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