1. Kleine Mutationen
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Mutation und Reparatur Mutationen AUFGLIEDERUNG: 29. Definition: Änderung der Nukleotidsequenz 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 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) 30. Keimbahn vs. somatische Mutation Somatische Mutation Keimbahnmutation Wird nicht vererbt In Körperzellen, Wird nicht vererbt In Keimzellen und in den Keimzellbildenden Zellen vererbbar 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 Regulatorregion Kodierende Region Intergenische Region 31. 32. SNP – Einzelnukleotidpolymorphismus (single nucleotide polymorphism): Unterschied in einer einzigen Base in der Population (anwesend in mindestens 1%) (Aussprache: snip) 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 INTERGENISCHE REGION gekoppelter SNP Ausserhalb des Gens GESUND Kein Effekt auf das Protein Kausal SNP Innerhalb desGens Regulierender SNP Menge des Proteins KodierenderSNP Funktiondes Proteins REGULATORREGION Gen KODIERENDE REGION KRANK Punktmutationen Mutation in der kodierenden Region des Gens Regulatorregion Kodierende Region Veränderte Genfunktion oder kein Effekt Intergenische Region MUTATION 33. Punktmutationen Stille Mutation Keine Aminosäureänderung 34. Punktmutationen Missense Mutation 35. Die Basenänderung verursacht Aminosäureänderung Hemoglobin Sichelzellphänotyp normaler Phänotyp Glutaminsäure Valin in der 6. Aminosäureposition Punktmutationen Nonsense Mutation Die Basenänderung führt zum Entstehen eines StopCodons 36. Read-through Mutation 37. Weiterschreiben, oder weiterlesen 1. Weiterlesen: Stop-Codon verschwindet, Translation äuft weiter 2. Weiterschreiben: Transkriptionsstop wird mutiert, die Transkription der mRNA wird nicht angehalten. Punktmutationen und weitere kleine Mutationen 38. Leserasterverschiebende Mutation Die Insertion oder Deletion einer einzigen Base führt meisstens zu einem funktionsunfähigen Protein Punktmutationen und weitere kleine Mutationen 39. Mutation der Regulatorregionen Mutationen die die Regulatorregion der Gene betreffen Regulatorregion Kodierende Region Veränderte Genexpression oder kein Effekt Intergenische Region MUTATION Kleine Mutationen 40. Trinucleotid-Repeat-Expansionskrankheiten Erhöhte Anzahl der Glutamin-kodierenden CAG Basentriplets CAGCAGCAGCAGCAGCAGCAG CAG Repeats Huntington Syndrom Huntingtin Gen CAG QQQQQQQQQQQQQQQQQQQ Gln Repeats Huntingtin Protein Q Chromosomlae Umordnungen 41. Chromosomale Mutationen Deletionen Insertionen Translokationen Änderungen der Chromosomenzahl 42. Poliploidie 1. Im Fall von grossen evolutionären Sprüngen Banane: triploid (3n) 2. Bei Veredelung von Pflanzen Weizen: hexaploid (6n) Änderungen der Chromosomenzahl 43. Aneuploidie Monosomie X0 Trisomien Chr. 21 13 Down-Syndrom Turne-Syndrom Patau-Syndrom 18 Edwards-Syndrom 44. Ursachen der Mutation Spontane Mutationen – innere Ursachen 1. Während der DNA-Synthese 2. Während des „Crossing over” (Meiose) 3. Tautomerbildung Induzierte Mutationen – Äussere Ursachen 1. Chemische Faktoren 2. Physische Faktoren 45. Spontane Mutationen 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 Induzierte Mutationen Physische Faktoren 1. UV-Strahlung Thymindimerisierung 2. Ionisierende Strahlung -, - ung - Strahlung Punkt-, Insertions- und Deletionsmutationen 3. Hitze Bruch der Zucker-Phosphat Bindung 46. Induzierte Mutationen 47. Chemische Faktoren 1. Basenanaloge a. 5- Bromuracil b. 2- Aminopurin 2. Direkt wirkende Chemikalien a. Interkalierende Agentien b. Demainierende Agentien c. Alkilierende Agentien (Ethidium-Bromid) 3. Indirekt wirkende Chemikalien zB. Induziert Peroxidbildung 48. Folgen der Mutationen 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 2. Funktionsgewinn: Protein wird eine abnormale Aktivität haben (dominant negative Mutation) - meisstens dominant abnormale Struktur: abnormale Expression: Mutation in der kodierenden Region Mutation in der Regulatorregion 49. Mutation und Evolution Mutation sichert das Rohmaterial für die Evolution. 50. Nicht-zufällige Mutationen Lamarck kehrt zurück? Jean-Baptist Lamarck Charles Darwin MIT MODERNEM WORTGEBRAUCH: Lamarck: die genetische Variabilität hängt von der Benutzung ab Darwin: die genetische Variabilität ist zufällig 1. Induzierte globale Mutationen - Einige Bakterien erhöhen ihre Mutationsrate auf Stresseffekt 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 51. Reparatur Dickdarmkrebs Xeroderma pigmentosum
