Vorlesung Molekulare Humangenetik

WS 2012/2013

Dr. Shamsadin

DNA-RNA-Protein

Allgemeines

Master-Studiengang

Prüfungen o. Klausuren als indiv. Ergänzung 3LP

Seminar Block 2LP

Vorlesung Donnerstags 14-16 U2-200

Seminar (Max.10 Teilnehm. ), n. V.

Fragen V8-126 Tel. 6312

benotet o.

unbenotet

Literatur

Einführung in Molekulare Humangenetik

Was ist Humangenetik ?

Was ist Molekulare Humangenetik ?

Die Molekulare Humangenetik beschäftigt sich mit :

- den Grundlagen wie DNA-Struktur und -Funktion, Genregulation, Chromosomen,

Zellen und Entwicklung, Stammbaumanalysen und grundlegenden Techniken im Labor

- der Kartierung, Identifizierung und Diagnose der Ursachen von mendelnden und

komplexen Krankheiten

- Ausblicke auf die funktionelle Genomik und Bioinformatik,auf Tiermodelle und

Therapien

Molekulare Humangenetik

Inhalt:

Einführung und Molekulare Grundlagen

Mutationen, Chromosomenaufbau, Zytogenetik

Chromosomenstörungen, Fehlverteilung gonosomaler/autosomaler Chromosomen

Strukturelle Chromosomenaberrationen

Tumorgenetik,Reproduktionsgenetik ,ICSI,PID,PKD,Reproduktives Klonen

Formale Genetik, Stammbaumanalysen

Diagnostik, Molekulare Diagnostik, Beratung und Prävention

Grundlagen der Gentherapie, Somatische Gentherapie, Keimzelltherapie

Krankheiten

1839 Schleiden: Zellen als Grundlage lebender Organismen

1859 Darwin: The Origin of Species

1865 Mendel: Versuche über Pflanzen-Hybriden

1869 Miescher: Nuclein, als ein neues saures und phosphorhaltiges Molekül

1903 Chromosomen als Erbeinheiten

1927 Mutationen

1944 DNA als genetisches Material

1953 Watson/Crick: DNA-Doppelhelix

1956 Chromosomenzahl Mensch: 46

1961 genetischer Code ein Triplett

1977 DNA-Sequenzanalyse

1985 Mullis: PCR

1988 Beginn des Humangenom-Projektes

1989 1. menschl. Gen: CFTR, Mukoviszidose

1992 Simithies: P53 KO-Maus

1993 Klonierung des Gens für Chorea Huntington

1998 ES Zellen des Menschen in Kultur

2001 Humangenom-Projekt: 99% Sequenz (100 J. Alkaptonuri als AR & Brachydaktylie AD)

2007 1. menschl. Genom komplett

Einführung in Molekulare Humangenetik

Die Zelle und ihre Bestandteile

nucläre Poren

äußere

innere Membran

Zellteilung

Das menschliche Genom ist diploid

Bevor sich aber einer Zelle teilt (Mitose),

muss die gesamte genetische

Information exakt kopiert werden.

Das humane Genom

Die meisten der 100 Billionen Zellen des Menschen enthalten 23 Chromosomenpaare.

Die dazugehörige DNA besitzt ca. 25000 Gene, welche Informationen für die Bildung

von Proteinen liefern

Das Humangenom-Projekt: Start 1.10.1990

Gregor Mendel (1839) Genom des Menschen (2003) 50 J. Doppelhelixstruktur

Mensch ~ 1013 Z. diff. In ~ 200 Arten

Größe des Genoms ~ 3,27 × 109 Basenpaare

Anzahl der Gene 20.000- 25.000 Gene

Gendichte 1 Gen/ 130.000 Basenpaare

Durchschnittliche Gengröße 27.000 Basenpaare

Durchschnittliche Exons/Gen 9 Exons (1-363)

Durchschnittliche Exongröße 120 bp (10-7600)

Chromosomen des Menschen

Die Zellen des Menschen enthalten 23 Chromosomenpaare!

Anzahl 2n = 46, 44 Autosomen und 2 Gonosomen

Geschlechtsunterschied XX bei der Frau

XY beim Mann

Deletionen, Duplikationen, Inversionen und Translokationen

Fehlverteilung gonosomaler Chromosomen

p

q

Molekulare Grundlagen der Humangenetik

DNA- RNA- Protein ?

Transkription und Translation der genetischen Information

Die DNA bestimmt die Synthese der RNA, die RNA die der Polypeptide

Zentrale Dogma der Molekularbiologie

Die DNA-Struktur ist eine doppelsträngige, antiparallele Helix

Watson-Crick-Regeln

Intramolekulare Wasserstoffbrücken bei DNA und RNA

AS

Die außergewöhnliche Vielfalt viraler Genome

Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel

(keine Ribosomen, Mitochondrien u. kein

Cytoplasma)

Sie können allein keine Proteine herstellen

keine Energie erzeugen

keine Selbstreplikation

Genexpression

tierische Zelle

RNA unterscheidet sich von DNA durch:

- den Besitz von Ribose anstelle von Desoxyribose,

- den Einbau der Base Uracil anstelle von Thymin

- Einstrangigkeit ( Ausnahme: t-RNA )

Es gibt verschiedene Typen von RNA, die verschiedene Funktionen haben

- Messenger-RNA (m-RNA)

-Transfer-RNA (t-RNA)

- ribosomale RNA (r-RNA)

- Alle 3 werden im Kern an der DNA gebildet

- sie dienen alle der Umsetzung der genetischen Information in Polypeptidketten

Molekulare Grundlagen der Humangenetik

stabile RNA

RNA wird als Einzelstrang transkribiert

Transkription und Transkriptionsfaktoren

TATAAA TFIID

CCAAT c/EBP

GGGCGG SP1

GTGACGT(A/C)A(A/G) CRE CREB

RNA-Spleißen

Consensussequenzen in den Introns höherer Eukaryoten

Mechanismus des RNA-Spleißens

Lassostruktur

mRNA wird geschützt

Die 5'-Enden von eukaryotischen mRNAs werden geschützt

Cap

mRNA wird geschützt

Die 3'-Enden der meisten eukaryotischen mRNAs werden geschützt

PAS

Vorteile der Transkription

Transkriptionsstart