Mutation und Reparatur

Mutationen

1. Somatische Mutationen: in Körperzellen. Die Mutation wird nur in die Tochterzellen

übertragen

2. Keimbahnmutationen: in den Gametenbildenden Zellen. Die Mutation wird auch auf die

Nachkommen übertragen

Definition: Änderung der Nukleotidsequenz

1. Kleine Mutationen:

a. Punktmutationen (still, missense, nonsense, frameshift)

b. Insertionen

c. Deletionen

2. Grose Mutationen:

a. chromosomale Mutationen

b. Änderungen der Chromosomenzahl

1. Spontane Mutationen: Gründe innerhalb der Zelle (zB. Während der Replikation)

2. Induzierte Mutationen: äussere Gründe (zB. UV-Strahlung, chemische Stoffe)

29.

AUFGLIEDERUNG:

Keimbahn vs. somatische Mutation

30.

Somatische Mutation Keimbahnmutation

In Körperzellen,

Wird nicht vererbt

In Keimzellen und in den Keimzellbildenden Zellen

vererbbar

Wird nicht vererbt

Punktmutationen

Austausch, Ausfall oder Einbau eines einzigen

Nukleotids

- In der kodierenden Region des Gens

- In der nicht-kodierenden (zB. Regulator-) Region des Gens

- In den intergenischen Regionen

31.

Regulatorregion Kodierende Region

Intergenische

Region

– Einzelnukleotidpolymorphismus

32.

(single nucleotide polymorphism): Unterschied in einer einzigen Base in der

Population (anwesend in mindestens 1%) (Aussprache: snip)

Gen

gekoppelter SNP

Ausserhalb des Gens

Kausal SNP

Innerhalb desGens

Kein Effekt auf

das Protein

Regulierender SNP Menge des Proteins

KodierenderSNP Funktiondes Proteins

KODIERENDE REGION

REGULATORREGION

INTERGENISCHE REGION

GESUND KRANK

SNP

Austausch, Ausfall oder Einbau eines einzigen

Nukleotids

- In der kodierenden Region des Gens

- In der nicht-kodierenden (zB. Regulator-) Region des Gens

- In den intergenischen Regionen

Punktmutationen

Regulatorregion Kodierende Region

MUTATION

Veränderte Genfunktion

oder kein Effekt

Intergenische

Region

Mutation in der kodierenden

Region des Gens

33.

Stille Mutation Keine Aminosäureänderung

34. Punktmutationen

Missense Mutation

Sichelzellphänotyp normaler Phänotyp

Glutaminsäure Valin in der 6. Aminosäureposition

35.

Die Basenänderung verursacht

Aminosäureänderung

Hemoglobin

Punktmutationen

Die Basenänderung führt zum Entstehen eines Stop-

Codons

Nonsense Mutation 36.

Punktmutationen

1. Weiterlesen: Stop-Codon verschwindet, Translation äuft weiter

2. Weiterschreiben: Transkriptionsstop wird mutiert, die Transkription der

mRNA wird nicht angehalten.

Read-through Mutation Weiterschreiben, oder weiterlesen

37.

Leserasterverschiebende Mutation 38.

Die Insertion oder Deletion einer einzigen Base führt

meisstens zu einem funktionsunfähigen Protein

Punktmutationen und weitere kleine Mutationen

Mutation der Regulatorregionen 39.

Mutationen die die Regulatorregion der Gene betreffen

Regulatorregion Kodierende Region

MUTATION

Veränderte Genexpression

oder kein Effekt

Intergenische

Region

Punktmutationen und weitere kleine Mutationen

Trinucleotid-Repeat-Expansionskrankheiten 40.

Kleine Mutationen

Erhöhte Anzahl der Glutamin-kodierenden CAG Basentriplets

CAG Repeats

Huntingtin Gen

Gln Repeats

Huntingtin Protein

Huntington Syndrom

CAGCAGCAGCAGCAGCAGCAG

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

CAG

Q

Chromosomale Mutationen 41.

