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Vorlesung Molekulare Humangenetik
WS 2012/2013
Dr. Shamsadin
DNA-RNA-Protein
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Allgemeines
Master-Studiengang
Prüfungen o. Klausuren als indiv. Ergänzung 3LP
Seminar Block 2LP
Vorlesung Donnerstags 14-16 U2-200
Seminar (Max.10 Teilnehm. ), n. V.
Fragen V8-126 Tel. 6312
benotet o.
unbenotet
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Literatur
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Einführung in Molekulare Humangenetik
Was ist Humangenetik ?
Was ist Molekulare Humangenetik ?
Die Molekulare Humangenetik beschäftigt sich mit :
- den Grundlagen wie DNA-Struktur und -Funktion, Genregulation, Chromosomen,
Zellen und Entwicklung, Stammbaumanalysen und grundlegenden Techniken im Labor
- der Kartierung, Identifizierung und Diagnose der Ursachen von mendelnden und
komplexen Krankheiten
- Ausblicke auf die funktionelle Genomik und Bioinformatik,auf Tiermodelle und
Therapien
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Molekulare Humangenetik
Inhalt:
Einführung und Molekulare Grundlagen
Mutationen, Chromosomenaufbau, Zytogenetik
Chromosomenstörungen, Fehlverteilung gonosomaler/autosomaler Chromosomen
Strukturelle Chromosomenaberrationen
Tumorgenetik,Reproduktionsgenetik ,ICSI,PID,PKD,Reproduktives Klonen
Formale Genetik, Stammbaumanalysen
Diagnostik, Molekulare Diagnostik, Beratung und Prävention
Grundlagen der Gentherapie, Somatische Gentherapie, Keimzelltherapie
Krankheiten
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1839 Schleiden: Zellen als Grundlage lebender Organismen
1859 Darwin: The Origin of Species
1865 Mendel: Versuche über Pflanzen-Hybriden
1869 Miescher: Nuclein, als ein neues saures und phosphorhaltiges Molekül
1903 Chromosomen als Erbeinheiten
1927 Mutationen
1944 DNA als genetisches Material
1953 Watson/Crick: DNA-Doppelhelix
1956 Chromosomenzahl Mensch: 46
1961 genetischer Code ein Triplett
1977 DNA-Sequenzanalyse
1985 Mullis: PCR
1988 Beginn des Humangenom-Projektes
1989 1. menschl. Gen: CFTR, Mukoviszidose
1992 Simithies: P53 KO-Maus
1993 Klonierung des Gens für Chorea Huntington
1998 ES Zellen des Menschen in Kultur
2001 Humangenom-Projekt: 99% Sequenz (100 J. Alkaptonuri als AR & Brachydaktylie AD)
2007 1. menschl. Genom komplett
Einführung in Molekulare Humangenetik
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Die Zelle und ihre Bestandteile
nucläre Poren
äußere
innere Membran
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Zellteilung
Das menschliche Genom ist diploid
Bevor sich aber einer Zelle teilt (Mitose),
muss die gesamte genetische
Information exakt kopiert werden.
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Das humane Genom
Die meisten der 100 Billionen Zellen des Menschen enthalten 23 Chromosomenpaare.
Die dazugehörige DNA besitzt ca. 25000 Gene, welche Informationen für die Bildung
von Proteinen liefern
Das Humangenom-Projekt: Start 1.10.1990
Gregor Mendel (1839) Genom des Menschen (2003) 50 J. Doppelhelixstruktur
Mensch ~ 1013 Z. diff. In ~ 200 Arten
Größe des Genoms ~ 3,27 × 109 Basenpaare
Anzahl der Gene 20.000- 25.000 Gene
Gendichte 1 Gen/ 130.000 Basenpaare
Durchschnittliche Gengröße 27.000 Basenpaare
Durchschnittliche Exons/Gen 9 Exons (1-363)
Durchschnittliche Exongröße 120 bp (10-7600)
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Chromosomen des Menschen
Die Zellen des Menschen enthalten 23 Chromosomenpaare!
Anzahl 2n = 46, 44 Autosomen und 2 Gonosomen
Geschlechtsunterschied XX bei der Frau
XY beim Mann
Deletionen, Duplikationen, Inversionen und Translokationen
Fehlverteilung gonosomaler Chromosomen
p
q
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Molekulare Grundlagen der Humangenetik
DNA- RNA- Protein ?
Transkription und Translation der genetischen Information
Die DNA bestimmt die Synthese der RNA, die RNA die der Polypeptide
Zentrale Dogma der Molekularbiologie
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Die DNA-Struktur ist eine doppelsträngige, antiparallele Helix
Watson-Crick-Regeln
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Intramolekulare Wasserstoffbrücken bei DNA und RNA
AS
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Die außergewöhnliche Vielfalt viraler Genome
Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel
(keine Ribosomen, Mitochondrien u. kein
Cytoplasma)
Sie können allein keine Proteine herstellen
keine Energie erzeugen
keine Selbstreplikation
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Genexpression
tierische Zelle
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RNA unterscheidet sich von DNA durch:
- den Besitz von Ribose anstelle von Desoxyribose,
- den Einbau der Base Uracil anstelle von Thymin
- Einstrangigkeit ( Ausnahme: t-RNA )
Es gibt verschiedene Typen von RNA, die verschiedene Funktionen haben
- Messenger-RNA (m-RNA)
-Transfer-RNA (t-RNA)
- ribosomale RNA (r-RNA)
- Alle 3 werden im Kern an der DNA gebildet
- sie dienen alle der Umsetzung der genetischen Information in Polypeptidketten
Molekulare Grundlagen der Humangenetik
stabile RNA
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RNA wird als Einzelstrang transkribiert
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Transkription und Transkriptionsfaktoren
TATAAA TFIID
CCAAT c/EBP
GGGCGG SP1
GTGACGT(A/C)A(A/G) CRE CREB
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RNA-Spleißen
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Consensussequenzen in den Introns höherer Eukaryoten
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Mechanismus des RNA-Spleißens
Lassostruktur
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mRNA wird geschützt
Die 5'-Enden von eukaryotischen mRNAs werden geschützt
Cap
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mRNA wird geschützt
Die 3'-Enden der meisten eukaryotischen mRNAs werden geschützt
PAS
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Vorteile der Transkription
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Transkriptionsstart