Genetik ☑️

Nukleotid: 1 Base, 1 Zucker, 1 Phosphat

Nuclosid: 1 Base, 1 Zucker

Guanin ≡ Cytosin

Adenin = Thymin

Desoxyribonukleinsäure

-Desoxyribose bindet Basen

-Phosphatgruppe zwichen Zucker

-antiparalell verlaufende komplementäre Polynucleotidstränge verdreht zu Doppelhelix

Chromosom-> Chromatin->Histone->Doppelhelix ->Basenabfolge

-Ribose + Phosphatgruppe

-statt Thymin Uracil

-mRNA (nach Transkription), tRNA bei Translation

1. Interphase

   G1-Phase: Wachstum, Entspiralisiserung//

   S-Phase: Replikation 1-Chromatid-Chromosom zu 2-Chromatid-Chromosom

   G2-Phase: weiteres Wachstum

   G0-Phase: “Ruhezeit”, Nachkommen der nromalen Aufgaben, ggf. auch Zellen die Möglichkeit des Teilens verloren haben

2. Mitose

   Prophase

   Prometaphase

   Metaphase

   Anaphase

   Telophase

   Cytokinese

1. Prophase: Kondensation (zu Chromosomen), Auflösung Nucleoli + Kernhülle, Ausbildung Spindelapparat

2. Prometaphase: Anheftung Spindelfaser an Centromer

3. Metaphase: Anordnung auf Äquatorialebene (1 Chromatid-1 Zellpol)

4. Anaphase: Auftrennung zu 1 Chromatidchromosomen, zu Zellpolen

5. Telophase: Chromatide erreichen Zellpol, dekondisation (Entspiralisiserung), Verschwinden Spindelfasern, Bildung Kernülle und Nukleoli

6. Cytokinese: zellen werden durch Abschnürung an Äquatorialeben getrennt, neue Mmebranbildung

   
   

1. Colchicin: erzielt hohe Cyclin-Werte, sodass Interphase (braucht niedrige Cyclinwerte) nicht ablaufen kann —>somit ist auch rest des Zellzyklus verhindert

2. PD-1-Hemmer: T-Zelle kann dadurch nicht von Krebszelle erkannt werden, T-Zelle verhindert Wachstum und Zerstört Krebszelle

Haploid: in Meiose muss Chromsomensatz in Häfte geteilt werden damit nach Befruchtung nicht 4 1-Chromatidchromsomen vorliegen, deswegen wird ein 1 Chromatid-Chromsomensatz von nur 23 statt 46 Chromsomen gebraucht

Diploid: doppelter Chromsomensatz (ein Chromsom jeweil von Mutter und eins vom Vater) —> diploider 1-Chromatid-Chromsomensatz

bei Replikation: diploider 2-Chromatid-Chromosomensatz

Chromsosomenpaare, jeweils 1 von Mutter, 1 von Vater

22 Autosomen, 1 Gonosom —> 23 Chromsomen, x2=46

1. Reifeteilung:

   1. Prophase: (Mutterzelle/Keimzelle/Zygote) diploider Chromsosomensatz kondensiert 2n 2c

   2. Metaphase: Äquatorialebene, homologe Chromsosomen lagern sich zu Tetraden an, “Crossing Over”

   3. Anaphase: Trennung homologe Chromosomenpaare, haploider Chromosomensatz 1n 2c

   4. Telophase: Trennung Zellen

2. Reifeteilung: Ablauf wie Mitose—> 1n 1c, “Rekombination”

—> Ziel: Reduktion, damit Kind auch diploiden nicht tetraiden Chromosomensatz hat (sprich: diploid->haploid->diploid)

1. intrachromosomal: Cossing Over, Stückaustausch zwischen homologen Chromsomen an Chiasmata

2. interchromosomale Rekombination: Durchmischung durch zufällige Verteilung mütterlicher (bzw. Oma) und väterlicher (bzw. Opa) Chromosomen

—> 2^23 Möglichkeiten, ca 8 Milionen

—>S Phase des Zellzyklus (Interphase)

