1
Q
Was bezeichnet die genetische Variation?
A
alle Unterschiede in der DNA Sequenz zwischen Individuen einer Art
2
Q
Wofür bildet die GenVar die Grundlage?
A
- Unterschiede in Phänotypen
- Evolutionäre Anpassungen
- Entstehung genetisch bedingter Krankheiten
3
Q
Was sind Mutationen?
A
Dauerhafte Veränderungen in der DNA Sequenz, die die genetischen Informationen verändern können
4
Q
Auf welchen Ebenen treten Mutationen auf?
A
- Chormosomenanzahl
- Chromosomenstruktur
- DNA Sequenz Ebene
5
Q
Wie nennt man Chromosomenzahl-Veränderungen auch?
A
Aneuploidie (von einzelnen Chromosomen zu viele oder zu wenige vorhanden)
Polyploidie (kompletter Chromosomensatz vervielfacht)
6
Q
Aneuploidie und Trisomie 21
A
Chromosom 21 liegt dreifach vor (anstatt doppelt)
7
Q
Warum ist Aneuploidie problmeatisch?
A
Gene auf Chromosomen müssen in genau bestimmten Mengen vorliegen (gene dosage)
Überzählige Kopien -> überxpression von bestimmten Genen -> Störung des Gleichgewichts
8
Q
Gene Dosage
A
Number of copies of a particular gene present in a genome
9
Q
Wie entstehen Aneuploidien?
A
Durch Nondisjunction (=Fehlerhafte Trennung der homologen Chromosomen (Meiose 1) / Schwesterchromatiden (Meiose 2 und Mitose) während der Meiose 1–> Zellen mit zu vielen oder zu wenigen Chromosomen)
10
Q
Wie viele Chromosomen hat ein normaler Mensch?
A
46 Chromosomen, 23 homologe Chromosompenpaare
11
Q
Karyotyp
A
Geordnete Darstellung der Gesamtheit aller Chromosomen eines Menschen
12
Q
Chromosomen Typen der Veränderung
A
Aneuploidie oder Polyploidie
13
Q
Chromosomenstruktur Typen der Veränderung
A
Deletion, Duplikation, Inversion, Translokation
14
Q
DNA Sequenz Ebene Typen der Veränderungen
A
Punktmutationen, Insertion, Deletion, CNV
15
Q
Def. Translokation
A
- Austausch oder Verschiebung eines DNA- Abschnitts zwischen nicht homologen Chromosomen
16
Q
Welche Arten der Translokation gibt es?
A
balancierte Translokation (kein Nettoverlust genetischen Materials –> phänotypische unauffällig)
unbalanciert (Verlust oder Zusatz genetischer Informationen –> Entwicklungsstörungen)
17
Q
Wie entsteht Transloktation?
A
- DNA Doppelstrangbrüche
- Zwei unterschiedliche Chromosomen gleichzeitig gebrochen
3 NHEJ repariert und fügt falsche Enden falsch an
–> auch möglich durch Fehler im Crossing Over
18
Q
Was sind die möglichen Nachkommen bei nicht phänotypischen, aber ungleicher Chromosomenverteilung?
A
- Normal
- Träger (balanciert)
- Trisonomie 21 (Träger, unbalanciert)
- Monosomie 21 (nicht lebensfähig)
19
Q
Def Deletion
A
Verlust eines Chromosomenabschnitts (strukturelle Chromosomenveränderungen)
–> chromosomenstück bricht ab und wird nicht wieder eingefügt
20
Q
Def Duplikation
A
Verdopplung eines Chromosomenabschnitts (strukturelle Chromosomenveränderungen)
–> ein chromosome verliert ein stück, das andere bekommt ein stück doppelt
21
Q
Def. Inversion
A
Chromosomenabschnitt umgedreht um 180° (strukturelle Chromosmenveränderungen)
–> zwei brüche im gleichen chromosom –> falsch eingefügt
22
Q
Def. Polymorphismus
A
Variation in DNA Sequenz, die in mehr als 1% der Population vorkommt und daher nicht als Krankheit, sondern als normaler Unterschied gewertet wird
23
Q
Beispiele für Polymorhismus
A
- Copy number variation (CNV)
- Short Sequence Repeats
- Insertions / Deletions, InDels
- Single nucleotide polymorphism SNP
24
Q
Def. CNV
A
–> Copy Number Variants
- Wenn DNA Regionen bei versch. Individuen in unterschiedlicher Anzahl vorliegen
25
CNV Mechanismus
1. Homologe Chromosomen lagern sich falsch ausgerichtet an
2. Rekombination erfolgt an nicht homologen Stellen (ungleiches Crossing Over)
3. Ein Chromosom enthält Duplikation, das andere Deletion
26
Was ist die evolutionäre Bedeutung von CNV?
