AbstractDie genetische Information eines Organismus wird in Form von Nukleinsäuren (DNA oder RNA) gespeichert und vererbt. Bei höheren Organismen findet man die DNA aufgeteilt auf die Chromosomen im Zellkern. Jeder Organismus besitzt eine charakteristische Anzahl und Form von Chromosomen: Beim Menschen sind das in den Körperzellen 46 Chromosomen, von denen 23 vom Vater und 23 von der Mutter stammen. Diese Chromosomen lassen sich in je 22 Autosomenpaare und ein Gonosomenpaar einteilen. Show
Die Genetik beschreibt die Struktur und Funktion der Chromosomen sowie die Regeln der Vererbung und klärt die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen auf. Insb. beschäftigt sie sich mit Erkrankungen, deren Ursache in der Veränderung der Erbinformation liegt. Diese genetisch-bedingten Erkrankungen treten familiär gehäuft auf, weshalb die Analyse von Stammbäumen hilfreich sein kann, um sie zu identifizieren. Außerdem stehen zur Diagnosestellung neben der klinischen Untersuchung noch verschiedene Labormethoden zur Verfügung, um z.B. eine Mutation oder Chromosomenveränderung zu identifizieren, die einer Erkrankung zugrundeliegt. Bei Verdacht auf eine genetisch-bedingte Erkrankung bei unbekannter genetischer Ausstattung der Eltern lässt sich das Risiko eines Kindes für eine rezessiv vererbte Erkrankung zumindest mithilfe des Hardy-Weinberg-Gesetzes abschätzen. GrundbegriffeFür das Verständnis der Genetik, d.h. der Erbgänge, Mutationen, erblichen Erkrankungen und der dazugehörigen Diagnostik, sollte man sich erst einmal klar machen, auf welcher Ebene man sich befindet: Auf der Ebene einzelner Moleküle (z.B. DNA, Basen, Nukleotide, Nukleosomen) oder auf der Ebene der lichtmikroskopisch sichtbaren Chromosomen. Beschäftigt man sich mit der genetischen Basis von Merkmalen oder deren Ausprägung? Betrachtet man ein Individuum und dessen Familie oder eine ganze Population? Diese Ebenen sind natürlich alle miteinander verbunden oder liefern zumindest Erklärungen für Beobachtungen auf anderen Ebenen. Molekulare Ebene und Chromosomen
Zum Aufbau der DNA und der Chromosomen siehe auch: Aufbau von DNA und RNA. Merkmale, ihre genetische Basis und ihre Ausprägung
Individuum, Familie, Population
VererbungslehreBei der Meiose entstehen aus einer Keimzelle vier Tochterzellen mit rekombiniertem Erbgut (reife Geschlechtszellen, Gameten). Das ist die molekularbiologische Grundlage für die Vererbungsregeln, d.h. die Abschätzung der Wahrscheinlichkeiten, wie oft bestimmte Allele eines Gens von der Elterngeneration auf die Kinder weitergegeben werden. Mendel'sche Regeln
1. Mendel'sche Regel (Uniformitätsregel)
1. Mendel'sche Regel: Die Nachkommen von unterschiedlich homozygoten Eltern sind alle uniform heterozygot! 2. Mendel'sche Regel (Spaltungsregel)
2. Mendel'sche Regel: Die Nachkommen von heterozygoten Eltern sind nicht uniform. Die Genotypen spalten sich im Verhältnis 1:2:1 auf! 3. Mendel'sche Regel (Unabhängigkeitsregel)
3. Mendel'sche Regel: Zwei oder mehr Merkmale werden (mit gewissen Einschränkungen) unabhängig voneinander vererbt! Autosomal-dominanter ErbgangWichtige Fakten zum autosomal-dominanten Erbgang:
Bei autosomal-dominanten Erkrankungen mit vollständiger Penetranz werden keine Generationen übersprungen! Autosomal-rezessiver ErbgangWichtige Fakten zum autosomal-rezessiven Erbgang:
X-chromosomal-rezessiver ErbgangWichtige Fakten zum X-chromosomal-rezessiven Erbgang:
Bei X-chromosomal-rezessiven Erbgängen sind alle männlichen Nachkommen eines betroffenen Vaters (und einer gesunden Mutter) gesund, tragen das veränderte Allel nicht mehr und können es demnach auch nicht weitervererben! Mitochondrialer ErbgangBei der Zellteilung werden die Mitochondrien zufällig auf die Tochterzellen verteilt. Mitochondrien mit einer Mutation in ihrer DNA (mtDNA) werden dabei in unterschiedlichem Ausmaß auf die Tochterzellen weitergegeben. Eine Mutation wird erst phänotypisch sichtbar, wenn sich eine bestimmte Anzahl an Mitochondrien mit mutierter mtDNA angesammelt hat.
Leber-Optikusatrophie Multifaktoriell vererbbare Erkrankungen
Multifaktoriell bedingte Entstehung von Krankheiten am Beispiel von psychischen Erkrankungen Epigenetik
Die Epigenetik befasst sich mit der Regulation der genetischen Aktivität und dem Einfluss der Umwelt darauf. Dabei untersucht sie nicht die in der Basensequenz verschlüsselten Informationen, sondern die durch Umweltfaktoren ausgelösten und vererbbaren chemischen Veränderungen von DNA und Histonproteinen. Hauptmechanismen der Regulation der GenaktivitätBei epigenetisch regulierten Genen ist allein entscheidend, ob sie abgelesen werden oder nicht. Im Gegensatz dazu wird bei der klassischen Genetik die An- oder Abwesenheit eines Gens beobachtet. Über die Expression oder Repression des Gens entscheiden chemische Modifikationen der Basen (Methylierung) und der Histonproteine (verschiedene kovalente Veränderungen), die von spezialisierten Enzymen durchgeführt werden.
