Diese arbeit beschäftigt sich mit der Frage, wie die Verteilung plastidärer und cytosolischer Glutamin-Synthetase in verschiedenen Geweben des Kreuzblütlers Brassica napus ist.
Insbesondere wird dabei die semiquantitative Verteilung von DNA und RNA untersucht. Dabei wäre hypothetisch ein erhöhter Anteil plastidärer Glutamin-Synthetase in photosynthetisch aktiven Geweben zu erwarten.
Der Raps Brassica napus ist eine Pflanze aus der Familie der Kreuzblütengewächse (Brassicaceae). Er ist ein Hybrid aus Gemüsekohl und Rübsen, der vom Menschen hauptsächlich als Nutzpflanze verwendet wird. Das Öl der Samen wird unter anderem für Biodiesel und zu Speisezwecken genutzt. Außerdem sind die bei der Ölherstellung anfallenden Abfälle auch als Tierfutter nutzbar. Aufgrund seines raschen Wachstums und des geringen Kultivierungsaufwandes ist B. napus gut als Modellorganismus und Versuchsobjekt geeignet.
Die Glutamin-Synthetase (GS) ist ein Enzym, dass der Übertragung von Ammonium (NH4+) auf Glutamat dient. Dabei entsteht Glutamin. Glutamat und Glutamin sind Aminosäuren und damit ein grundlegender Bestandteil aller Lebewesen. Daher ist die GS ein sehr weit verbreitetes Enzym, das in drei Klassen vorkommt. Die in Brassica napus zu findende Klasse besteht aus zehn identischen Untereinheiten, mit einer Masse von jeweils 42-44 Kilodalton und kommt hauptsächlich in Photosynthetisch aktiven Pflanzenteilen vor. Es gibt dabei zwei Isoformen der GS. Die cytosolische (CYGS), die hauptsächlich in den Wurzeln zu finden ist und die plastidäre (PLGS), die sich hauptsächlich in grünen Geweben findet.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Fragestellung
1.2 Brassica napus
1.3 Glutamin-Synthetase
1.4 Desoxyribonukleinsäuren in Pflanzen
1.5 Ribonukleinsäuren in Pflanzen
2 Material und Methoden
3 Ergebnisse
4 Diskussion
4.1 DNA und RNA im Vergleich
4.2 Restriktionserfolg
4.3 Verteilung der GS in verschiedenen Geweben
4.4 Fehlerdiskussion
5 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht die Verteilung von plastidärer und cytosolischer Glutamin-Synthetase in verschiedenen Geweben der Raps-Pflanze Brassica napus. Im Fokus steht dabei die semiquantitative Analyse der entsprechenden DNA- und RNA-Vorkommen, um Rückschlüsse auf die Genaktivität in unterschiedlichen Pflanzenteilen zu ziehen.
- Molekularbiologische Analyse der Glutamin-Synthetase
- Vergleich der Genexpression in Wurzeln und Keimblättern
- Methoden der DNA- und RNA-Extraktion
- Einsatz von PCR und RT-PCR zur Gensequenzierung
- Gelelektrophoretische Auswertung und Darstellung
Auszug aus dem Buch
1.3 Glutamin-Synthetase
Die Glutamin-Synthetase (GS) ist ein Enzym, dass der Übertragung von Ammonium (NH4+) auf Glutamat dient. Dabei entsteht Glutamin. Glutamat und Glutamin sind Aminosäuren und damit ein grundlegender Bestandteil aller Lebewesen. Daher ist die GS ein sehr weit verbreitetes Enzym, das in drei Klassen vorkommt. Die in Brassica napus zu findende Klasse besteht aus zehn identischen Untereinheiten, mit einer Masse von jeweils 42-44 Kilodalton und kommt hauptsächlich in Photosynthetisch aktiven Pflanzenteilen vor. Es gibt dabei zwei Isoformen der GS. Die cytosolische (CYGS), die hauptsächlich in den Wurzeln zu finden ist und die plastidäre (PLGS), die sich hauptsächlich in grünen Geweben findet.
