Vorlesung Molekulare Humangenetik

Transkript

1 Vorlesung Molekulare Humangenetik WS 2013/2014 Dr. Shamsadin DNA-RNA-Protein

2 Allgemeines Prüfungen o. Klausuren als indiv. Ergänzung 3LP benotet o. unbenotet Seminar Block 2LP Vorlesung Donnerstags U2-113 Seminar (Max.10 Teilnehm. ), n. V. Fragen V8-126 Tel. 6312

3 Literatur

4 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

5 Molekulare Humangenetik Inhalt: Einführung und Molekulare Grundlagen Mutationen, Chromosomenaufbau, Zytogenetik Chromosomenstörungen, Fehlverteilung gonosomaler/autosomaler Chromosomen Strukturelle Chromosomenaberrationen Tumorgenetik,Reproduktionsgenetik,Immungenetik,ICSI,PID,PKD,Reproduktives Klonen Formale Genetik, Stammbaumanalysen Diagnostik, Molekulare Diagnostik, Beratung und Prävention Grundlagen der Gentherapie, Somatische Gentherapie, Keimzelltherapie Krankheiten

6 Einführung in Molekulare Humangenetik 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: genetischer Code ein Triplett 1977 DNA-Sequenzanalyse 1985 Mullis: PCR 1988 Beginn des Humangenom-Projektes 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) menschl. Genom komplett

7 Die Zelle und ihre Bestandteile nucläre Poren äußere innere Membran

8 Zellteilung Das menschliche Genom ist diploid Bevor sich aber einer Zelle teilt (Mitose), muss die gesamte genetische Information exakt kopiert werden.

9 Das humane Genom Die meisten der 100 Billionen Zellen des Menschen enthalten 23 Chromosomenpaare. Die dazugehörige DNA besitzt ca Gene, welche Informationen für die Bildung von Proteinen liefern Das Humangenom-Projekt: Start Gregor Mendel (1839) Genom des Menschen (2003) 50 J. Doppelhelixstruktur Mensch ~ Z. diff. In ~ 200 Arten Größe des Genoms ~ 3, Basenpaare Anzahl der Gene Gene Gendichte 1 Gen/ Basenpaare Durchschnittliche Gengröße Basenpaare Durchschnittliche Exons/Gen 9 Exons (1-363) Durchschnittliche Exongröße 120 bp ( )

10 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 p Deletionen, Duplikationen, Inversionen und Translokationen q Fehlverteilung gonosomaler Chromosomen

11 Molekulare Grundlagen der Humangenetik Transkription und Translation der genetischen Information Zentrale Dogma der Molekularbiologie Die DNA bestimmt die Synthese der RNA, die RNA die der Polypeptide DNA- RNA- Protein?

12 Die DNA-Struktur ist eine doppelsträngige, antiparallele Helix Watson-Crick-Regeln

13 Intramolekulare Wasserstoffbrücken bei DNA und RNA AS

14 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

15 Genexpression tierische Zelle

16 Molekulare Grundlagen der Humangenetik 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) stabile RNA - Alle 3 werden im Kern an der DNA gebildet - sie dienen alle der Umsetzung der genetischen Information in Polypeptidketten

17 RNA wird als Einzelstrang transkribiert

18 Transkription und Transkriptionsfaktoren TATAAA TFIID CCAAT c/ebp GGGCGG SP1 GTGACGT(A/C)A(A/G) CRE CREB

19 RNA-Spleißen

20 Consensussequenzen in den Introns höherer Eukaryoten

21 Mechanismus des RNA-Spleißens Lassostruktur

22 mrna wird geschützt Die 5'-Enden von eukaryotischen mrnas werden geschützt Cap

23 mrna wird geschützt Die 3'-Enden der meisten eukaryotischen mrnas werden geschützt PAS

24 Vorteile der Transkription

25 Transkriptionsstart