Mehr Kopien --> mehr Genprodukt --> ggf neue Funktionen
Mutationen in Duplikaten --> Gene mit neuer Funktion
27
Def. Short Sequence Repeats
DNA Region mit wiederholten kurzen mehrfach wiederholten Basen
28
Ab wie vielen Basen ist short sequence repeats krankhaft?
normal: 10-30 Wiederholungen
krank > 35 Wiederholungen
29
Pathologische Expansion
krankheitsauslösende vermehrung einer repetitiven dna sequenz (zu viele wiederholungen)
30
Mechanimsus Short Sequence Repeats
1. DNA Polymerase stoppt kurz während Replikation
2. Neu synthetisierter Strang bildet Schleife
3. zusätzliche Wiederholung wird eingebaut
4. mit jeder Zellteilung kann zahl der Repeats zunehmen
31
Trinucleotid Repeat-Expansion
Vermehrung eines 3 Basen Short Sequence Repeats
--> Genverlust, toxische Genfunktione
32
Def. Chorea Huntington
CAG Repeats im HTT Gen auf Chromosom 4
--> Protein wird fehlgefaltet und bildet Aggregate --> Nervenzelltod
33
Hauptsymptome Chorea Huntington
- Chorea (unwillkürliche Bewegungen)
- psychische Veränderungen
- kognitive Einbüssungen
34
Def. Fragile X Syndrom
- CGG Repeats im FMR1 Gen auf X Chromosom
--> führt zu starker DNA Methylierung des FMR1 Promotors
--> Gen wird abgeschaltet
--> kein FMRP Protein
35
Hauptsymptome Fragile X Synrom
- häufigste vererbbare Form geistiger Behinderung
36
Def inDels
Kleine Mutationen (Einfügungen oder Löschungen von Basen in DNA Sequenz) (DNA Sequenz Veränderungen)
37
Beispiel inDels CFTR (CF)
- Deletion von 3 Basen --> Faltungsfehler --> Protein wird abgebaut --> CF
38
Def. Punktmutationen
Veränderung eines einzelnen Basenpaares in DNA
39
Stille Mutation
Basenaustausch aber gleiche Aminosäure --> keine Proteinänderung
40
Missense Mutation
Basenaustausch --> andere Aminosäure im Protein --> kann schädlich, nützlich oder neutral sein
41
Nonsense Mutation
Basenaustausch erzeugt Stoppcodon, Protein wird vorzeitig abgebrochen
42
Splice Site Mutation
Veränderun an Intron-/Exon-Grenze
--> fehlerhaftes Splicing führt zu Insertion oder Deletion von Exon
43
Fehlen der Fingerabdrücke
Adermatoglyphie
44
Def. Stille Mutationen
Mutationen, die nicht zur Veränderung der Aminosäuresequenz führt (= keine Phänotypveränderung)
45
Woran erkennt man das sind stille Mutationen nicht immer stumm?
