Vergleichen herangezogen wird. z.B. bestimmte Loki (z.B. Gene, nichtkodierende Bereiche, Genome), Mikrosatelliten, Exons, Introns, Allozyme,…

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Q

Was ist ein Locus?

A

die physische Position eines Gens im Genom, der Genort.

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3
Q

Wann verwende ich einen Marker mit einer schnellen Mutationsgewschwindigkeit?

A

→ bei Verwadnschaftsuntersuchungen

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4
Q

Wie groß ist der Protein codierende Anteil des Genoms beim Menschen?

A

1.5%

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5
Q

Was sind langsam mutierende Marker?

A

Exons und Pseudogene

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6
Q

Was sind schnell mutierende Marker?

A

Allozym, Intron, SSR Mikrosatelliten

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7
Q

Von wem wird die mtRNA übertragen?

A

Wird maternal (die Vererbung über die mutterseitige Abstammungslinie) übertragen

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8
Q

Auf was deutet es hin, wenn ich zum aufschmelzen der DNA eine höhere Temperatur benötige?

A

auf mehr C-G Gehalt in der DNA

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9
Q

Warum brauche ich bei einem höheren C-G Gehalt eine höhere Temp.

A

Weil zwischen C-G drei Bindungen vorliegen → stabiler

zwsichen A-T nur zwei Bindungen

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10
Q

Wodurch entsteht in einem Individuum Variation?

A

Rekombination und Mutation

plus: Transition, Transversion, Deletion, Insertion/Addition, Inversion

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11
Q

Was wird biparental vererbt?

A

Nukleare DNA

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12
Q

Wo findet keine Rekombination statt?

A

Bei der uniparentalen Vererbung

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13
Q

Was passiert bei einem „Slippage“?

A

DNA Polymerase verrutscht. Passiert häufig bei repetitiven Sequenzen, dadurch wird der Strang entweder kürzer oder länger

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14
Q

Welche Evolutiven Kräfte gibt es?

A

Rekombination, Mutation, Gen-Fluss, genetischer Drift, Selektion, assortative mating

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15
Q

Wozu führen Evolutive Kräfte?

A

Verschiebung von Allel-Frequenzen – Allele werden häufiger oder seltener

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16
Q

Was besagt die Neutral Theory of Molecular Evolution?

A
  • die meisten Mutationen unterliegen keiner natürlichen Selektion
  • konstante Evolutionsrate AA-Sequenz (Aminosäuresequenzen) von Proteinen
  • stille Mutationen verändern den Phänotyp nicht
  • genetische Drift fixiert und löscht zufällig Mutationen
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17
Q

Wofür steht RFLP?

A

Restriction Fragment Length Polymorphism

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18
Q

Wofür steht AFLP?

A

Amplified Fragment Length Polymorphism

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19
Q

Was sind Mikrosatelliten? (MC)

A

Mikrosatelliten sind kurze, nichtcodierende DNA-Sequenzen von zwei bis sechs Basenpaaren Länge, die im Genom eines Organismus oft wiederholt werden. Oftmals konzentrieren sich viele Wiederholungen am selben Locus (Position einer Sequenz). Sie sind schnell evolvierende nukleare.

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20
Q

Was sind Allozyme und Isoenzyme:

A

Allozyme sind alternative Formen eines Enzymes, die von verschiedenen Allelen am gleichen Genlokus codiert werden.→ durch Elektrophorese trennbar.
Das Gegenstück hierzu sind Isoenzyme, welche dieselbe Funktion erfüllen, aber von Genen verschiedener Loki codiert werden.

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21
Q

Vor- und Nachteil von FISH

A

+ Erkennung der 3D-Verteilung
+ in situ direkt an Gewebe Target-Sequenz anzeigen
+ wenn man z.B spezifische MOs erkennen möchte
- Hintergrund-Fluoreszenz und Permeabilität der Zellen ungleich

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22
Q

Vor und Nachteil von NGS

A

+ in wenigen Stunden das ganze Genom

- nur 150-400 bp

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23
Q

Was beschreibt Phylogenie:

A

Beziehung zwischen Arten → beschreibt Beziehung zwischen Vorfahr und Nachfahren

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24
Q

Was versteht man unter incompleat linage Sorting? Was sind die Lösungen?

