DNA-Schäden
Basen sind gepaart (A-T, G-C)
Basislager immer paarweise (farblich abgestimmt)
1/41
DNA-Schäden
DNA-Schäden der Basen / Nukleotide (Phosphatrest)
Beschädigte Basislager mit Nuklearreaktoren (phosphorgrün)
Täglich verursachen zahlreiche Einflüsse von außen (z.B. UV-Strahlung) und innerhalb unseres Körpers (z.B. reaktive Sauerstoffspezies) DNA-Schäden: Nukleotidsequenzänderungen, Basen-Dimere, Strangbrüche, etc.
2/41
DNA-Schäden > Folgen
Funktionsverlust
Verwundeter Havanna-Dino
Die DNA-Schäden können zum Funktionsverlust der Zelle, zum Zelltod oder im schlimmsten Fall zu Krebs führen.
3/41
DNA-Schäden > Folgen
Zelltod
Tote Astronautin
4/41
DNA-Schäden > Folgen
Mutationen & Krebs
Dino mit mutiertem Krebsarm
5/41
DNA-Schäden > Exogen
Exogene DNA-Schäden
Echsenplanet
Wir unterteilen die Faktoren, die zu DNA-Schäden führen, in zwei Hauptgruppen: äußere (exogene) und innere (endogene) Faktoren. Exogen sind z.B. Substanzen oder Strahlung, die unser Erbgut von außen angreifen und so zu Mutationen führen. Exogene Faktoren werden auch Kanzerogene genannt, weil sie durch die Veränderung der DNA zu Krebs führen können.
6/41
DNA-Schäden > Exogen
Physikalisch: z.B. UV-Strahlung
Mit Einstein-Schnurrbart: Sonne
Zu den exogenen Faktoren zählen physikalische Mutagene wie UV-Licht.
7/41
DNA-Schäden > Exogen
Physikalisch: z.B. ionisierende Strahlung
Mit Einstein-Schnurrbart: durchleuchteter Geist
8/41
DNA-Schäden > Exogen
Chemikalien
Chemiegrüner Fluss
Außerdem gibt es viele Chemikalien wie Formaldehyd und Zytostatika, die zu Veränderungen unseres Erbguts führen.
9/41
DNA-Schäden > Exogen
U.a. Tabakrauch führt zu Alkylierung: falsche Basenpaarung
Rauchender Dino mit Alk-Kühler: Basislager unpassend gebaut
Prinzipiell kann jeder exogene/endogene Faktor jede Art des DNA-Schadens verursachen. Es gibt jedoch Tendenzen. Die Alkylierung bspw. wird meist exogen durch chemische Verbindungen wie Tabakrauch verursacht: Alkyliert werden die Basen der Nukleotide: Es werden Methyl- oder Ethylgruppen an die Base angehängt, wodurch eine andere Base entstehen kann.
10/41
DNA-Schäden > Exogen
Interkalierende Substanzen: Einlagerung zw. Basen, Replikationsstopp
Kalkstein-Lawine: lagert zw. Basislager, trifft Replikations-Raumschiff
Interkalierende chemische Verbindungen lagern sich zwischen die gestapelten Basen in die DNA ein. Sie führen zum Replikationsstopp und erhöhen das Risiko eines Strangbruchs.
11/41
DNA-Schäden > Exogen
Thymindimere (UV-Strahlen): verbundene Thymin-Basen
Thymian-Büsche (von Sonne verbrannt): schmelzen 2 Basislager
Energiereiche Strahlung wie UVB-Strahlung führt dazu, dass benachbarte Thymin-Basen Dimere bilden. Thymindimere führen zu einem frühzeitigen Replikationsstopp.
12/41
DNA-Schäden > Exogen
Einzel- & Doppelstrangbrüche (ionisierende Strahlung)
Einzel- & Doppelfahnenstange zersägt (von “Bildgebungs-Einstein”)
Einzel- und Doppelstrangbrüche sind schwerwiegende DNA-Schäden, die aufwändig zu reparieren sind. Sie werden meistens von exogenen Faktoren verursacht, wobei physikalische Noxen wie ionisierende Strahlung häufig dafür verantwortlich sind (z.B. bei bildgebenden Verfahren wie beim Röntgen / CT).
13/41
DNA-Schäden > Endogen
Endogene DNA-Schäden
Eigener Enten-Dog (ent-dog-en)
Endogene Faktoren sind körpereigene “Fehler”, die zu DNA-Schäden führen.
14/41
DNA-Schäden > Endogen
Replikationsfehler
Kaputte Replikations-Raumstation
15/41
DNA-Schäden > Endogen
Spontane Mutationen: veränderte Basenpaarung
Spinnenmutant: im Hintergrund falsche Kombi an Basislagern
Spontane Mutationen können ebenfalls zu veränderten Basenpaarungen und somit zu einer abweichenden Nukleotidsequenz führen.
