Zusammenfassung Ein-gen-ein-Polypeptid Hypothese Erklärung

Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese


Wir wissen längst, dass die Informationen für bestimmte Merkmale in Form von Genen
(Abschnitten der DNA) auf unserer DNA liegen. Doch wie wird die genetische Information in ein
bestimmtes Merkmal, wie etwa braune Haare oder blaue Augen, umgesetzt?
Der britische Arzt Archibald GARROD stellte 1909 folgende Hypothese auf: Gene bestimmen den
Phänotyp, indem sie in der Zelle die Synthese bestimmter Enzyme bewirken. Da Enzyme an allen
Stoffwechselprozessen in Organismen beteiligt sind und alle sowohl anabolen (aufbauenden) als
auch katabolen (abbauende) Stoffwechselschritte durch spezifische Enzyme katalysiert werden,
machte der Gedanke durchaus Sinn, dass über die Synthese bestimmter Enzyme
Stoffwechselschritte in Gang gesetzt werden, die letztendlich für die Ausprägung bestimmter
phänotypischer Merkmale zuständig sind.
Im Gegenzug dazu würden fehlende Enzyme, verursacht durch die Schädigung oder Veränderung
der DNA, dafür sorgen, dass bestimmte Stoffwechselschritte nicht mehr ablaufen können. Erbliche
Stoffwechselerkrankungen könnten so begründet werden.
Erst 1941 wurde der Zusammenhang zwischen der Erbinformation einer Zelle und deren
Enzymausstattung von Georg BEADLE und Edward TATUM am Roten Brotschimmel
„Neurospora crassa“ experimentell aufgeklärt. Sie konnten nachweisen, dass ein Gen die
Information für den Bau eines bestimmten Enzyms codiert. Wird dieses Gen geschädigt, kann das
entsprechende Enzym nicht mehr hergestellt werden oder ist in seiner Funktion eingeschränkt.
Eine Stoffwechselkette (Abfolge mehrerer Stoffwechselschritte, die von unterschiedlichen
Enzymen katalysiert werden) kann dann nur noch bis zu dem entsprechenden Schritt ablaufen. Die
Gene, die für die Enzyme einer Stoffwechselkette codieren, nennt man Genwirkkette.
Die Hypothese wurde Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese genannt.
Durch spätere Versuche fand man heraus, das Gene nicht nur für Enzyme codieren, sondern auch
für weiter Proteine. Aus der Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese wurde die Ein-Gen-ein-Protein-
Hypothese. Auch diese Hypothese wurde im Folgenden noch modifiziert und zur Ein-Gen-ein-
Polypeptid-Hypothese.

Erklärung Versuch Beadle & Tatum:

• ein Gen stellt ein Enzym her
• Gen = Abschnitt der DNA, in dem die relevante Information für die Synthese eines Proteins,
das meist als Enzym wirkt, verschlüsselt in einer spezifischen Basensequenz vorliegt. Die
Synthese erfolgt über den Prozess der Proteinbiosynthese. Das Enzym stellt aus
bestimmten Substraten ein Endprodukt her, welches sich auf den Phänotypen auswirkt.
• In diesem Versuch ist das Endprodukt die Aminosäure Argenin, die das Wachstum des
verwendeten Schimmelpilzes katalysiert
• Es ist allerdings so, dass ein Enzym nicht das Endprodukt aus dem Ausgangsstoff
herstellen kann, sondern nur eine Zwischenstufe, woraufhin weitere Gene andere Enzyme
synthetisieren, die das Zwischenprodukt mithilfe von Reaktionen weiterverarbeiten
→ Argenin wird durch eine Zusammenarbeit mehrerer Gene, die Enzyme sythetisieren,
hergestellt, dies wird auch Genwirkkette genannt
• Ist ein Gen biochemisch so manipuliert, dass es kein funktionsfähiges Enzym herstellen
kann, dann kann das Ausgangssubstrat nicht in das Endprodukt katalysiert werden und
dies würde sich phänotypisch bemerkbar machen

→ Wenn ein Organismus eine bestimmte Verbindung, die zur Genwirkkette gehört und zur
Katalyse eines Ausgangsprodukts wirkt, nicht herstellen kann, fehlt wahrscheinlich ein Enzym,
dass für die Katalyse erforderlich ist. Die dafür verantwortliche Mutation liegt schlussfolgernd in
dem Gen, das dieses Enzym codiert.