1. Codon Bias --> bestimmte tRNAs kommen häufiger vor was die Translation effizienter macht, stille Mutationen können aber trotzdem die Faltung stören, was die Translation verlangsamen kann
2. Basenänderung kann Sekundärstruktur ändern, was Stabilität oder Translation beinflussen kann
3. Splicing oder micro RNA Bindungen können gestört werden
46
Sichelzellanämie Mechanismus
Mutation im B Globin-Gen
-> Austausch Adenin durch Thymin
Basenänderung --> Aminosäureänderung --> Proteinänderung
47
Sichelzellanämie und Vorteil gegen Malaria
Personen mit Sichelzell Trait (heterozygot) sind nicht krank, weil rezessiv, aber haben Selektionsvorteil gegen Malaria
48
Mechanismus Malaria Vorteil (Sichel Cell)
Valin (Aminosäure die sich verändert hat) ist hydrophob --> aggregation der Hb(Gen) unter niedrigem O2
--> HbS polymerisiert schneller, Malaria kann sich nicht ausbreiten
49
Mechanismus Sichelzellanämie
Valin (Aminosäure die sich verändert hat) ist hydrophob --> aggregation der Hb(Gen) unter niedrigem O2
- Erythrozyten verformen sich zu Sichelform --> verstopfen Kapillaren --> Sauerstoffmangel
50
In welchem Fall hat man Resistenz gegen Malaria und wann Sichelzellanämie?
- Heterozygot (Resistenz)
- Homozygot (Sichelzellanämie)
51
Def SNP
Single Nucleotide Polymorphism
- Einzelner Basenaustausch, der in Population häufig vorkommt
- neutral, nützlich oder krankheitsassoziiert
52
Def Krebs
Anhäufung somatischer Mutationen, die Zellwachstum und Teilung ausser Kontrolle bringen
53
Proto Onkogen vs Onkogen
Proto Onkogen: normales Gen, das Zellwachstumsteuert
Onkogen: mutierte oder überexprimiertes Gen, dass Zellwachstum steuern sollte --> dauerhafte Aktivierung --> ungebremstes Wachstum
54
Wie wird Proto Onkogen zu Onkogen?
- Translokation (Überexpression durch neues reg. Element)
- Genamplifikation (viele Kopien --> viel Protein)
- Punktmutation in codierender Region (Protein daueraktiv) bspw. RAS
55
Was sind Tumorsuppressorgene?
Gegenspieler der Onkogene, hemmen Zellteilung, überwachen DNA Schäden, innitieren Apoptase
56
Apoptase
Programmierter Zelltod
57
Was macht das Tumorsuppoerssorgen p53
DNA schaden --> p53 Aktivierung
p53 ist Transkriptionsfaktor, ativiert Gene, die Zellzyklus inhibieren
hält Zellzyklus an, um DNA zu reparieren
58
Was führt zu Therapieresistenz innerhalb eines Tumors?
- CNV's
- chromosomonale Rearrangements
- Punktmutationen
59
Wie wird Krebs vererbt?
- somatisch, aber auch durch Keimbahnmutationen in Tumorsupperssorganen
60
Wozu führen Mutationen in Keimzellen?
vererbbrare Syndrome, wie Down Syndrom oder Chorea Huntington
61
Wozu führen Mutationen in somatischen Zellen?
Krebs
62
Was trägt zur phänotypischen Variation bei?
- CNV
- SNP
- InDel
- Translokationen
63
slipped strand mispairing
64
Gen def.
Genetische Faktoren, die dafür verantwortlcih sind, dass Merkmale ausgeprägt werden
Erbanlage für bestimmtes Merkmal
Gene --> Proteine --> Merkmale
Abschnitt auf DNA, Abfolge von Nucleotiden
65
Genom def.
Gesamtheit aller Chromosomen in einer Zelle
--> Erbgut / Chromosomensatz
66
Chromosom Def.
Besteht aus zwei Chromatiden und einem Centromer
67
Histone Def.
Proteine zur DNA Verpackung --> wird mit DNA zu Chromatin
68
Allel Def.
Varianten eines Gens für bestimmte Merkmale
--> versch. Versionen des Bauplans
69
Rezessiv
zieht sich zurück, setzt sich nur durch wenn kein dominantes Allel vorhanden ist
70
Dominant
wird ausgeprägt
muss nur 1x vorhanden sein und wird ausgeprägt
71
Haploid 1n
finden sich keine homologen Chromosomen, dann hat die Zelle einen einfachen, haploiden Chromosomensatz 1n oder n
(Keimzellen)
72
Diploid 2n
jeweil genau zwei homogolge Chromosomen --> 2n, doppelter Chromosomensatz
(somatische Zellen)
73
Gonosomen
die zwei Chromosomen, die für biologisches Geschlecht verantwortlich sind
xx = frau
xy = mann
der rest sind autosomen
74
Was umfasst die Gentechnologie?