16/41
DNA-Schäden > Endogen
Hydrolyse
Regenwetter & überschwemmtes Basislager
Des weiteren entstehen in jeder Zelle durch spontane Hydrolyse pro Tag etwa 10^4 Basenverluste.
17/41
DNA-Schäden > Endogen
Oxidierte Basen
Wilder Ochse hat Basis zerstört
Endogene Schäden werden außerdem durch Sauerstoffradikale verursacht, die Basen oxidieren. Auch das führt zu falscher Basenpaarung.
18/41
DNA-Schäden > Endogen
Desaminierung → Cytosin zu Uracil
Dieb-Ameise → klaut Kerosin, perfektes Timing (Uhr-acil)
Die Desaminierung ist ebenfalls häufig. Hier entsteht durch die Abspaltung einer Aminogruppe eine andere Base. Ein IMPP-Liebling ist der Fakt, dass durch die Desaminierung von Cytosin die Base Uracil in der DNA auftritt. Merke: Das Cytosin verschwindet durch die Desaminierung.
19/41
DNA-Schäden > Reparatursystem
Körpereigenes Reparatursystem beseitigt DNA-Schäden
Reparatur-DNA-Dinos mit Bauarbeiterhelm
DNA-Schäden können nicht gänzlich vermieden werden, daher haben sich biochemische Mechanismen entwickelt, die mithilfe von Enzymen DNA-Fehler reparieren. Dieses körpereigene Reparatursystem arbeitet (im gesunden Zustand), um die volle Funktionsfähigkeit und die fehlerfreie Weitergabe der genetischen Information zu gewährleisten.
20/41
DNA-Schäden > Reparatursystem
S- und G2-Phase der Replikation sehr fehleranfällig
Schlange legt Zweige (G2) auf das Replikations-Raumschiff
Viele Fehler entstehen bei der Replikation, also während der S-Phase des Zellzyklus. Während der S-Phase laufen deshalb die Reparatursysteme auf Hochtouren. Auch in der sich anschließenden G2-Phase sind die Reparaturmechanismen sehr aktiv, da hier nochmal die korrekte Replikation überprüft wird.
21/41
DNA-Schäden > Reparatursystem
DNA-Schäden = ↑p53 (Wächter des Genoms) → Zellzyklusstopp
Ponywächter → hat 5-Zack-Krone & Dreizack → stoppt Bau
Bei größeren DNA-Schäden steigt in der Zelle die Konzentration des Proteins p53 stark an. Die Konsequenz ist eine direkte Blockierung des Zellzyklus, damit die Zelle den Schaden schnellstmöglich beheben kann, um diesen nicht an ihre Nachkommen weiterzugeben. p53 wird daher auch als “Wächter des Genoms” bezeichnet.
22/41
Exogene Schäden > Direkte Reparatur
Direkte Reparatur: Einzelstrangbrüche, alkylierte Basen
Insekt(=direkt): repariert Fahnenstange, klaut Alk-kühler
Unterschieden werden der Basenaustausch und die direkte DNA-Reparatur. Bei der direkten Reparatur entdeckt ein Enzym-Team den Defekt und stellt den Ausgangszustand wieder her. Dabei tauscht es keine Base aus, sondern modifiziert diese nur.
23/41
Exogene Schäden > Direkte Reparatur
Reparatur von Alkylschäden: Transferase entfernt Methylgruppe
Insekt mit Alk-kühlen Flaschen: hat Tüllrock ('-thyl')
Bei der DNA-schädigenden Alkylierung werden bspw. Methylgruppen an die Base angebaut. Bei der direkten Reparatur beseitigen Transferasen diese Methylierungen der Nukleotide. Das Enzym bringt sie wieder in den Originalzustand zurück.
24/41
Exogene Schäden > Exzisionsreparatur
Nukleotidexzisionsreparatur: Ersatz von Nukleotiden
Nuklearreaktoren + Exorzist: lässt Basislager abreißen
Bei der sog. Exzisionsreparatur werden DNA-Teile entfernt und ersetzt. Man unterteilt die Nukleotid- und die Basenexzisionsreparatur. Bei der Nukleotidexzisionsreparatur werden ganze Nukleotide ersetzt. Meist mehrere Nukleotide, also größere DNA-Abschnitte, die oft durch exogene Faktoren entstehen (z.B. Dimere bei UV-Strahlung).
25/41
Exogene Schäden > Exzisionsreparatur
Defekte Nukleotidexzisionsreparatur: Xeroderma pigmentosum
Exorzist warnt vor Nichtbeachtung: Hautplage wird kommen
Durch einen Defekt des Nukleotidexzisions-Reparatursystems wird die Haut bei Betroffenen sehr lichtempfindlich. Die durch UV-Strahlung verursachten DNA-Schäden können nicht ausreichend repariert werden. So kommt es schnell zu Hautschäden und früh zu Hauttumoren. Das Risiko für Hautkrebs ist ca. 1000-mal höher als bei gesunden Menschen.
