Genetik
Einführung in die Genetik
Einführung in die Genetik
-
- 1 / 95
-
Cartes-fiches
Peristase → Modifikation
Veränderungen im Phänotyp während der Individualentwicklung → z.B. Pflanze wächst im tal üppiger als zwischen Felsspalten
Telomer
Ende eines Chromosoms
Zentromer
Verbindungsstelle der Schwesterchromatiden
Nukleinsäure
RNA und DNA
bestehen aus Zuckermolekülen, organischen Basen und Phosphatgruppen
Nukleosid
Verbindung einer Base mit einem Zucker
Basenpaarung in der DNA
Guanin + Cytosin → verknüpft durch 3 Wasserstoffbrückenbindungen
Adenin + Thymin → verknüpft durch 2 Wasserstoffbrückenbindungen
Wie erfolgt die Replikation der DNA?
semikonservative Replikation → ein neuer, ein alter Strang
1.) die Topoismoerase entschraubt die DNA
2.) die Helicase trennt die Einzelstränge indem sie die Wasserstoffbrückenbindungen spaltet; der Leitstrang der Matrize besitzt ein 5' Ende in Richtung der Aufspaltung, der Folgestrang ein 5' Ende in der entgegengesetzten Richtung der Aufspaltung
3.) der Primer bildet den Startpunkt für die DNA-Synthese, wird aus den Basen beliebig zusammengesetzt, die Primase syntheitisiert die Primer, baut also die passenden Primer an die Startstellen der Einzelstränge, Primer werden immer am 5' Ende der Tochterstränge synthetisiert
4.) die Polymerasen 3 fügen die passenden Nukleotide an die Einzelstränge hinzu; am Leitstrang synthetisiert sich die DNA kontinuierlich, am Folgestrang muss zuerst ein Primer synthetisiert werden, dann verknüpft die Polymerse die Nukleotide wieder miteinander, die DNA Polymerase kann nur am 3 'Ende des wachsenden Stranges anheften
da die Synthetisierung des Folgestrangs diskontinuierlich erfolgt, entstehen Okazaki-Fragmente
5.) die Primer samt RNA-Nukelotiden werden entfernt
6.) die entstandenen Lücken werden durch die Polymerase I mit Nukleotiden gefüllt
7.) die Ligase verknüpft die Okazaki-Fragmente
Okazaki-Fragment
während der DNA-Replikation entstehender kurzer Abschnitt des Folgestrangs bestehend aus DNA und RNA
Replisom
Komplex aus Topoisomerase, Helikase, Primase, DNA-Polymerase und Einzelstrang-bindenden Proteinen (sorgen dafür, dass sich Waserstoffbrückenbindungen nach der Spaltung nicht gleich wieder verbinden)
DNA Polymerase
Enzyme, welche die DNA-Synthese katalysieren
DNA Ligase
verknüpft die Okazaki-Fragmente
Primase
Enzym, das bei der DNA-Replikation die Synthese der RNA-Primer als Startsequenzen der DNA-Polymerase herstellt
Genommutation
Veränderungen der Chromosmenzahl
Aneuploidie
Genommutation; Abweichung von der regulären Anzahl der Chromosomen →zu viele oder zu wenige Chromosomen
Entstehung durch non-disjunction (nicht-ausienanderweichen) in einer der meiotischen Teilungen
Trismoie 21 (Down-Syndrom), Trisomie 8, 13 und 18
Ullrich-Turner-Syndrom, Triple-X-Syndrom, Klinefelter-Syndrom, XYY-Syndrom, XX-Männer
Polyploidie
wenn Organismen mehr als zwei Chromosomensätze besitzen
bei Aneuploidie fehlen einzelne Chromosomen oder sind mehrfach vorhanden
Formen der Chromosomenmutation
Deletion
Dupliaktion
Insertion
Onversion
Translokation
Ringchromosom
Isochromosom
Deletion (Chromosomenmutation)
Teilstück des Chromosoms geht verloren
Duplikation
Verdoppelung eine Chromosomenstücks
Translokation
Umlagerung von Chromosomenabschnitten
Ringbildung
Telomere brechen gelegentlich ab und gehen verloren, Phänotyp unauffällig
Inversion
Chromosomentücke welche herausbrechen und verkehrt wieder eingesetzt werden
Insertion
Chromosomenstücke oder einzelne basen welche woanders wieder eingesetzt werden
reziproke Translokation