A

Tritt auf wenn sich eine Art aufspaltet → evolutive Linie noch nicht wirklich getrennt Lösung:
• möglichst viele Loki oder gesamtes Genom anschauen
• Speziationsgene
• Fragestellung mit Hilfe andere zusätzlicher Disziplinen lösen = integrative Taxanomie

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25
Q

Problem bei Speziationsgenen?

A

Man muss wissen, was der Auslöser der Speziation ist.

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26
Q

Was ist Transversion was ist Transition? Was findet öfter statt?

A

beides sind Punktmutationen

  • Transition: Purin-Purin oder Pyrimidin-Pyrimidin (Öfter)
  • Transversion: Purin-Pyrimidin oder Pyrimidin-Purin

Purin (A/G) Pyrimidin (C/T)

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27
Q

Wie berechne ich die Zeit für eine molekulare Uhr, wenn Mutationsrate bekannt ist?

A

Aus Divergenz zwischen 2 homologgen Sequenzen die Zeit errechnen, die seit gemeins. Ursprung (MRCA – Most Recent common Ancestor) vergangen ist.

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28
Q

Probleme der molekularen Uhr?

A

Raten treffen nicht immer zu.

Genetic drift und Selektion führt zu einer unterschiedlichen Beeinflussung

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29
Q

Wie komme ich von Sequenzen zu Stammbäumen?

A

Sequenz in Form von Basen aufschreiben → Alignment erstellen → gleiche Sequenzen übereinander bringen (besonders bei codierenden Sequenzen gleich)

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30
Q

Wodurch entstehen unterschiede beim Alignment codierender Sequenzen?

A

Durch Mutation oder PCR Fehler

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31
Q

Problem bei sehr komplexen Evolutionsmodellen?

A

Je komplexer, desto weniger wahrscheinlich stimmt das Ergebnis, wenn neue Werte hinzukommen → bei einfacheren Modellen könnte es gleich bleiben.
Komplexere Modelle passen meisten nur für die genauen Werte, die bei der Erstellung verwendet wurden.

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32
Q

Prinzip von Maximum Parsimony?

A

Stammbaum so bauen, dass möglichst wenig Mutationen vorkommen.
Ich berechne für jede Seite, wieviele Mutationen benötigt sind – je weniger Mutationen, desto besser ist der Baum

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33
Q

Wieso ist die Außengruppe so relevant für das Modell Maximum Parsimony?

A

Weil die Anzahl der Mutationsschritte extrem davon abhängt.

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34
Q

Nachteil des Maximum Parsimony Modells?

A

Schließt Rückkreuzungen aus und Modell kann nur bei sehr nah verwandten Taxa verwendet werden. Kein Einbeziehen von Evolutionsmodellen → unseen changes

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35
Q

Vorteil von Maximum Parsimony?

A

Leicht durchschaubare Methode

muss sich nicht auf 1 Evolutionsmodell festlegen gut wenn wenig Taxa + nahe verwandt

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36
Q

Prinzip von Maximum Likelihood?

A

Es wird berechnet, wie wahrscheinlich es ist, dass Aufspaltungen oder bestimmte Mutationen auftreten. (z.B. Mutationen zwischen Nukleotiden) Wahrscheinlichster Baum wird erstellt.

37
Q

Nachteil von Maximum Likelihood?

A

Extrem lange Rechenzeit + man muss sich sicher sein, dass es das richtige Modell ist

38
Q

Wofür verwende ich Bootstrapping?

A

Um zu berrechnen wie stabil der Baum ist, wenn neue Proben dazu kommen

39
Q

Wie funktioniert Bootstrapping?

A
  1. Künstliche Datensätze werden erstellt
  2. von den originalen Daten werden sides herausgezogen und in die neuen eingebaut
  3. wenn der alte Baum stimmt müsste wieder der gleiche Stammbaum
    herauskommen
  4. beim ursprünglichen Stammbaum trägt man ein, wie oft ein Knoten auch bei den
    anderen Bäumen vorkommt (ab 75% ernst zu nehmen)
40
Q

Grundprinzip des Bayesischen Ansatzes?