1. Initiation:

   -Topoisomerase entwindet Doppelhelix, Helikase spaltet —> Replikationsgabel

   -Primase synthestisisert Primer an Einzelstränge als Startsignal

2. Elongation

   -DNA Polymerase liest am Matrizenstrang Basenabfolge ab

   1. kontinuirlicher (Leit)strang: DNA Polymerase heftet Nukleotide an

   2. diskontinuirlicher Strang/Folgestrang: DNA Polymerase arbeitet entgegengesetzt Replikationsgabel, immer wieder Abbruch “Okazaki-Fragmente”, ergänt Nukleotide

   -Ribunuklease baut Primer ab, DNA Polymerase 1 liest korrektur

   -DNA-Ligase verknüft Okazaki Fragmente

3. Termination

   -Replikationsgabel schließen sich, treffen aufeinander

—>hohe Präzision, niedrige Fehlerrate. wenn doch:mögliche Punktmutation

DNA-Matrizenstrang—Transkription—>prä-mRNA

—Prozessierung—>reife mRNA—Translation—> Polypeptid/Protein

1. Initiation:

   -Transkriptionsfaktoren initiieren Bindung RNA-Polymerase an Promotorregion

   -RNA-Polymerase entwindet in 5’->3’ DNA Strang durch Lösen der H2-Brücken —>Blasenartige Öffnung

2. Elongation:

   -codogener Strang wird abgelesen von RNA-Polymerase + lagter komplementäre Nukleotide an, löst sich nach Gen-Abschnitt

3. Termination:

   -RNA Polymerase erreicht “terminator”-Sequenz, Lösung vom codogenen Strang

1. nicht codierende Introns werden durch Splicing entfernt:

   -Bilden von Lasso-Strukturen

   -Spleißosom entfernt Lassos

2. Anlagerung 5’ Cap-Sequenz (Erkennung für Ribosom)

   und Poly A Schwanz (um vorzeitigen Abbau von mRNA zu verhindern)

1. Initiation

   -Kontaktaufnahme mRNA-kleine ribososmale UE, wandert bis Startcodon

   -Anlagerung Start-tRNA mit Anticodon an P-Stelle

   —>initiiert Anlagerung große UE

   -an 2. Codon lagert sich wieder tRNA mit Anticodon (an A-Stelle)

2. Elongation

   -Ribosom wandert immer 1 Triplett weiter

   1. E-Stelle: “entladene” tRNA verlässt Ribosom

   2. P-Stelle: Knüpfung Peptidkette

   3. A-Stelle: neue tRNA mit komplementärem Basentriplett

3. Termination

   -Ribosom gelangt zu Stopcodon (UAG; UGA; UAA) zu dem es kein komplementäres Triplett gibt, Ribosom zerfällt in UEs, Polypeptid wird freigesetzt

Operon-Modell:

Regulatorgen, Promotor, Operator, Strukturgene + Repressor

1. Substratinduktion z. B. lac-operon

   -Repressor ohne Substrat aktic, kein Enzym

   -mit Substrat inaktiv, Enzymsynthese

2. Endprodukthemmung, z. B. bei Tryptophan (bei ausreichender Konzentration)

   -Repressor ohne Substrat inaktiv, Enzymsynthese

   -mit Substrat aktiv, keine Enzymsynthese

1. Alternatives Spleißen

   -beim Entfernen der Introns werden absichtlich ein oder mehrere Exons entfernt (z. B. in unterschiedlichen Geweben, da 1 Gen mehr als nur 1 Preotein codiert)

2. Transkriptionsfaktoren

   -Enhancer/Silencer; binden Aktivatoren bzw. Repressoren die Transkription begünstigen/verhindern

   —> Schleifenbildung, Kontakt mit Transkriptionsfaktoren an Promotorregion

   -Regulatorproteine wie Hormon-Rezeptor-Komplexe

—> bestimmen Transkriptionsrate!

