Big Bang HTL 4, Schulbuch

Von der DNA zum Protein 5 Biochemie und Biotechnologie (IV. Jahrgang, 7. Semester) 65 Die meisten Mutationen passieren ohne Einfluss von außen durch Fehler bei der Replikation oder Transkription aber auch an deren Vorgängen in der Zelle. Manchmal verursachen Einflüsse aus der Umwelt, soge- nannte Mutagene, Fehler in der Erbinformation. Dafür gibt es verschiedene Verursacher: – Mutagene Chemikalien : Einige Stoffe verursachen Verän- derungen der DNA. Beispiele sind das Schimmelpilzgift Aflatoxin, Benzen (kommt z. B. im Benzin vor), Formal- dehyd (z. B. aus Holzfaserplatten) und mehrere Inhalts- stoffe des Zigarettenrauchs. – UV - Licht : Der kurzwellige Anteil des Sonnenlichts kann unsere DNA auch verändern. Es kann z. B. zur Reaktion zwischen zwei neben einander liegenden Thyminbasen kommen. Die Ozonschicht absorbiert einen Teil der UV-Strahlung und auch Sonnenschutzmittel schützt davor. – Strahlung : Noch kurzwelligere Strahlung als das UV-Licht, wie Röntgen oder Gammastrahlung, schädigt die DNA noch viel stärker. – Viren : Viren können mit der DNA des Wirten interagieren und diese auch schädigen. Bekanntestes Beispiel ist der Virus HPV 16 der bei Frauen Gebärmutterhalskrebs aus- lösen kann. Hier ist es wichtig, dass sowohl junge Frauen als auch Männer (als Überträger) vor dem ersten Ge- schlechtsverkehr gegen die humanen Papillomviren geimpft werden. ( F18 ) Arten von Genmutationen Abb. 5.12: Arten von Mutationen Bei Genmutationen ändert sich oft nur eine Base der DNA. Diese Veränderung kann große, kleine oder gar keine Aus- wirkungen auf die Zelle bzw. das Lebewesen haben. Die folgenden Änderungen der DNA sind möglich: – Austausch von Basen : Wird z. B. eine falsche Base in die DNA eingebaut kann dies unterschiedliche Folgen haben: Stille Mutation : Wird eine Base des Codons so verändert, dass auch das neue Codon für dieselbe Aminosäure steht, hat die Mutation keine Auswirkung . ( F19 ) Missense Mutation : Entsteht durch die Veränderung der DNA ein Codon, dass für eine andere Aminosäure steht, verändert sich das resultierende Protein. Diese Verände- rung kann die Funktion des Proteins beeinflussen , in selte- nen Fällen sogar verhindern. Manchmal sind solche Muta- tionen aber auch der Grund für eine verbesserte Funktion eines Proteins. Trägt ein Individuum so eine Mutation in sich kann dies zu einer stärkeren Fortpflanzung dieses In- dividuums führen. So treiben Mutationen die Entwicklung der Lebewesen in der Evolution an. ( F19 ) Nonsense Mutation : Entsteht durch die Veränderung ein verfrühtes Stopcodon oder wird das Startcodon verändert wird kein oder kein vollständiges Protein gebildet, es kann also auch seine Funktion nicht mehr erfüllen. – Hinzufügen oder Verlieren von Basen: Zusätzlich einge- baute oder ausgelassene DNA-Basen können den soge- nannten „Leseraster“ verschieben. Dadurch erhält das Protein eine völlig andere Abfolge von Aminosäuren – und damit eine andere Struktur. Die Funktion geht ver- loren. Der folgende Text verdeutlicht dies: DIE SES MUS TER MIT DEM KOR REK TEN RAS TER IST GUT LES BAR. Hinzufügen einer Base: DIE SEF SMU STE RMI TDE MKO RRE KTE NRA STE RIS TGU TLE SBA R. Verlust einer Base: DIE SES MUS TRM ITD EMK ORR EKT ENR AST ERI STG UTL ESB AR. Zusammenfassung Durch die Veränderung in der DNA entstehen Mutationen. Dabei können einzelne Basen, ganze Abschnitte eines Chro- mosoms oder gar die Anzahl der Chromosomen verändert werden. Diese Mutationen wirken sich mehr oder weniger schwer auf das Lebewesen aus. Sie sind für viele Krankhei- ten wie z. B. Krebs verantwortlich, sind aber auch die Trieb- kraft der Evolution. Z Bearbeite die Aufgaben! Erkläre in eigenen Worten, warum die Veränderung einer Base nicht immer eine Auswirkung auf das gespeicherte Protein hat. L Gib an, welche wahrscheinlichen Auswirkungen die folgenden Mutationen auf die Funktion eines Proteins haben. Begründe deine Antworten. a. Der Austausch der 3. Base des 25. mRNA Codons nach dem Start von UUA auf UUG b. Der Austausch des Basentripletts UCU auf CCU etwa in der Mitte der mRNA c. Das Einfügen einer Base am Ende der mRNA d. Das Verlieren einer Base aus dem 3. Codon der mRNA L 5 F21 A1 F22 A2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv