Genetik 4 Genregulation

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Genregulation	bedeutet die Steuerung der Expression von Genen. Damid wird bestimmt, wann und in welcher Menge ein von einem Gen codiertes Protein gebildet wird.
Transkriptionsregulation Prokaryoten	Image: 38 (binary/octet-stream)
zwei Möglichkeiten der Regulation bei Prokaryoten	Positive: Aktivierung der Transkription eines Enzmy durch ein Substrat. Negative Regulation: Inaktivierung der Transkription von genen für die Synthese eines Produkts, wenn genug von dem Produkt da ist.
Lac-Operon	erlaubt es E. coli Lactose aös E-Quelle zu nutzen, indem es Lactose in Galactoyse und Glucose spaltet.
Grafik Lac Operon	Image: 39 (binary/octet-stream)
Lactosemetabolismus E. Coli Grafuj	Image: 40 (binary/octet-stream)
Lac Regulation durch Mutation	Image: 41 (binary/octet-stream)
Katabolitrepression des lac Operons	Image: 42 (binary/octet-stream)
Tryptophan Operon von E. Coli	ist ein reprimierbares Gensystem Es verhindert die aufwändigste Synthese der Aminosäure Tryptophan, wenn diese ausreichend zur Verfügung steht.
Genregulation in Prokaryoten	Genregulation kann auch nach der Initation der Transkription erfolgen, indem regulierende Moleküle mit spezifischen Regionen der entstehenden mRNA interagieren. Die Bindung von regulierenden Molekülen verändert die Sekundärstruktur der mRNA und führt, je nachdem, zur Beendigung oder Verstärkung der Transkription.
Zwei Arten der Regulation der Sekundärstruktur der mRNA	Image: 43 (binary/octet-stream)
Attenuation am trp Operon	Attenuation führt zum vorzeitigen Abbruch der Transkription, wenn reichlich Tryptophan vorhanden ist und somit die Gene des trp Operations schnell translatiert werden.
Genregulation bei Eukaryoten	* Chromatin Remodellung und modifzierte Histone * Regulation der Transkroption * Splicing und Prozessierung der mRNA * Regelung des Transports der mRNA aus dem Kern * mRNA stabilität bzw. Abbau * differentielle Translation * Posttranslationelle Modifikation von Proteinen
Grafik Genregulation bei Eukaryoten	Image: 44 (binary/octet-stream)
was bringen Histonvarianten	Können das Bindungsverhalten von Nukleosomen an die DNA verändern.
Histonmodifikationen	v.a. Acetylierung verändert die Affinität der Nukleosomen zur DNA. Sie veringert die positiv Ladung der Histone. Negativ geladene DNA und vermehrte negativ geladene Histone stoßen sich ab. Das führt zu einer offenen Chromatinkonformation. Die weniger stark gebudene DNA kann dann von Transkriptionsfaktoren gebunden werden.
Chromatin Renmodellierung	Die Repositionierung oder Entfernung von Nukleosomen. Repositionierte Nukleosomen machen Regionen an den Chromosomen zugänglich für Transkritions-regulierende Proteine.
DNA Methylierung	Es besteht eine inverse Beziehung zwischen der Metyhlierung von DNA und Transkriptionsaktität. Die inaktive x-Chromosomen bei Frauen ist hoch metyliert. -> erschwert das dawas Transkripiert wird.
Grafik eukaroytische Promoter Region	Image: 45 (binary/octet-stream)
Erweitere Promoter-Region	Stromaufwärts vom Core Promoter und den Basalen Promoter Elementen liegen eine Vielzahl von weiteren Promotor-Elementen. An diese binden zellspezifische oder Zustands-spezifische Transkriptionsfaktoren, die die Transkriptionsrate in Abhängigkeit von internen Zuständen oder extrazellulären Signalen modulieren.
Enhancer	Enhancer sind cis-aktivierende (d.h. auf dem gleichen Chromosom liegend) Sequenzen, die die Stabilität oder Aktivität des Transkriptionskomplexes am Promoter verstärken und damit die Transkription eines Gens erhöhen. Enhancer können viele tausen Basen vor oder hinter dem Promotor liegen udn werden durch die Bildung einer DNA-Schleife in die Nachbarschaft des Promotors gebracht.
Unterschied Promotor und Enhancer	1. Enhancer müssen in keiner bestimmten Position zum regulierten Gen liegen 2. Die verstärkung funktioniert auch, wenn Enhancer-Sequenz verkehrt herum im Chromosom sitz (bei Schleifenbildung) 3. Enhancer sind nicht Gen-spezifisch
alternatives Spilicing	Image: 46 (binary/octet-stream)
Mutationen	Sind ein Grundphänomen lebender Systeme. Sie lassen neue Allele entstehen und sind daher für die gentische Variation in Populationen und für die Evolution unentbehrlich. Auf der Ebende des Einzelindividuums haben sie zumeist negative Folgen; sie sind die URsache gentischer Veränderungen, die zum Zelltod, zu erblichen Defekten und zu Krebs führen.
Was können Mutationen verändern	Image: 47 (binary/octet-stream)
Dominante Mutationen	in somatischen Zellen beeinflussen den Phänotyp, vor allem, wenn sie in frühen entwicklungsstadien auftreten, und ein großer Anteil der Zellen eines Gewebes die Mutationen trägt.
Rezessive	Rezeesive Mutation in diploiden somatischen Zellen beeinflußen den Phänotyp meistens nicht, wenn die heterozygot vorliegen (=nur eine der beiden Kopien eines Gens in diploiden Zellen betreffen). Sie können über viele Generationen unbemerkt bleiben, bis ein nachkomme jeweils eine betroffene Kopie von seinen Eltern erbt. Er ist dann homozygot für die Mutation und zeigt den Mutanten-Phänotyo.
EinTeilung der Mutation nach Größte der betroffenen Region	Genmutation Chromosomenmutation Genommutation
Genmutationen	Substitutionen: Die Ersetzung einer Base durch eine andere (Punktmutation) Entsteht durch mutagene Agentien und Replikationsfehler. Deletion oder Insertion: Eine oder mehrere Basenpaare werden entfernt oder eingefügt.
Chromosomenmutation	Veränderung in der Chromosomenstruktur. Durch fehlerhafte Reparatur oder Rekombination.
Genommutation	Veränderungen in der Chromosmenzahl. Durch Fehler in Mitose od. Meiose
Einteilung der Mutationen nach ühänotypischen Effekten.	* Loss-of-Function Mutationen: Vermindern od. unterbinden gänzlich die Funktion eines Genprodukts. * Letalmutationen * Gain-of-function Mutationen: Erzeugen ein Genprodukt mit einer neuen od verstärkten Funktion * Neutrale Mutation: kein Einfluss auf Phänotyp. (meisten Mutationen) * Konditionelle Mutationen: Zeigen einen Phänotyp in Abhängigkeit von Umweltbedingungen
Mutationen Häufigkeit	Die Häufigkeit von Mutationen variiert stark zwischen Organismen und genetischen Loci innerhalb eines Organismus
Möglicher Auswirkung einer Substitution im genetischen Code	Wegen der Redundanz des Genetischen Codes bewirkt die Substitution einzelner Basen nicht notwendigerweise eine Änderung in der Aminosäurensequenz eines Proteins.
Grafik Auswirkung von Substitutionen auf das Genprodukt	Image: 48 (binary/octet-stream)
Endogene Ursachen für Genmutation	Replikationsfehler DNA Schäden Fehler bei der Reperatur Transposen-Insertion
Exoegen Ursachen	Energiereiche Strahlen -Gammastrahlung -Röntgenstrahlung - UV-Strahlung Chemische Mutagene - Alkylierende Substanzen - Oxidierende Substanzen - Basenanaloga - Interkalkierende Substanzen
Replikationsfehler bei Genmutationen	durch spontane Konformationsändernung von Basen (Tautomerien) durch spontane Desaminierung und Depurinierung von Basen durch Hydrolyse * durch Replication slippage
Tautomerisierung	Tautomere sind isomere (=gleiche Summenformel, verschiedene Strukturformel) Molekülem die durch die Wanderung einzelner Atome oder Atomgruppe shcnell ineinander übergehen. Sie befinden sich in einem Gleichgewucht. Beim Buanin ist die Keto-Form viel häufiger, aber immer wieder wehcseln Molkeüle in die Enol-Form. Tautomere Formen gibt es vin allen Basen.
Replikationsfehler durch Tautomersierung Grafik	Image: 49 (binary/octet-stream)
Verschieung des Leserahmens (frameshift) durch Fehler bei Replikation von Basen-Repeats	Image: 50 (binary/octet-stream)
Basenveränderung durch exogene Faktoren	Image: 51 (binary/octet-stream)
E-Reiche Strahlung wirkt auf zwei Arten	1. direkt durch Induktion von Brüchen in der DNA 2. indirekt druch die Bildung von O² Radikalen in der Zelle, die dann oxidativ wirken.
Interkalierende Substanzen	Durch die Einlagerung (Interkalierung) von planaren Molekülen zwischen benachbarten Basen kommt es zu Struktivurveränderungen in der Doppelhelix. Dadurch kann die Replikation gestört werden. -> Frameshift
Dimerisierung azfeinanderfolgender Basen	Es entfallen H Brücken zu den komplementären Basen. Dadurch kommt es zu Fehlern bei der nachfolgenden Replikation
Transpons	Transpons sind DNA Abschnitte, die ihre POsition im Genom innerhalb und zwischen Chromosomen verändern können.
Transpons sind mutagene	Inertion in die codierende Region eines Gens kann das Gen disruptierend und seine normale Expression verhindern. Insertion in den Promoter kann die Stäkre der Expression verändern. Insertion in Introns kannd as Spleißen beeinflußen oder zu vorzeitigen Termination der Transkroptionn führen.
Transpons Arten	Image: 52 (binary/octet-stream)
Mutation durch Transpons	Image: 53 (binary/octet-stream)

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	Created by Georg Oswald about 7 years ago