Allgemeine Biologie WS 2006/2007 Thomas Cremer Lehrstuhl für Anthropologie und Humangenetik an der LMU Allgemeine Biologie WS 2006/2007

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LMU - Elite Das Elite-Casting der deutschen Hochschulen hat zunächst drei Hauptgewinner: Die TU München, die LMU München und die Universität Karlsruhe.

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Begriffe der Genetik Genotyp Gene Allele Phänotyp Johannsen und Bateson haben zu Beginn des 20. Jahrhunderts wesentliche Begriffe der Genetik geprägt. Phänotyp: das sind die beiden Herren, wie sie da sitzen und dazu gehören nicht nur alles körperliche Vermögen dazu, sondern auch alles, was wir unter geistigen Fähigkeiten verstehen und zwischen dem Phänotyp und dem Genotyp stehen die Gene, von denen man damals nicht wusste, wie sie irgendwie aufgebaut sind, aber von denen man annahm, dass sie ganz wesentlich sind für alles das, was vererbt werden kann, an unseren körperlichen und geistigen Fähigkeiten. Wir haben so etwa 25000 Gene, die für Eiweißkörperproteine kodieren können von unserem Vater und 25000 Gene von unserer Mutter bekommen, die für Proteine kodieren, und das ist ein großes Orchester. Und diese Gene, die wir bekommen haben, können unterschiedliche Modifikationen haben. Die nennen wir Allele. Diese Begriffe bitte ich Sie mitzunehmen durch den Vortrag. Johannsen und Bateson www.biology.ucsc.edu/classes/bio117a/ Lecture%201_files/Lecture%201.ppt

Der genetische Rahmen 469 Genotyp Phänotyp

Eizelle kurz nach der Befruchtung 23 Chromosomen, 1 - 22, X oder Y männlicher Vorkern 23 Chromosomen, 1 - 22, X weiblicher Vorkern Jeder Vorkern enthält 1 menschliches Genom: Die noch nicht verdoppelten Chromosomen enhalten DNA-Fäden mit insgesamt 1 Meter Länge und 3 Milliarden Basenpaaren

Ashley`s Lebensweg 3 Tage

3 Monate

6 Monate

2 Jahre

7 Jahre

Ostern 2004 (12 Jahre)

Hutchinson-Gilford Progerie Erstbeschreibung durch Sir Jonathan Hutchinson Englischer Chirurg und Pathologe (1886) Extrem selten, 1:8 Millionen Betrifft beide Geschlechter gleichermaßen (in allen Ethnien dieser Welt) Arteriosklerose, Bluthochdruck, Angina pectoris Herzinfarkt, Schlaganfall Durchschnittliche Lebenserwartung: 13,4 Jahre (7-27,5) bis heute keine kausale Therapie! 2003: Eriksson, M. et al. Nature 423, 293-298 Mutation im Lamin A Gen

Bestandteile der Kernlamina: Lamine Lamin assoziierte Proteine

4354a

Gene sind nicht alles im Leben Gene + Umwelt = Phänotyp

normale Leber Leberzirrhose

Kinder sind bei Geburt vollständig gesund Infantile Kupfer assoziierte Leberzirrhose Beispiel für eine ökogenetische Erkrankung genetisch bedingte Störung des Kupferstoffwechsels abnorm hohes exogenes Angebot an Kupfer in der Nahrung Endemische infantile Zirrhose der Leber Vorkommen gehäuft in einem etwa 2500 km2 großen Gebiet in Tirol mit ca. 45.000 Bewohnern Kinder sind bei Geburt vollständig gesund früher Krankheitsbeginn im Alter von 2 - 24 Monaten, im Mittel im Alter von 7 Monaten Rascher tödlich endender Krankheitsverlauf. Tod meist am Ende des ersten Lebensjahres. Leberzirrhose: narbige Schrumpfung der Leber Symptome: Gelbsucht Ascites (Flüssigkeitsansammlung in der Bauchhöhle) Gastrointestinale Blutungen (z.B. aus Varizen in der Speiseröhre) Tod im Leberkoma Genetik: autosomal recessive Vererbung Analyse von 102 Familienstammbäume mit insgesamt 343 Kindern, davon 112 an infantiler Zirrhose verstorbene Kindern Eltern sind gesund ca. 25% aller Geschwister erkranken bei offenbar gleichen Umweltbedingungen (Erfassungsfehler beachten: Die Erfassung erfolgt über mindestens 1 Indexpatienten; heterozygote Eltern, die nur gesunde Kinder haben, werden nicht erfaßt). beide Geschlechter sind gleichhäufig betroffen häufig Konsanguinität der Eltern aufgrund der geographischer und sozialer Isolation der betroffenen Familien Die Überraschung: vollständiges Verschwinden der Erkrankung in diesen Familien nach 1974 Umwelteinfluß: Kupfer Kinder wurden mit verdünnter Kuhmilch ernährt. Milch wurde in Kupfertöpfen gekocht  stark erhöhte Kupferkonzentration in der Milch (ca, 60 mg/L gegenüber ca. 0.1 mg/L in der ungekochten Milch = 600x Erhöhung). Nach der Zuruhesetzung des letzten Kufperschieds in der Gegend erfolgte eine Umstellung auf kupferfreie Kochtöpfe. Histologie der Leber: ausgeprägte Degeneration von Leberzellen. Elektronenmikroskopie: dichte intracytoplasmatische Partikel (Kupfereinlagerung)