alle Methoden mit denen man DNA oder RNA analyisert, verändert oder nutzt, um biologische Prozesse zu verstehen, Krankheiten zu diagnostizieren oder zu therapieren
75
PCR Prinzip
Polymerase Kettenreaktion (Diagnostik)
Simuliert DNA Replikation ausserhalb der Zelle --> vervielfältigt Sequenz exponentionnell
76
Was hat Laktoseintoleranz mit Humangenetik zu tun?
LaktoseTOLERANZ ist eine neue evolutionäre Anpassung, normal war Menschen im Erwachsenenalter laktoseintolerant weil nach abstillen wird herunterreguleiert
Mit Beginn Viehaltung entstanden Mutationen
77
Wie unterscheiden sich monohybrid und dihydrid?
Monohydrid: man schaut die Vererbung von nur einem Mekrmal an
Dihybrid: man schaut die Vererbung von zwei Merkmalen an, die sich kreuzen
78
x-oder y gonosomaler Erbgang
wenn das Gen auf einem Geschlechtschromosom liegt
79
autosomaler Erbgang
wenn das Gen auf einem "normalen" Chromosom liegt
80
Was sind gekoppelte Gene?
Gene, die auf demselben Chromosom liegen und meist gemeinsam vererbt werden (sind aber unabhängig voneinander)
trotzdem trennbar durch Rekombination (Crossing over)
81
Was macht eine hohe Wahrscheinlichkeit für Crossing Over?
Wenn die Gene weit auseinander liegen
Rekombinationshäufigkeit nimmt mit Abstand zu
82
Dominant Rezessiver Erbgang
vollständige Dominanz
- immer nur ein Merkmal tritt phänotypisch auf
- dominante Merkmale werden IMMER phänotypisch ausgeprägt
- rezessiver Merkmale können nur bei Homozygoten ausgeprägt werden
83
Intermediärer Vorgang / Unvollständige Dominanz
F1 (erste Tochtergeneration) ist beim intermediären Erbgang immer Mischtyp der vererbten Merkmale
F2 kommen alle Phänotypen im Verhältnis 1:2:1 vor
(Intermediäre Ausprägung nur bei Heterozygoten)
braunes und weisses fell --> hellbraunes fell
84
Polygenie
Vererbung von Merkmalen, die von mehreren Genen bestimmt werden (Krankheiten, die von mehreren Genen beinflusst sind)
--> jedes Gen trägt einen kleinen Anteil zum Phänotyp bei (Hautfarbe, Körpergrösse, etc. )
84
Kodominanter Erbgang
beide Merkmale werden im gleichen Mass ausgeprägt (KEINE Mischform)
--> nur bei Heterozygoten
braunes und weisses fell --> braun und weiss geflecktes fell
85
Normalverteilung
kontinuierliche Skala von Phänotypen, weil viele unabhängige kleine Effekte sich addieren
--> gausche Glockenkurve entsteht
(siehe zusammenfassung)
86
Epistasie
Wenn Merkmale von mehr als einem Gen bestimmt werden, können sich Genprodukte gegenseitig in Merkmalausprägungen beinflussen
(zur Veranschaulichung: klassische dihybride: Gene A und B bestimmen unterschiedliche Merkmale
epistasie: gene B und E bestimmen dasselbe merkmal, nur anderer Faktor: bspw: B/b Art der Pigmentfarbe und E/e ob überhaupt Pigment eingebaut wird
siehe zusammenfassung (dort genau erklärt)
87
Gen-Gen Interaktionseffekt:
Produkt von Gen entscheidet ob Produkt eines anderen Gens überhaupt wirken kann
88
Molekulare Ursache der Epistasie
siehe Zusammenfassung Humangenetik
89
Bombay Phänotyp
siehe Zusammenfassung Humangenetik
90
Hemizygot bei Männern
Bei allen Genen, die auf X liegen, unterschieden sich Allelanzahl zwischen Männer und Frauen, Frauen haben 2 Kopien, also homozygot und heterozygot möglich
Männer nur 1 Kopie, hemizygot, Phänotyp entspricht dann direkt Allel
91
Wie wird sichergestellt , dass Männer nur die Hälfte der X codierten Gene vorhanden sind?
