- Serum-reaktion
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Der Serum-Präzipitin-Test ist ein serologischer Test zum Immunologischen Verwandtschaftsnachweis. Der Test ist eine hochspezifische Antigen-Antikörper-Reaktion zum Feststellen der Übereinstimmung zweier Organismen im Hinblick auf ihre Eiweiße. Jede Art hat artspezifische Eiweiße und deshalb kann man gerade mit diesem Test den Grad der Ähnlichkeit von Eiweißstoffen bestimmen.
Es erfolgt die Ausfällung von im Blutserum gelösten Eiweißen (Proteinen) durch Antikörper. Der Test wird zur quantitativen Untersuchung von stammesgeschichtlichen Verwandtschaften (Phylogenie) angewandt.
Der Präzipitin-Test kann allgemein für die Untersuchung von Verwandtschaftsbeziehungen verwendet werden, im Folgenden wird er für die Untersuchung menschlichen Blutes beschrieben. Entsprechend könnte man ihn aber auch für andere Organismen durchführen. Zunächst wird das so genannte Human-Serum benötigt, welches man gewinnt, indem man menschliches Blut einige Zeit in einem Reagenzglas stehen lässt, sodass sich die festen Bestandteile im unteren Bereich des Reagenzglases ablagern und oben die restliche Flüssigkeit (Plasma ohne Fibrinogen). Dieses Serum wird einem Kaninchen oder einem anderen Zwischenorganismus gespritzt, welchem wiederum nach einigen Tagen Blut entnommen wird.
Mit dem Kaninchenblut führt man das obige Verfahren zur Trennung des Serums von der Flüssigkeit durch und gewinnt so ein neues Serum, das Anti-Human-Serum, welches Antikörper gegen menschliche Serum-Proteine enthält. Mischt man dieses Anti-Human-Serum nun mit menschlichem Blut, so gibt es eine (Präzipitation) vollständige (100 %ige) Ausfällung , da diese Antigene sofort von Antikörpern bekämpft werden.
Bei anderen Lebewesen gibt es mit diesem Anti-Human-Serum unterschiedliche Ergebnisse, wobei hierbei der Grad der Ausfällung Rückschlüsse auf die stammesgeschichtliche Nähe ermöglicht. Je mehr Eiweiße durch die im Anti-Human-Serum enthaltenen Antikörper ausgefällt werden, desto ähnlicher sind die Organismen dem Menschen im Hinblick auf die Eiweiße. Da die spezifischen Eiweiße eines jeden Organismus sich im Laufe der Evolution entwickelt haben, deutet eine große Ähnlichkeit in Bezug auf die Eiweiße auf eine große verwandtschaftliche Nähe zwischen zwei Organismen hin.
So werden zum Beispiel beim Schimpansen bei der Untersuchung von entsprechendem Schimpansenblut mit Anti-Human-Serum bis zu 85 % ausgefällt, beim Pavian 29 % und beim Känguru 0 %. Da die Präzipitinreaktion jedoch ein wenig differenziertes Ergebnis liefert, nicht bei allen Tiergruppen angewendet werden kann und keine genaueren Rückschlüsse darauf zulässt, wann sich die Entwicklungslinien zweier Lebewesen getrennt haben, hat sie heute stark an Bedeutung verloren. Stattdessen werden Verwandtschaftsverhältnisse heutzutage eher mit der Aminosäuresequenzanalyse (mittels Edman-Abbau) oder mit der DNA-DNA-Hybridisierung untersucht.
Inhaltsverzeichnis
Beispiel: Untersuchung von menschlichem Blut
Organismen, die untersucht werden
(Objekt bzw. Zwischenorganismus zur Gewinnung von Testserum (hier Anti-Human-Serum) ist ein Kaninchen)
Vorgehen
- Es wird Blutserum vom Menschen entnommen und dem Kaninchen injiziert.
- Nach einiger Zeit bildet das Kaninchen Antikörper gegen die Eiweiße des Menschen (Antigene).
- Nun wird Blut vom Kaninchen entnommen und daraus Testserum hergestellt.
- Das Testserum wird zu Blutproben von Mensch, Schimpanse und Orang-Utan gegeben.
- Es erfolgt eine Verklumpung (Ausfällung/Präzipitation) des Blutes im Testserum je nachdem, wie stark die Antikörper zu den Antigenen passen.
Ergebnis
- Mensch: 100 %
- Schimpanse: 85 %
- Gorilla: 64 %
- Orang-Utan: 42 %
- Pavian: 29 %
- Rind: 10 %
- Schaf: 10 %
- Hirsch: 7 %
- Pferd: 2 %
- Beuteltier: 0 %
- Vogel: 0%
Erklärung
Durch die unterschiedliche Reaktion auf das Testserum (das Antikörper gegen Eiweiße des Menschen enthält) kann man ersehen, wie stark Schimpanse und Orang-Utan mit dem Menschen verwandt sind. Während der Schimpanse „nur“ 15 % spezielle Schimpansen-Eiweiße besitzt, und durch diese große Ähnlichkeit mit dem Menschen im Test etwa 85 % der Proteine ausgefällt werden, weist der Orang-Utan bereits größere Unterschiede auf und Beuteltier und Vögel zeigen keine genetischen Gemeinsamkeiten, was wiederum auf die stammesgeschichtliche Entwicklung schließen lässt.
Je stärker also die Fällungsreaktion ist, umso ähnlicher sind sich die Eiweiße. Dies bedeutet: Je ähnlicher sich die Aminosäuresequenzen sind, umso größer ist die genetische Übereinstimmung, woraus eine größere Verwandtschaft folgt. Diese Argumentationskette gilt auch umgekehrt.
Literatur
- Knauer, Bernhard; Kronberg, Inge Dr.; Krull, Hans-Peter (2007): Natura Biologie für Gymnasien - Evolution, Klett Verlag Stuttgart, S. 94f
- Wright, C.A. (1966): Experimental Taxonomy: a review of some techniques and their applications. Int. Rev. gen. exp. Zool. 2, 1-42
- Wright, C.A. (Hrsg., 1974): Biochemical and Immunological Taxonomy of Animals. London & New York. Academic Press.
Weblinks
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