A

Beruht auf der Wahrscheinlichkeit der Bäume, die man aus Beobachtungen schließt. Es wird mit Hilfe von bedingten Wahrscheinlichkeiten gerechnet. ! Beobachtungen beeinflussen den ursprünglichen Ansatz! Extrem Komplex. (Bsp. Zuckerl im Skript!)

41
Q

Was versucht Phylogeographie?

A

Versucht, dass was innerhlab von Arten passiert ist nachzuvollziehen – mit Hilfe eines geographischen Hintergrundes.

42
Q

Grundlegende Unterschiede von Sanger und NGS erklären (offen)

A

Senger: 4 verschiedene Behälter benötigt, lange gedauert

NGS (Next Generation Sequencing): Alles in einem Topf, ganzes Genom in wenigen Stunden

43
Q

Formen von DNA-Sequnenzen?

A

Protein-codierende DNA
• evolviert (sich über Evolution entwickeln) meist langsamer → wird repariert!
Artefakte leichter erkennbar

nicht Protein-codierende DNA, nicht funktionelle DNA
• evolviert schneller, Artefakte schwerer erkennbar
• Primer Design spezifisch

nicht Protein codierende DNA, funktionelle DNA
• z.B. RNA-Gene, evolviert langsamer,
konservierte und variable Bereiche kein ORF

nuclearer Marker
• evolvieren meist eher langsam
• biparentale Vererbung
• Rekombination durch crossing ove r

cytoplasmatischer Marker
• z.B. mtDNA
◦ evolviert schneller
◦ maternale Vererbung!

44
Q

Welchen Einfluss hat Migration (Gen Fluss) auf die Population?

A

Die Variation steigt + Populationen werden zueinander ähnlicher

45
Q

Welchen Einfluss hat assortative Paring auf die Population?

A

Positive assortative Paring = Inzucht:
-> Arten neigen zur Begattung mit Individuen, die ihnen in gewisser Hinsicht besonders ähnlich sind
• innerhalb der Gruppe sinkt Variation
• Unterschiede zwischen Gruppen werden größer
-> führt zu neuen Arten

negativ assortative Paring = nicht verwandte Individuen Paaren sich
-> Dabei werden bevorzugt Paarungspartner ausgewählt, die (in bestimmten Aspekten) unähnlich sind.
• Variation steigt
• Unterschied zwischen den Populationen geringer
-> stabilisiert die ursprüngliche Art und lässt weniger neue Typen entstehen

46
Q

Welchen Einfluss hat der genetische Drift auf die Population?

A

Bei seltenen Allelen, kann es sein dass der genetische Drift zu einer Veringerung der Variation führt, da seltene Allele verloren gehen können. d.h. Variation innerhalb der Population sinkt, aber durch den Verlust können ähnliche Gruppen unterschiedlicher werden.

47
Q

Wo wirkt der genetische Drift besonders stark?

A

Bei kleinen Populationen

48
Q

Was bedeutet es wenn ich zwei Populationen untersuche und ähnliche Allele finde?

A

Das ein Genfluss stattfindet

49
Q

Welchen Einfluss hat Selektion auf die Population?

A 
Variation in der Population sinkt. 
Zwischen Populationen:
• gleicher Selektionsdruck:
◦ Variation zwischen Populationen geringer
• unterschiedlicher Selektionsdruck
◦ Variation zwischen Populationen steigt
50
Q

Was ist balancing selektion?

A

Eine Sonderform der „disruptiven Selektion“. Auch wenn Selektion dazu führen sollte, dass ein Allel verschwindet kommt es vor. z.B. HbS/ HbA

51
Q

Hardy Weinberg Gleichgewicht Welche Aussagen stimmen

A

• Wird angewendet bei sexuellen Organismen – stimmt
◦ jeder Vater gibt gleichwahrscheinlich seine Spermien weiter. Analog Mütter → zw. Generationen bleiben Allel-Freq & Genotyp-Frequ. konstant

• Allelfequenz sagt etwas über Genotypfrequenz der nächsten Generation aus – stimmt
◦ HWE sagt voraus, wie in “idealer Welt” bei gegebener allele-frequency
das Verhältnis v. Homo- zu Heterozygoten in Nachfolge-Generation sein wird

