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Genmutationen und DΝΑ-Reparatur

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 Veränderungen der genetischen Information einer Zelle : Mutation
•Spontanmutation entsteht durch Fehler beim Kopieren während der Replikati

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—Spontanmutation —Genmutation —Punktmutation —Missense- und Nonsense-Mutation —Rastermutation —Mutagene —somatische und Keimbahnmutationen —Fotoaktivierung, Postreplikations-Replikation, Excisionsreparatur

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Veränderungen der genetischen Information einer Zelle : Mutation •Spontanmutation entsteht durch Fehler beim Kopieren während der Replikation der DNA •vererbbar Genmutation Veränderung betrifft ein einzelnes Gen findet bei etwa jedem milliardsten Basenpaar statt → ein Tippfehler auf 50.000 Seiten → drei Mutationen pro Generation - • Chromosomengestalt ändert sich nicht, Basenabfolge aber schon → Punktmutation-nur ein Basenpaar ist betroffen Germutationen kann durch Substitution (ersetzen), Insertion (hinzufügen), Deletion (entfernen) einzelner Basen entstehen TEILLEFELELL stumme oder neutrale Mutation: +Missense-Mutation 2: erfolgt in einem Intron keine Auswirkungen aufs Polypeptid • kann auch im Exon auftreten : DNA-Triplett verändert sich aber wegen Redundanz des genetischen Codes wird die gleiche Aminosäure übersetzt LD • Substitution einer Base an erster oder zweiter Stelle eines codierenden Tripletts Einbau einer falschen Aminosäure (bis auf wenige Ausnahmen) • wenn Aminosäure zB im aktiven Zentrum eines Enyms liegt führt Austausch zu verringerter Aktivität → zB Sichelzellanämie → wenn neue Aminosäure hat wie ersetzte kann Mutation ohne große Folge bleiben → Nonsense-Mutation 3: 0 →Rastermutation: ein Triplett wird durch Substitution in ein Stoppsignal umgewandelt Translation endet verfrüht das gebildete Polypeptid ist meist funktionslos entstehen durch Insertion oder Deletion von Basenpaaren das Leseraster verschiebt sich, wenn die zahl der eingefügten oder entfernten Basenpaaren kein Vielfaches von drei ist 4 der genetische Code ist kommafrei, daher ändert sich das Leseraster aller nach- folgenden Tripletts • führen mit großer Wahrscheinlichkeit zu einem Protein mit veränderter Aktivität 0 •Durch...

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äußere Einwirkungen steigt Mutationsrate ↳ äußere Einwirkungen - Mutagene, zB chemische Substanzen oder Strahlen → physikalische Mutagene: • zB. : - Röntgenstrahlen Strangbrüche der DNA -UV-Strahlen → chemische Mutagene: -D • Basenanaloga: sind den DNA-Basen so ähnlich, dass sie bei der Replikation anstatt dessen eingebaut werden zB 5-Bromuracil, entspricht fast Thymin, 4 • somatische Mutationen: Zusammenschluss von zwei Thymin Basen zu Thymin-Dimer kann durch Umlagerung von der Keto- in die Enolform übergehen Ketoform paart zu Adenin, Enolfom paart zu Guanin interkalierende Substanzen: › schiebt sich anstelle eines Nukleotids in die DNA ein und bewirkt eine Rastermutation betrifft Hautzellen erfolgen zufällig und werden an Tochterzellen weitergegeben (wie alle Mutationen) haben Auswirkung auf Organismus, aber nicht auf Nachkommen 1 Met Met Met Met Met HI Met Einbau falscher Basen Dehnung der DNA Lys Ketoform Lys Enolform Lys STOPP Schaden Einzel- oder Doppelstrangbruch Dimerbildung (Pyrimidine TiC) Lys Lys Brl T Zucker Gly Gly BUK 1 Zucker Cys Trp Ala 5-Bromuracil • Wirkungen von Mutagenen auf die DNA 1301 10 HO IN HN 10 HN 10H NI F& IN H N 5-Bromuracil H STOPP--Polypeptid STOPP--Polypeptid Ursache --- mRNA stopp.... Polypeptid N DNA -MRNA -NI -DNA Leu-Polypeptid mRNA ---DNA Adenin --- DNA Zucker Guanin Röntgenstrahlung UV-Strahlung Basenanaloga wie Bromuracil (BU). Interkalierende Substanzen wie Ethidiumbromid N Zucker -mRNA -- MRNA - Polypeptid DNA mRNA ... DNA • Keimbahnmutation :- Genmutation in einer Keimzelle wenn sie zur Befruchtung gelangt, wird sie an die Zygote und somit die nächste Generation weitergegeben -haben in der Regel keine direkten Auswirkungen auf den Organismus, in dem sie stattfinden -falls sie zu erkennbarem Effekt auf den Phänotyp der Folgegeneration führen → Erbkrankheit 0 • durch UV-Strahlung entstehen Thymin-Dimere in der DNA > DNA-Polymerase kann diesen nicht passieren → Abbruch der Replikation (Mutation n DNA- Reparatur 。 im Genom einer Säugerzelle ereignen sich täglich viele Tausende von DNA-Schäden, ausgelöst durch unterschiedlichste Faktoren Anhäufung der Schäden und ihrer Folgen würden ein Leben unmöglich machen O • sofern nur ein Strang im DNA-Molekül betroffen ist, und der andere als unveränderte Matrize erhalten ist, sind drei Typen von enzymatischen Reparatursystemen vorhanden: - Fotoeakivierung: LD Postreplikations-Reparatur : •Fehlpaarungen werden korrigiert, die während der Replikation entstanden sind das falsche Nukleotid befindet sich im Tochterstrang 40 erfolgt durch DNA-Fotolasen, Enzyme die durch sichtbares Licht aktiviert werden und zB. Thymindimere wieder trennen beteiligte Enzyme können sowohl Fehlpaarung erkennen als auch Elternstrang und neusynthetisierten Tochterstrang unterscheiden. Excisionsreparatur : Endonuklease erkennt Schadstelle (zB Thymindimer) an räumlicher Verformung schneidet den betroffenen DNA-Strang vor und hinter Dimer ein Incision o entfernt Schadstelle durch Excision DNA-Polymerase füllt entstandene Lücke auf der intakte Strang dient als Kopiervorlage ↳ das neusynthetisierte DNA-Stück wird durch DNA-Ligase mit dem reparierten verknüpft 5' 3' S' 3' 5' 3' Endonuklease.. P MUMMY DNA-Polymerase HAMM --Thymindimer Endonuklease- DNA-Ligase-- Prinzip der DNA-Excisionsreparatur C ¹3' '5' 3' 5' 3' 5' 15' Incision Excision DNA- Synthese Ver-

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