Aufgaben

Molekularbiologie - Evolution: Sichelzellanämie

Nun eine Aufgabe (bzw. Teile einer Abituraufgabe) auf der Abiturlernen.de Page, die schon mehrfach in Niedersachsen und Hessen gestellt wurde. NRW wäre ebenso ein guter Kandidat für diese Aufgabe, denn die geforderten Themenschwerpunkte Genetik/Molekularbiologie, Stammbäume, Populationen und Vererbung sind Inhalt dieser Aufgabe zum Thema Sichelzellanämie.

Stammbaum der Globine:

Bei unterschiedlichsten Organismen wurden die Gobin-Proteine untersucht, daraus ein Stammbaum erstellt. Trotz starker Veränderungen in ihrer Struktur und Sequenz führen alle Globinproteine die Aufgabe des Sauerstofftransports durch. Aufgrund von Sequenzvergleichen wird der Stammbaum zugeordnet. Die Länge der Äste ist der Anzahl Veränderungen proportional.

• Fassen Sie die Aussagen des gezeigten Stammbaums zusammen.

• Welche Ereignisse in der Evolution haben zur Ausbildung der Haupt- und Seitenzweigen dieses Stammbaumms der Gobingene evtl. führen können. Stellen Sie eine Hypothese auf!

Sichelzellanämie in Afrika und den USA:

Material: Sichelzellgen und Malaria

Malaria wird in feucht-tropischen Klimagebieten von der Mücke Anopheles übertragen. Besonders verbreitet ist Malaria im tropischen Afrika und Südostasien. Die USA hingegen sind Malaria frei.

Die Sichelzellanämie ist eine Erbkrankheit, die durch eine Punktmutation im Hämoglobingen (beta-Hämoglobinkette) verursacht wird. Der Basenaustausch im Codon “GAG” zu “GTG” führt im Protein zu einer Veränderung der Aminosäuresequenz. Statt Glutaminsäure wird nun ein Valin eingebaut.

Im 18. Jahrhundert wurden viele Bewohner tropisch Afrikas als Sklaven in die USA verschleppt. Die Häufigkeit der überwiegend heterozygoten Merkmalsträger der Sichelzellanämie in ihrem afrikanischen Heimatgebieten betrug damals wie heute 25%, d.h. 75% sind homozygot gesund! Studien in den USA ergaben, dass von 20 Millionen farbigen Einwohnern (african american; Nachfahren der ehemaligen Sklaven) 50000 homozygote Träger des Sichelzellgens sind. Diese Krankheit bedarf intensiver Betreuung. Die Lebenserwartung liegt mit durchschnittlich 14 Jahren sehr niedrig.

• Wie könnte das Sichelzellgen entstanden sein, wie mag es sich verbreitet haben? Diskutieren SIe auf Basis Ihrer Kenntnisse über Evolutionsfaktoren.
• Was sagt das Hardy-Weinberg-Gesetz (HWG) aus? Berechnen Sie mit dem HWG die Allelfrequenzen und Phänotyphäufigkeiten in der ursprünglichen Heimat der Sklaven und in den heutigen USA
• Begründen Sie die Veränderung in den Allelfrequenzen (Bezugsland USA). Ist das HWG anwendbar? Nehmen Sie Stellung!

Viel Spass damit, die Lösung gibt es bei Email! Bitte das untenstehende Kontaktformular ausfüllen!