1. Punktmutationen (Substitution)

   -stumme Mutation: nicht codierender Teil/Introns betroffen, oder Redunanz synthetisisert dennoch richtige DNA

   -Nonsense: Codon wird durch Substitution zu Stoppcodon, abbruch der Translation zu früh

   -Missense: verändertes Triplett codiert für falsche AS (kann dennoch ähnliche Eigenschaften haben, oder Einschränkung/Funktionsverlust)

2. Raster-Schub-Mutationen

   -Insertion (Einfügen Nucleotidpaar)

   -Deletion (Verlust)

gesunde eltern, krankes kind

kranke eltern, gesundes Kind

-meistens Männer, da sie direkt mit nur einem x erkranken

-Frauen als Konduktorinnen

Vater krank, Töchter alle erkrankt, Söhne nicht

2 unterschiedliche Chromosomen innerhalb Chromosomenpaar (nur bei Gonosomen des Mannes)

1. Denaturierung (Trennung Doppelhelix in Einzelstränge)

2. Hybridisierung (Primer anlagerung)

3. Polymerisation: bei Temperaturoptimum der Taq Polymerase erfolgt DNA-Synthese, neuer Strang von 5’ nach 3’ durch Taq Polymerase

1. Isolation der DNA

2. PCr

3. STR-Methode

4. Gelektrophorese

=Short tandem repeats

In Introns liegen WDH.Einheiten, die bei jedem in Anzahl der WDH varriieren, da die Basensequenz jedoch vor und nach diesen Einheiten diselben sind, konnten universelle Primer konstruiert werden

1. Bakterien haben Crispr-Sequenzen (Repeats/Palindrome, durch “Spacer” getrennt)

   —> Spacer trägt DNA Überreste von frühere, Phagen Befall

2. bei Phagenbefall: Phagen DNA wird in Bakterium injeziert und durch entsprechende Spacer Sequenz erkannt

   —> Crispr-DNA wird in Crispr-RNA transkribiert

3. crRNA enthält spezifische DNA Sequenz+Palindromische WDH-Sequenzen des Phagen, woran tracer-RNA bindet

4. Nuklease Cas-9 bindet, RNA Komplex entsteht

   —> Cas-9 inaktiviert Phagen DNA durch Zerschneiden, stoppt somit Vermehrung der Viren

Anwendung in Gentechnik:

Einschleusen Patienten DNA bzw. RNA, Cas 9 Nuklease zerschneidet erkrankte Patienten DNA, dann können Reperaturenzyme entweder ansetzen oder Gen wird inaktiviert

1. DNA ist zu 99% bei allen Menschen identisch, deswegen werden einzigartige Regionen untersucht, sog. “SNPS” Sequenzunterschiede bei denen eine einzige Base vertauscht wird

2. Restriktionsendonukleasen schneiden DNA an SNPS bzw. Palindromen in unterschiedlich lange Fragmente

3. diese werden durch Gelektrophorese sichtbar gemacht

   —> veralteter Vaterschaftstest

—>Ziel: unbekannte Basenabfolge bestimmen

1. PCR-Methode zur Vervielfachung

2. Denaturiereung (90°C) um Doppelstrang zu spalten

3. Primerbindung als Startsequenz der DNA-Polymerase

4. Herstellung 4 Lösungen, alle bekommen Einzelstränge mit Primer + DNA Polymerase, mit unterschiedlichen Stoppnukleotiden (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin)

5. Ablesen des Einzelstrangs, Abbruch jedes Mal bei Stoppnukleotid

Auswertung

1. Lösungen in Gelektrophorese mit 4 Bahnen (oben 3’ unten 5’), von unten Lesen dann hat man Basensequenz

Entnahme Körperzelle (Patient)

-> Isolierung des Kerns (DNA)

Einbringen des Kerns in entkernte Eizelle (Spender)

-> Beginn Teilung zur Blastocyte

Embyro werden Stammzellen entnommen

->Stammzellen können zur Nachbildung von bsp. Nervenzellen etc. genommen werden

1. Restrikitionsenzyme werden aus Bakterien isoliert

   —> schützen sich mit Hilfe dieser Enzyme vor bsp. Phagen

2. Enzyme schneiden eingeschleuste DN damit Vermehrung aufgehalten wird, tarnt eigene DNA durch Methylierung