Phenylketonurie (PKU) jährlich ca. 100 PKU-Kinder Häufigkeit in D : 1 : 6 600; jährlich ca. 100 PKU-Kinder (CH: 1 : 18 000, DK: 1 : 64 000, F: 1 : 15 000) Symptome: fortschreitender Intelligenzdefekt (Idiotie) beeinträchtigte Sprachenentwicklung Tremor, Hypertonie der Muskulatur EEG-Veränderungen Autoaggression „Albinotypus“ Diätbehandlung: Konsequent Phenylalanin-arme, Tyrosin- angereicherte Diät so früh wie möglich

Harn mit mäuseartigem Geruch Proteinsynthese Phenylalaninspiegel (Blut, Liquor,...) Phenylalanin Harn mit mäuseartigem Geruch Phenolische Säuren (Phenylpyruvat, -acetat, -lactat) Tyrosin Phenylalanin-Hydroxylase mit Cofaktor Tetrahydrobiopterin L-Dopa*) Thyreoglobuline Adrenalin Schilddrüsenhormone Melanin Noradrenalin 1/4 O2 3/4 H2O *) = L-Dihydroxyphenylalanin = Stoffwechselblock: stark reduzierte oder völlig fehlende Enzymaktivität = erhöht = erniedrigt Abb.1: Stoffwechsel bei PKU bzw. Hyperphenylalaninämie (nach Stuhlsatz, 1987; Buddecke, 1994; Hoffmann et al. 1994/95)

Phenylketonurie (PKU) Diätbehandlung: Konsequent Phenylalanin-arme, Tyrosin-angereicherte Diät so früh wie möglich!!!

Ich heiße Stefan, bin am 16.10.97 geboren und habe Phenylketonurie eine Stoffwechselkrankheit. Die PKU wurde zum Glück ein paar Tage nach meiner Geburt beim üblichen Screening-Test entdeckt. Deswegen bin ich nicht krank, nein nur wenn ich zuviel Phe zu mir nehme, werde ich krank. http://www.phenylketonurie.de/ Hallo PKU Freunde und Interessierte ! Ich heiße Stefan, bin am 16.10.97 geboren und habe Phenylketonurie eine Stoffwechselkrankheit. Die PKU wurde zum Glück ein paar Tage nach meiner Geburt beim üblichen Screening-Test entdeckt. Deswegen bin ich nicht krank, nein nur wenn ich zuviel Phe zu mir nehme, werde ich krank. Mir geht's gut, besser als vielen sogenannten gesunden Kindern. Dafür darf ich am Tag allerdings nur ca. 300 mg Phe (7 gr. Eiweiss) aufnehmen. Damit das klappt, geben meine Eltern meine Mahlzeiten und manche Getränke in einen Mini-Computer ein, und das Programm das mein Papa geschrieben hat berechnet alles automatisch. Ich habe fast immer gute Phe-Werte, meistens zwischen 1 und 5. Ansonsten bin ich ein glückliches, fröhliches Kind und freue mich schon wenn ich mal groß bin und meinen Computer alleine bedienen kann. Mit 19 Monaten bin ich ganztags in die Kinderkrippe gekommen. Anfangs war ich ganz schön einsam ohne Mama, Papa, Oma und Opa. Das hat sich aber bald gelegt, und ich fühlte mich richtig wohl. Seit November 2000 bin ich ganztags im Kindergarten. Da ist es noch schöner und interessanter. 100 Kinder sind dort, also jeden Tag Jahrmarkt. Die Erzieherinnen mag ich alle, und eine Freundin und einen Freund habe ich auch schon. Das Essen nehme ich wie in der Kinder Krippe von zu Hause mit. Dass ich beim gemeinsamen Mittagessen vieles nicht essen kann, gefällt mir zwar nicht, ist mir aber ansonsten egal. Es ist wie es ist. Einmal in der Woche gibt es im Kindergarten gesundes Frühstück, da essen die anderen Kinder auch viel Rohkost, so wie ich. Damit jeder weiss was PKU ist, und was ich essen darf, hat mein Papa ein PKU-Info-Blatt geschrieben und im Kindergarten und an Bekannte verteilt. Da steht das Wichtigste für Laien über meine PKU drauf. So das war's von mir, solltet Ihr was zu erzählen haben tragt Euch ein in Gästebuch von Stefan, oder noch besser nehmt am PKU-Forum teil, ich freue mich darauf. Euer Stefan Ihr erreicht diese Seite auch unter www.stoffwechselkrankheit.de

Gregor Mendel (1822-1884) Mendel 1862 Mendels Garten im Augustiner Kloster in Brno (Brünn) 1922 www.biology.ucsc.edu/classes/bio117a/ Lecture%201_files/Lecture%201.ppt

Pisum sativum, die Gartenerbse Gregor Mendel: Versuche über Pflanzen-Hybriden (1865) Pisum sativum, die Gartenerbse

434 dominant recessiv rund runzlig gelb grün

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linearen Ursache-Wirkungs Ketten Denken in Netzwerken anstelle von linearen Ursache-Wirkungs Ketten

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Multifaktorielles Interaktions-Modell der Merkmalsentstehung 2984b Eigenschaften des Phänotyps Gene und ihre Modifikationen ??? zufällige und nicht-zufällige Umwelteinflüsse

als Interaktionsgeschichte zwischen Leben als Interaktionsgeschichte zwischen Genaktivitäten und Umwelteinflüssen

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