Die Epigenetik untersucht die äußeren Faktoren, die Gene an- oder abschalten und damit die Transkription kontrollieren! Die Methylierung der DNAhemmt die Transkription, eine Methylierung von Histonenhingegen kann die Transkription hemmen oder verstärken! Typische Prozesse der Epigenetik
Hardy-Weinberg-GesetzDas Hardy-Weinberg-Gesetz besagt, dass die Allelfrequenzen (genauer gesagt die Häufigkeiten von homozygoten und heterozygoten Merkmalsträgern) von Generation zu Generation gleich bleiben.
Mukoviszidose Grundlagen StammbaumanalyseDie Analyse eines Stammbaums dient dazu, Vererbungsmuster eines bestimmten Merkmals zu erkennen. Womöglich entdeckt man in diesem Rahmen Hinweise auf bspw. eine autosomal-dominant vererbte Erkrankung. Zusätzlich kann – abgesehen von der klinischen Symptomatik – ein möglicherweise betroffenes Gen auf eine Mutation hin untersucht oder der Karyotyp bestimmt werden.
Arten von MutationenMutationen sind vererbbare Veränderungen im Genom einer Zelle. Sie können durch Fehler in der DNA-Replikation sowie aufgrund von Störungen der Zellteilung und unwirksamer DNA-Reparaturmechanismen auftreten. Auch eine DNA-Schädigung durch endogene und exogene Noxen kann zu Gen- und Chromosomen-Mutationen führen. Mutationen nach betroffener Zellpopulation
Chromosomenaberrationen
Genmutationen
Methoden der genetischen DiagnostikMolekularbiologische Methoden werden in der (Pränatal)Diagnostik vererbbarer Erkrankungen eingesetzt, u.a. zum Nachweis von Genmutationen. Daneben finden sie auch in vielen anderen Gebieten der Medizin Anwendung, z.B. bei der Diagnostik von Infektionskrankheiten (z.B. Diphtherie), in der Forensik und in der Tumordiagnostik. Untersuchungsmaterial: DNA aus kernhaltigen Blutzellen bzw. bei pränataler Diagnostik DNA aus Chorionzotten Genetische MarkerViele Genorte variieren relativ stark in einer Population. In einigen nicht-codierenden Bereichen des Genoms finden sich oft wiederholende Sequenzen unterschiedlicher Länge. Diese repetitiven Sequenzen unterscheiden sich in der Länge des Sequenzmotivs. Die Häufigkeit der Wiederholungen ist bei jedem Individuum unterschiedlich. Die Polymorphismen in der DNA bilden die Grundlage z.B. für die Diagnostik von Erkrankungen und dienen darüber hinaus der Identifizierung von Personen.
Sichelzellkrankheit Nachweis von Genmutationen (DNA-Diagnostik, molekulargenetische Untersuchung)Die DNA-Diagnostik ist dazu geeignet, eine Genmutation, die eine Erkrankung zur Folge hat, direkt oder indirekt nachzuweisen oder auch auszuschließen. Direkter NachweisEs gibt verschiedene Methoden zum direkten Nachweis von Genmutationen.
Indirekter Nachweis (Kopplungsanalyse)Die indirekte DNA-Diagnostik wird durchgeführt, wenn keine direkte Diagnostik möglich ist. Voraussetzung dafür ist, dass eine Erkrankung mehrfach in der Familie aufgetreten und der entsprechende Genlocus bekannt ist.
Wiederholungsfragen zum Kapitel Humangenetik (Vorklinik)MeditricksIn Kooperation mit Meditricks bieten wir dir durchdachte Merkhilfen zum Einprägen relevanter Fakten, dies sind animierte Videos und Erkundungsbilder. Die Inhalte sind vielfach auf AMBOSS abgestimmt oder ergänzend. Viele Meditricks gibt es in Lang- und Kurzfassung, oder mit Basis- und Expertenwissen, Quiz und Kurzwiederholung. Eine Übersicht über alle Inhalte findest du in dem Kapitel Meditricks. Meditricks gibt es in unterschiedlichen Paketen – welche, siehst du im Shop. Mendelsche VererbungInhaltliches Feedback zu den Meditricks-Videos bitte über den zugehörigen Feedback-Button einreichen (dieser erscheint beim Öffnen der Meditricks). Ist Polymorphie Vererbung?Die Polymorphie der objektorientierten Programmierung ist eine Eigenschaft, die immer im Zusammenhang mit Vererbung und Schnittstellen (Interfaces) auftritt. Eine Methode ist polymorph, wenn sie in verschiedenen Klassen die gleiche Signatur hat, jedoch erneut implementiert ist.
Was versteht man unter Polymorphismus?Als Polymorphismus (griechisch πολυμορφισμός Polymorphismos ‚Vielgestaltigkeit') bezeichnet man im Bereich Genetik das Auftreten mehrerer Genvarianten innerhalb einer Population. Die verschiedenen Varianten eines bestimmten Gens am gleichen Genort (Locus) werden auch Allele genannt.
Was versteht man unter polymorphie C++?Polymorphie ist die Eigenschaft, dass verschiedene Datentypen das gleiche Interface unterstützen. In C++ unterscheiden wir zwischen dynamischer und statischer Polymorphie. Lesezeit: 8 Min. Polymorphie ist die Eigenschaft, dass verschiedene Datentypen das gleiche Interface unterstützen.
Was ist eine polymorphe Klasse?Eine Ad-Hoc polymorphe Funktion ist eine Klassenmethode die für unterschiedliche Argumenttypen funktioniert. Dabei nutzen polymorphe AdHoc-Funktionen dieselben Klassennamen für unterschiedliche Klassenfunktionen.
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