In Pflanzen dient die GS der Assimilation von toxischem Ammoniumstickstoff. Über den GS/GOGAT-Zyklus (Glutamin-Synthetase/Glutamin-Oxoglutarat-Aminotransferase) wird unter ATP-Verbrauch Ammonium auf Glutamat übertragen (s. Abb. 1). Anschließend wird eine Aminogruppe des dadurch entstandenen Glutamins auf 2-Oxoglutarat übertragen, wodurch wieder Glutamat entsteht (s. Shapiro und Stadtman, 1970).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Vorstellung des Modellorganismus Brassica napus sowie der biochemischen Bedeutung der Glutamin-Synthetase und der Grundlagen von DNA und RNA in Pflanzen.
2 Material und Methoden: Beschreibung der angewandten molekularbiologischen Arbeitstechniken wie Extraktion, PCR, RT-PCR und Gelelektrophorese.
3 Ergebnisse: Präsentation und visuelle Auswertung der mittels Gelelektrophorese gewonnenen Daten zu DNA- und RNA-Proben aus verschiedenen Pflanzengeweben.
4 Diskussion: Interpretation der experimentellen Ergebnisse hinsichtlich der Reinheit der Isolate, des Erfolgs der Restriktion und der gewebespezifischen Genexpression.
5 Zusammenfassung: Abschließendes Fazit über die im Vergleich zur plastidären Form erhöhte Genexpression der cytosolischen Glutamin-Synthetase in der Wurzel.
Schlüsselwörter
Brassica napus, Glutamin-Synthetase, CYGS, PLGS, GS/GOGAT-Zyklus, DNA-Extraktion, RNA-Extraktion, RT-PCR, Gelelektrophorese, Ammoniumassimilation, Genexpression, Pflanzenbiochemie, Molekularbiologie, Keimblätter, Wurzelgewebe.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Analyse der Genaktivität und Verteilung des Enzyms Glutamin-Synthetase in der Pflanze Brassica napus.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die zentralen Themen umfassen die Biochemie der Stickstoffassimilation bei Pflanzen, die molekularbiologische Aufreinigung von Nukleinsäuren sowie die Vergleichsanalyse von DNA- und RNA-Mustern in verschiedenen Geweben.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist es, die Verteilung und die relative Expression der plastidären und cytosolischen Isoformen der Glutamin-Synthetase in unterschiedlichen Pflanzengeweben wie Wurzeln und Keimblättern zu bestimmen.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden molekularbiologische Standardmethoden verwendet, darunter die Phenol/Chloroform-Extraktion, Cäsiumchlorid-Ultrazentrifugation, PCR, RT-PCR sowie die nichtdenaturierende Agarose-Gelelektrophorese.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die methodische Durchführung der Versuche, die visuelle Darstellung der Analyseergebnisse mittels Gelelektrophorese und deren anschließende wissenschaftliche Diskussion.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Die Arbeit lässt sich primär durch die Begriffe Brassica napus, Glutamin-Synthetase, Genexpression, RT-PCR und Stickstoffassimilation charakterisieren.
Warum wurde Brassica napus als Modellorganismus gewählt?
Raps wurde aufgrund seines raschen Wachstums, des geringen Kultivierungsaufwandes und seiner Bedeutung als wirtschaftlich genutzte Nutzpflanze als geeignetes Studienobjekt ausgewählt.
Welches Ergebnis zeigte sich bezüglich der Genexpression in der Wurzel?
Es konnte eine deutlich stärkere Expression der cytosolischen Glutamin-Synthetase (CYGS) in der Wurzel im Vergleich zur plastidären Form nachgewiesen werden.
Welchen Einfluss hatte die Gruppenarbeit auf die Ergebnisse?
Die Arbeit von mehreren Personen und Gruppen führte teilweise zu einer mangelnden Kontinuität, was sich in unvollständigen DNA-Restriktionen und Fehlern bei der Gelbeladung widerspiegelte.
- Quote paper
- Falk Deegener (Author), 2020, Die Glutaminsynthetase in Brassica napus I. Eine Untersuchung der Verteilung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1131611