Deletionen

Insertionen

Translokationen

Chromosomlae Umordnungen

Poliploidie 42.

Änderungen der Chromosomenzahl

1. Im Fall von grossen evolutionären

Sprüngen

2. Bei Veredelung von Pflanzen

Weizen: hexaploid (6n)

Banane: triploid (3n)

Aneuploidie 43.

X0 Trisomien

Chr. 21 13 18

Monosomie

Turne-Syndrom

Down-Syndrom Patau-Syndrom Edwards-Syndrom

Änderungen der Chromosomenzahl

Ursachen der Mutation 44.

Spontane Mutationen – innere Ursachen

Induzierte Mutationen – Äussere Ursachen

1. Während der DNA-Synthese

2. Während des „Crossing over” (Meiose)

3. Tautomerbildung

1. Chemische Faktoren

2. Physische Faktoren

Spontane Mutationen 45.

1. Während der DNA-Synthese: pol-III macht Fehler, und der

Reparaturmechanismus repariert es nicht

2. Während des „Crossing over”: Die Paarung der homologen Chromosomen

ist nicht korrekt während der genetischen Rekombination (Meiose)

3. Tautomerbildung: es gibt ein dynamisches Gleichgewicht zwischen zwei isomerischen

Substanzen

C G T A C seltene imino-A T seltene enol G seltene imino-C A seltene enol T G

Physische Faktoren 46.

1. UV-Strahlung

2. Ionisierende Strahlung -, - ung - Strahlung

3. Hitze

Induzierte Mutationen

Thymindimerisierung

Punkt-, Insertions- und Deletionsmutationen

Bruch der Zucker-Phosphat Bindung

Chemische Faktoren 47.

1. Basenanaloge

2. Direkt wirkende Chemikalien

a. 5- Bromuracil

b. 2- Aminopurin

3. Indirekt wirkende Chemikalien

Induzierte Mutationen

a. Interkalierende Agentien (Ethidium-Bromid)

b. Demainierende Agentien

c. Alkilierende Agentien

zB. Induziert Peroxidbildung

Folgen der Mutationen 48.

2. Funktionsgewinn: Protein wird eine abnormale Aktivität haben (dominant

negative Mutation)

- meisstens dominant

1. Funktionsverlust: vermindert oder stellt ab die Aktivität des Proteins

- meisstens rezessiv

- Ausnahme: Haploinsuffizienz (dominant), wobei der Organismus den Verlust einer Allelkopie nicht

toleriert

zB. Marfan-Syndrom: eine Kopie des fibrillin-1 Gens ist fehlerhaft

Michael Phelps

abnormale Struktur: Mutation in der kodierenden Region

abnormale Expression: Mutation in der Regulatorregion

Mutation sichert das Rohmaterial für die Evolution.

Mutation und Evolution

49.

50.

Charles Darwin Jean-Baptist Lamarck

1. Induzierte globale Mutationen

- Einige Bakterien erhöhen ihre Mutationsrate auf Stresseffekt

Darwin: die genetische Variabilität ist zufällig

Lamarck: die genetische Variabilität hängt von der Benutzung ab

Nicht-zufällige Mutationen

MIT MODERNEM WORTGEBRAUCH:

2. Lokale Hypermutationen

- Haemophilus influenzae erhöht die Mutationsrate von Genen, die die Oberflächenstrukturen bestimmen:

kann sich an unterschiedliche Mikroumgebungen anpassen

3. Induzierte lokale Mutationen - Im Folge von Hungern erhöhen die E. coli Bakteriendie Mutationsrate der Gene verantwortlich für die

Herstellung von Aminosäuren, die defektiven Gene werden funtionsfähig

4. Induzierte regionale Mutationen

- Der Senf (Brassica nigra) verliert im Folge von Hitzestress ein Teil der rRNA Gene:

adaptive Bedeutung ist nicht bekannt

Lamarck kehrt zurück?

Reparatur 51.

Xeroderma pigmentosum Dickdarmkrebs