• Allelfrequenz verschiebt sich nicht über Generationen - stimmt
◦ ideale Welt – keine 6 Kräfte, die zu einer Verschiebung führen könnten (?)
◦ jeder Vater gibt gleichwahrscheinlich seine Spermien weiter. Analog Mütter → zw. Generationen bleiben Allel-Freq & Genotyp-Frequ. konstant

• Hardy Weinberg Gleichgewicht ist Ausgangswert für FST FIS FIT

• es gibt an, wieviele Allele man untersuchen muss, um eine repräsentative Aussage
zu erhalten – falsch

52
Q

Erkläre Hardy Weinberg Gesetz.

A

HWE sagt voraus, wie in “idealer Welt” bei gegebener allele-frequency das Verhältnis v. Homo- zu Heterozygoten in Nachfolge-Generation sein wird

53
Q

3 Voraussetzungen für eine ideale Welt beim HWE?

A
  1. Keine 6 evolutiven Kräfte
  2. sex. Organismen
  3. Generationen überlappen nicht
54
Q

Was vergleicht der FST, FIS Wert.

A

FST: vergleicht Subpopulationen mit Totalpopulationen
FIS: Vergleicht Individuen inneralb einer Subpopualtion (bezieht ein wie homozygot Individuen sind – Inzucht)

55
Q

Was bedeutet ein FST Wert von 0 bzw 1?

A

=0 → Genlfuss

=1 → kein Genfluss – Genflussbarriere

56
Q

Was bedeutet ein FIS Wert von 0 bzw 1?

A

=0 → keine Inzucht

=1 → Inzucht

57
Q

Wie arbeitet AMOVA?

A

Nimmt gesamte Variation in den Daten – Versucht Variation auf verschiedenen, vom Bnutzer festgelegte Ebenen einzuteilen
– unterteilt gen. Variation in hierarch. Komponenten – setzt Variation auf verschiedenen Ebenen miteinander in Beziehung
– partitioniert gesamte Variation in Kovarianz- Komponenten aufgr. von Unterschieden in den vorher definierten hierarch. Ebenen;

58
Q

Mit Hilfe von welchem Programm kann mtDNA untersucht werden?

A

AMOVA

59
Q

Was bedeutet es wenn AMOVA bei Mikrosatteliten 4% anzeigt und bei mtDNA 90%?

A

4% bedeutet: genetische Variation zwischen den 2 Populationen gering
90% bedeutet: gentische Variation zwischen den 2 Populationen groß.
Lösung:
90% von mtDNA: wird nur von Weibchen übertragen. Da genetische Variation gering ist bleiben sie z.B. im Nest → offensichtlich breiten sich die Männchen aus → daher auch bei Mikrosatteliten geringe genetische Variation. = „sex biased dispersal“

60
Q

Wie funktioniert STRUCUTRE?

A

Jedes Individuum wird mit seinen Daten eingeschleust → Programm erstellt dann sichtbare Cluster → Cluster durchmischt spricht für Genfluss, je einfärbiger, desto isolierter.

61
Q

Was gibt der coefficent of relatedness R an?

A

Ob Individuen verwandt sind.

→ ! viele polymorphe Marker werden benötigt!

62
Q

Was bedeutet es wen R =1?

A

Zwillinge

63
Q

Was bedeutet R=0.5

A

Tochter oder Sohn

64
Q

Was bedeutet R=0.25?

A

Halbgeschwister

65
Q

Warum will man eine molekulare Identifikation von Arten?

A

• Um die Artenzugehörigkeit zu kennen → für die meisten ökologischen Fragen wichtig

66
Q

Wann verwendet man eine molekulare Identifikation von Arten?

A
  • Morphologie unzuverlässig
  • unbekannte Lebensstadien
  • nur Fragmente vorhanen
67
Q

Was ist environmental DNA?

A

In der Umwelt findet man DNA Spuren, welche Arten zugeordnet werden können → z.B. Wasserprobe → Otter DNA vorhanden?

68
Q

Was ist ein Nachteil der environmental DNA?

