#source: angewandte Tierzucht Folien

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Proteinbiosynthese

= aus einem Gen wird mittels Transkription (= Umschreibung der DNA in prä-mRNA) und Translation ein Protein

Spleißen

= Entfernen der Introns (=nicht codierend) der prä-mRNA, um daraus reife mRNA zu machen (=nur Exons= nur codierend)

Alternatives Spleißen

=es werden auch Exons (nicht nur Introns) herausgeschnitten

-> zielgerichteter Vorgang zur Regulierung von Genaktivität zB um überschießende Proteinaktivität zu stoppen -> aus einem Gen kann ganze Proteinfamilie entstehen

(Video)

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Genomische Erfassung der Variabilität

Probenentnahme: Haarwurzel, Blut, Ohrstanze

DNA-Extraktion: gibt kommerzielle Kits

Testung genomischer Variabilität:

Sanger-Sequenzierung:

PCR vervielfältigt einen Genomabschnitt -> Einbau eines floureszenz-markierten Nukloetids -> Reinigung mit Kapillargel -> Chromatogramm mit Basenabfolge Vorteile: etabliert, günstig, schnell (24h) Nachteil: nur für kurze Genabschnitte -> aufwändig für ganze Genome

Parallele Sequenzierung (= "next generation"):

gleichzeitige Sequenzierung kurzer Genomabschnitte -> Zusammenführung zu Genom mithilfe von Referenzgenom Vorteile: ganzes Genom auf einmal, relativ günstig, Dauer = Tage-Wochen Nachteil: sehr hoher bioinformatischer Aufwand

SNP (=single base pair substitution)-Chips:

Lesen des gesamten Genoms zB mittels paralleler Sequenzierung -> Detektion von Unterschieden zwischen sequenziertem Tier und Referenzgenom (Unterschiede= SNP= genomische Marker= genetische Meilensteine= polymorph, in großer Anzahl vorhanden, gleichmäßig über das Genom verteilt, Position genau bekannt, selektionsneutral) -> durch Vergleich von SNPs kann man auf Variabilität schließen Vorteil: schnell, billig Nachteil: Verwendung eines SNP-Chips um Variabilität eines Genoms zu ermitteln erst möglich, wenn sehr viele Tiere sequenziert wurden Wird zur genomischen Zuchtwertbestimmung genutzt

(Video)

Mikrosatelliten:

=genomische Marker, gleichmäßig über das Genom verteilt, multiallelisch -> funktioniert ähnlich wie SNPs wurde heutzutage teilweise durch SNP verdrängt

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Genkarte

= lineare Darstellung der Genorte auf einem Chromosom

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Genomik

=befasst sich mit der Erfassung und Analyse aller DNA-Sequenzen eines Genoms

Strukturell: Genkarten, Genbibliotheken

Funktionell: Funktionen der Gensequenzen

Erstellung Genkarte

Vollständige Sequenzierung eines Genoms

Sequenzanalyse (zB FAANG-Projekte: Functional Annotation of Animal Genomes)

Ziele:

Klärung von Regulationsmechanismen

Entwicklung Gentherapie

besseres Verständnis molekulare Evolution

Identifikation Erbkrankheiten

Markerunterstützte genomische Selektion

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Genom

=gesamtes genetische Material eines Organismus

= DNA + RNA + codierte (=Proteine) und nicht-codierte Bereiche (= funktionelle RNA, cis-/trans-regulatorische Elemente, Introns, Pseudogene, repetitive Sequenzen, Transposons, EVS (=Viren), Telomere) + mtDNA

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Epigenetik

=beschäftigt sich mit den erblichen Genexpressionsänderungen mit Wirkung auf den Phänotyp ohne Änderung der DNA-Sequenz

Mechanismen:

DNA-Methylierung

biochemische Veränderungen der Histonproteine (= basische Teile vom Chromosom um die DNA gewickelt ist -> ermöglicht Aufspiralisierung zu Heterochromatin)

Regulatorische RNAs

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Chromosomenmutationen

Strukturell:

Deletion

Duplikation

Insertion

Inversion

Translokation

Numerisch:

non-disjunction= Nicht-Trennen von homologen Chromosomenpaaren/ Schwesterchromatiden)

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Chromosom

Besteht aus

Euchromatin: locker gepackt, DNA gut zugänglich

Heterochromatin: dicht gepackt, DNA schwer zugänglich

Gesamtheit der Chromosomen= Karyotyp Bildliche Darstellung eines gesamten Metaphasenchromosomensatzes= Karyogramm

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Genmutationen

=Veränderung der genetischen Information

Ursachen:

Fehler bei Replikation (Basenfehlpaarung)

Induziert (durch ionisierte Strahlung, chemische Substanzen, ...)

spontan

Auswirkungen:

neutral (keine Veränderung im Protein)

Missense (falsche Aminosäure wird in Protein eingebaut)

Nonsense (Einbau eines Stopcodon)

Frameshift (durch Verschiebung des Leserasters)

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Regulation der Genexpression

extrazelluläres Signal

-> Rezeptor an Zellmembran

-> intrazelluläre Signalweiterleitung

-> Regulierung der Genexpression mittels:

DNA-Transkriptioneller Regulation

RNA-Translationeller Regulation

Protein-Post-Translationeller Regulation

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RNA

besteht aus

einer Ribose (=Zucker)

selben Basen wie DNA (Unterschied: Uracil statt Thyrosin)

einem Phosphatrest

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Gen

=Abschnitt der DNA, der ein funktionelles Produkt kodiert

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Okazaki-Fragment

= ein während der DNA-Replikation entstandener kurzer Abschnitt (100-200 bp) des Folgestrangs aus DNA

Grund: Am Folgestrang wird erst in Teilstücken DNA synthetisiert, weil DNA-Polymerase nur von 5´ nach 3´ synthetisieren kann (wird von Primer bewerkstelligt)

(Video)

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Semikonservative Replikation

= Aufteilung einer Mutter-DNA, sodass beide neuentstandenen DNA-Stränge jeweils eine Hälfte der Mutter-DNA und eine Hälfte neu gebildete DNA enthalten

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DNA Doppelhelix

Zucker-Phosphat-Rückgrat

Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Basen (Adenin-Thymin, Cytosin-Guanin)

Einzelstränge antiparallel (komplementär) angeordnet

Doppelhelix (negative Gesamtladung)