Gene Dosage: weibliches X chromosom wird während Entwicklung stillgelegt
92
Wieso gibt es X inaktivierung bei Frauen?
in jeder Zelle wird zufällig eines der beiden X Chromosome inaktiviert (früh in embryoentwicklung)
nachkommende Zellen bleibt das so
--> muss sein, weil ohen Ausgleich Gen Dosage der X Gene doppelt so hoch wäre wie bei Männern
--> also ist bei Frauen in einem Gewebebereich das mütterliche X aktiv, im anderen das Väterliche
93
Barr Körperchen
Kondensiertes, inakives X
94
Dosiskompensation
Mechanismus, der die Menge an X Genprodukten zwischen xx und xy angleicht
95
X Inaktivierung bei Geschlechtschromosomen Anueploidien
nur 1 von mehreren (xxx, xxy) ist aktiv, trotzdem werden nicht alle Gene immer komplett abgeschaltet
Pseudoautosomale Regionen und escape genes bleiben aktiv
96
Wie steuert Chromatin Struktur, ob Gene aktiv oder stillgelegt sind?
Histonmodifikation durch Acetylierung, Methylierung
Euchromatin (locker) --> eher aktive Gene
Heterochromatin (dicht) --> eher inaktive Gene
97
Genstillegung
durch Methylierung eines Promotors
98
CpG Island
Promotor Regionen mit vielen CpG Stellen
CpG --> Cytosin_Phosphat_Guanin (Basenabfolgen hintereinander)
99
Wieso wird an CpG Islands methyliert?
DNA-Methylierung erfolgt fast immer an Cytosin in CpG-Sequenzen
CpG-Islands enthalten viele solcher Cytosine
👉 → bevorzugte Methylierungsstellen
CpG Islands ermöglichen schnelle ein- und ausschaltung, deshalb nahe an Promotorregionen
100
Epigenetisches Gedächtnis Methylierung
Methylierungsmuster werden bei DNA Replikation kopiert
101
Genomische Prägung / Imprinting
geschlechtsspezifische DNA Methylierung
--> betrifft meist einzelne Gene oder Regionen
--> spielt eine Rolle ob Gen von Mutter oder Vater
102
Wie funktioniert Imprinting
Wie es funktioniert
Epigenetische Markierung:
Während der Bildung von Eizellen und Spermien werden bestimmte Gene mit chemischen Markierungen (z. B. DNA-Methylierung) versehen, die sie entweder aktivieren oder stilllegen (Gen-Silencing).
Geschlechtsspezifische Prägung: Diese Markierungen sind geschlechtsspezifisch: Eizellen erhalten mütterliche Prägungen, Spermien väterliche.
Monoallele Expression:
Im Individuum wird dann nur das Allel exprimiert, das die "aktive" Markierung trägt – das andere ist stummgeschaltet.
Reversibilität:
Die Prägung wird in jeder Generation zurückgesetzt und neu gesetzt, was ein wesentliches Merkmal von Imprinting ist.
103
Wie kann Imprinting zum Problem werden?
wenn:
- Das aktive Gen verloren geht (deletion, mutation)
- Das eigentliche aktive Allel fälschlich methyliert wird
--> nur Stille Kopie (die methyliert und stillgelegt wurde) bleibt übrig, weil andere Kopie deletiert wurde
104
Prader-Willi Syndrom
Deletion oder Funktionsverlust der väterlichen nicht geprägten Genen
105
Angelmann-Syndrom
Deletion oder FUnktionsverlust der mütterliche nicht gepägten Gene
106
Epigenetik
Vererbung epigenetischer Veränderungen bedeutet, dass Änderungen der Genaktivität weitergegeben werden, ohne die DNA-Sequenz zu verändern
durch Chromatinmodifikation und DNA Methylierung
(genetisch oder durch Umweltfaktoren)
107
Was wird vererbt bei epigenetischer veränderungen?