Stückaustausch zwischen nicht homologen Chromosomen
Genmutation
Veränderung der Nukleotidabfolge in der DNA
Substitution, Deletion, Insertion, Inversion, Inversion II
Formen der Punktmutation
- betrifft einzelne Nukleinbasen
- neutrale Mutation
- missense-Mutation
- nonsense-Mutation
- Letalmutation
- konditionale Mutation
DNA
Biomolekül, das für Speicherung und Weitergabe von Erbinformation sowie aktive Produktion von lebensnotwendigen Proteinen im Körper essentiell ist
DNA - Aufbau
- liegt als langes Kettenmolekül (Polymer) in Form einer Doppelheilx im Zellkern vor
- setzt sich aus Nukleotiden zusammen → Phosphat, Zucker (Desoxyribose) und eine der vier Baen zusammen
- fünf Kohelnstoffatome der Desoxyribose sind von 1 bis 5 durchnummeriert, Base befindet sich am 1'-Ende, Phosphatrest am 5'-Ende
- am 3' C-ATom befindet sich Hydroxy-Gruppe (OH), die zwei benachbarten Zucker über Phosphodiesterbindung zum 5' C-Atom zusammenhält
- daraus ergibt sich, dass DNA-Strang immer ein 5' und ein 3'-Ende besitzt, wobei neues Nukleotid immer nur ans 3'-Ende angehängt werden kann
- in Doppelhelix liegen zwei komplementäre Stränge mit entgegengesetzem Verlauf vor, die in der MItte über Wasserstoffbrückenbindungen verbunden sind
- Abfolge der Basenpaare kodiert genetische Information
- in eukaryontischen Zelle ist DNA in Form von Chromatinfäden organisiert, jeder einzelne Faden ergibt in kondensierten Form ein Chromosom
Reparatur der DNA
Schäden in der DNA können etwa durch mutagene Substanzen, ionisierende Strahlung oder Wärme hervorgerufen werden
Reparaturmechanismen: Basenexzisionsreparatur, Nukleotidexzisionsreparatur, Proofreading durch DNA-Polymerase - Mismatch-Reparatur
Arten von DNA-Schäden
- Basenmodifikation
- Basenfehlpaarung (Mismatch)
- Basenverlust
- Veränderungen im Zucker-Gerüst
- falsche Verknüpfungen zwischen DNA, Proteinen usw
- Einzel- bzw. Dopelstrangbrüche
Basenexzisionsreparatur (BER)
- hier werden Fehler an einzelnen Basen von Enzym namens DNA-Glykosylase erkannt und herausgeschnitten
- anschließend erzeugt AP-Endonuklease Einzelstrangbruch im Zucker-Phosphat-Rückgrat, DNA-Polymerase fürgt korrekte Base ein und DNA-Ligase verknüpft Stränge wider
Nukleotidexzisionsreparatur (NER)
- hier werden Unförmigkeiten und Buckel in der DNA Struktur erkannt
- Mechanismus wird direkt während der Replikation angewandt oder in transkriptionsinaktiven Bereichen angewandt
- Enzyme leiten Helicasen zu beschädigten Stellen, DNA wird aufgetrennt und von Endonukleasen an zwei verschiedenen Punkten zerschnitten, sodass ca 30 Basen großes Oigonukleotid frei wird
- danach repliziert DNA-POlymerase wieder den korrekten Abschnitt, der von DNA-Ligase verbunden wird
Proofreading durch DNA-Polymerase - Mismatch-Reparatur
DNA-Polymerase besitzt nützliche Fähigkeit neuen DNA-Strang währendder Synthese Korrektur zu lesen bzw. mit Mutterstrang zu vergleichen
genetischer Code
- nahezu alle Erbanalgen werden auf Chromosomen gespeichert, die wiederrum aus langen Fäden an auf Histonen aufgewickelter DNA bestehen
- Zucker-Phosphat-Rückgrat der Nukleinsäure ist dabei immer gleich, einzige sich verändernde Komponente bilden die Basen und deren Abfolge
- Abfolge dieser Basenpaare ist genetischer Code
- Code wird als Triplet von drei Basen (=Codon) in eine Aminosäure übersetzt und dann in Polypeptidkette des entstehenden Protons eingebaut
- existieren 4 Basen hoch 3 Plätze im Triplet = 64 Kombinationsmöglichkeiten
- 61 davon kodieren für die 20 Aminosäuren, 3 fungieren als STOP-Codon