A

Kontaminationsanfällig

69
Q

Mit Hilfe von welchen molekularen Markern kann ich Pilze/ Bakterien/ Insekten zu Arten zurordnen?

A

Pilze: ITS (internals transcriped spacer) Bakterien: 16S rDNA
Insekten: mtDNA-Gens COI

70
Q

Wieso/ Wann ist es von Vorteil wenn ich das Geschlecht mit Hilfe von molekularer Identifikation herausfinde?

A

Wenn z.B. nur Gewebeproben vorliegt, wenn kein Geschlechtsdimporphismus vorhanden ist

71
Q

Wie kann ich das Geschlecht molekularbiologisch herausfinden?

A

PCR mit Hilfe von Sex-spezifischen Primern oder Gene, die eine geschlechtsspezifische Länge haben

72
Q

Wo kann eine molekulare Identifikation eines Individuums von Vorteil sein?

A

z.B. bei Verhaltensforschung, oder bei Forensik & Kriminalistik

73
Q

Wie kann ich ein einzelnes Individuum molekular Identifizieren?

A

Mit Hilfe von molekularen Markern mit einer größeren Auflösung (z.B. Set von hoch variablen Mikrosatelliten)

74
Q

Was sind Probleme bei der molekularen Identifikation der Nahrungsökologie?

A
  • Schwierige negativ Nachweiß zu interpretieren
  • Unterscheidung zwischen Primär- Sekundär Predation
  • nicht erkennbar, ob Beute lebend oder tot war
75
Q

Aufgabe der Genomik?

A

Erforschung der Genomfunktion, -struktur, - evolution

76
Q

Woran forscht die Postgenomische Ära?

A

Forschung an Art nach Sequnezen ihres Genoms

77
Q

Wozu dient die Pangenomik?

A

Vergleich multipler Genomsätze innerhalb einer Art

78
Q

Aufgabe der Phylogenomik?

A

Evolutive Rekonstruktion mit Genomdaten

79
Q

Was untersucht die Ökologische Genomik?

A

Untersuchung der genomischen Mechanismen, die für Adaptation von Organismen an ihre Umwelt verantwortlich sind

80
Q

Wie arbeitet die Metagenomik?

A

arbeitete nicht mit spezifischen Primern, sondern mit allgemeinen Primern → gesamtes Genom wird beobachtet.
Mischung von vielen Organismen werden amplifiziert. Man bekommt nicht eine genaue Art, sondern allgemein, wieviele Arten in der Probe stecken.

81
Q

Was ist biparentale Vererbung?

A

Es gibt zwei Kopien pro Individuum, nukleare DNA-Rekombination, man spricht von Allelen, homozygous und heterozygot

82
Q

Was ist uniparentale Vererbung?

A

Es gibt eine Kopie pro Individuum, z.B. mtDNA und cpDNA, meistens maternal vererbt, keine Rekombination, man spricht nicht von Allel sondern von haploidem Genotyp, Organellen und Plastiden

83
Q

Was sind Purine Basen?

A

A und G

84
Q

Was sind Pyrimidine Basen

A

C, T und U

85
Q

Wie kommt es zu einer Variation in einer Population?

A
  • genetische Drift
  • assortative mating
  • Migration
  • Selektion
  • > diese Kräfte bewirken Verschiebung v. Allel-Frequenzen
  • > Allele werden häufiger/seltener = evolutiven Kräfte
86
Q

Was sind die 3 Schritte der PCR?

A
  1. Strangtrennung: 15 Sek. auf 93°C
  2. Hybridisierung der Primer: Lösung schnell auf 54°C abkühlen damit Primer mit jeweils einem Stand hybridisieren können
  3. DNA-Synthese: Lösung auf 72°C erhitzen -> optimale Temperatur für die Tat-DNA-Polymerase
    - > Verlängert beide Primer inRichtung Zielsequenz (5´-> 3´)
    - > geht über Zielsequenz hinaus
87
Q

Was bedeutet ein niedriger FST-Wert?

A

kaum Populationsdifferenzierung

88
Q

Was bedeutet ein hoher FIS-Wert?

A

deutet auf Inzucht hin

Einführung in die molekulare Ökologie (2 decks)

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