DNA-Methylierung (z. B. an CpG-Stellen)
Histon-Modifikationen
bestimmte Chromatinzustände
👉 Nicht die Basenfolge, sondern die „Schalterstellung“ der Gene.
108
„Umgebung beeinflusst epigenetische Markierungen im Embryo“
Ernährung der Mutter verändert:
DNA-Methylierung
Chromatinzustand
diese Markierungen werden:
bei Zellteilungen stabil weitergegeben
dadurch:
dauerhafte Unterschiede im Phänotyp
👉 Das ist epigenetische Regulation, nicht Mutation.
109
Intergenerationale epigenetische veränderungen
Effekte, die in F1 zu sehen sind, weil F0 während Schwangerschaft exponiert war
110
Transgenerationale epigenetische Veränderungen
Wirkliche Vererbung über Generationen hinweg, obwohl diese Generation nicht direkt exponiert war
besonders, weil normalerweise wird epigenom geresetted in embryonal entwicklung
--> wird über keimbahn vererbt
111
Modifier Gene
können Effekt anderer Gene abschwächen / verstärken
112
Wie sieht man den Einfluss der Umwelt?
der gleiche Genotyp kann zu unterschiedlichen Phänotypen führen, je nach Umweltbedingungen
113
GWAS
Genomweite Assoziatonsstudien
--> Unterscuhung der Vererbung komplexer Merkmale mithilfe von GWAS
114
Grundprinzip der GWAS
- Man untersucht Millionen von SNP's im Genom vieler Personen
- Man berechnet für jeden SNP die Wahrscheinlichkeit, dass er mit einem Merkmal assoziiert ist
115
P Wert
Wahrscheinlichkeit, dass SNP mit Merkmal assoziiert ist (niedriger p Wert --> hohe Wahrscheinlichkeit, dass Assoziation nicht zufällig ist)
116
SNP's
Variationen in einzelnener DNA Base, das weltweit verbreitet ist
117
linked SNP's
SNP, der eng gekoppelt mit einem mit einem anderen kausalen SNP vererbt wird dient als Marker, ohne selbst kausal zu sein
118
causative SNP
liegt z.B im Exon oder Promotor und verändert Genfunktion: entweder Menge oder Funktion des Proteins
119
Wie kann man GWAS für personalisierte Medizin brauchen?
GWAS können neue targets für verschiedene Krankheiten erkennen
120
Wie funktioniert Mitochondriale Vererbung?
Mitochondriale DNA wird beim Menshen überwiegend von Mutter vererbt
--> Eizelle bringt Cytoplasma -> also Organelle, wobei Spermien nur wenige Mitochondrien haben
121
Wenn Mutter von Mitochondrialer Mutation betroffen ist?
Alle Kinder tragen die Mutation
122
MERF Syndrom
Mycoclonic Epilepsy with ragged red Fibers
--> Mutation in mitochondrialer DNA --> gestörte ATP Produktion --> Energiemangel in Zellen
123
Heteroplasmie
Mischung aus normalen und mutierten mitochondrium DNA in Zelle (untersch. Eizellen derselben Frau, untersch. Anteile mutierter mtDNA)
124
Ungleiche Verteilung Mitochondrien bei Eizellenbildung
Bei der Meiose/Oogenese werden Mitochondrien zufällig aufgeteilt.
Dadurch erhalten verschiedene Eizellen unterschiedliche Anteile mutierter mtDNA.
125
Warum spielt diese ungleiche Verteilung der Mitochondrien eine Rolle?
Nach der Befruchtung bestimmt der Anteil mutierter mtDNA:
ob eine mitochondriale Krankheit auftritt
wie stark sie ausgeprägt ist
Das erklärt die variable Schwere bei Geschwistern derselben Mutter.
126
3 Eltern Baby Konzept
wenn Frau schwere mtDNA-Mutation trägt möchte man verhindern, dass Kinder diese bekommen
--> Zellkern wird in Spender Eizelle transferiert und mit SPermien des Vaters befruchtet
127
Mitochondriale Eva
Hypothetische Frau, deren mtDNA Linie in der heutigen Menschheit noch vertreten ist
molek
flashcards
Decks in class (8)
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