26/41
Exogene Schäden > Exzisionsreparatur
TFIIH trennt Doppelstränge (Teil eines Multiproteinkomplex)
2-Haar-Tauf-Fanatiker teilt das Wasser
Bei der Exzisionsreparatur lokalisiert ein Multiproteinkomplex die Schädigung, durch die veränderte Raumstruktur der DNA an der Stelle. Der Transkriptionsfaktor TFIIH (Teil des Proteinkomplexes) hat Helikaseaktivität, mit der er einen Bereich von ca. 25 Basenpaaren um die geschädigte Stelle entwindet und trennt.
27/41
Exogene Schäden > Exzisionsreparatur
2 Endonukleasen entfernen Nukleotide
2 Enten-Nuklear-Hasen reißen Basis mit Nuklearreaktoren ab
Nach der Entwindung des Doppelstrangs durch TFIIH, schneiden zwei Endonukleasen ca. 30 Nukleotide des fehlerhaften DNA-Strangs heraus. Die Lücke wird durch die DNA-Polymerase wieder mit intakten Nukleotiden aufgefüllt, wobei der komplementäre Strang als Matrize dient. Die Enden werden mit Phosphodiesterbindungen mit dem restlichen Strang verknüpft.
28/41
Exogene Schäden > Homologe Rekombination
Beim Doppelstrangbruch fehlt Vorlage
Ratlosigkeit bei gebrochenen Fahnenstangen
Der Doppelstrangbruch ist eine schwerwiegende DNA-Schädigung, der die Genom-Stabilität bedroht. Die Reparatur dieser Brüche ist komplex, da die Vorlage fehlt, anhand derer die komplementären Nukleotide wieder eingebaut werden können. Zwei Mechanismen sind bekannt, die diese Schäden ausbessern können: die homologe und die nicht homologe Reparatur.
29/41
Exogene Schäden > Homologe Rekombination
Homologes Chromosom als Vorlage
Homosexuelle Partnerin zeigt Vorlage für Reparatur
Bei der homologen Rekombination orientiert sich die Zelle nach dem Doppelstrangbruch am homologen Chromosom. Erleidet z.B. das Chromosom des Vaters einen Doppelstrangbruch, kann das Chromosom der Mutter als Vorlage dienen. Dieser Vorgang ist in der S-Phase leicht durchführbar, da die Stränge hier dicht beieinander liegen.
30/41
Exogene Schäden > Homologe Rekombination
Homolog: BRCA1 & BRCA2 (Mutation: Brustkrebsrisiko↑)
Homosexuelles Dino-Paar: mit 1 & 2 Brüsten
Für die homologe Rekombination sind die Proteine BRCA1 und BRCA2 wichtig. Bei einer Fehlfunktion bzw. Mutation dieser Proteine kommt es zu einer verminderten homologen Rekombination und die Zelle ist anfälliger für ionisierende Strahlung. Diese Kombination führt zu einem stark erhöhten Risiko für Brust- und Eierstockkrebs.
31/41
Exogene Schäden > Nicht homologe Endverknüpfung
Verknüpfung von DNA-Fragment-Enden mit DNA-Verlust
Kürzere reparierte Fahnenstangen
Ist die homologe Rekombination nicht möglich, repariert die Zelle den Doppelstrangbruch durch die sog. nicht-homologe Endverknüpfung: Enzyme entfernen an der Bruchstelle den geschädigten Bereich sowie einige Nachbar-Nukleotide, bis die Enden auf beiden Strängen wieder gleichauf sind. Die freien Enden des Bruches werden dann zusammengefügt. Dieser Prozess ist fehleranfällig und es kommt zum Verlust von genetischem Material!
32/41
Endogene Schäden > Korrekturlesefunktion
DNA-Polymerase mit Korrekturlesefunktion in 3’-5’-Richtung
Polymi überprüft Bauplan mit 5-eckiger Lesebrille
Ein Reparaturmechanismus ist das “Proofreading”, die Korrekturlesefunktion der DNA-Polymerase (δ und γ). Dabei korrigiert die Polymerase in 3’-5’-Richtung direkt eigene Fehler. Trotzdem wird hin und wieder ein falsches Nukleotid eingebaut, wodurch DNA-Schäden entstehen können.
33/41
Endogene Schäden > Mismatch-Reparatur
Mismatch-Reparatur: Reparatur Basenfehlpaarung
Farblich unpassend: orangenes und blaues Basislager
Bei der Fehlpaarung zweier intakter Basen, wird ein falsches Nukleotid eingebaut. Außerdem entstehen Insertionen oder Deletionen durch die Desaminierung von Basen. Den bisher genannten Systemen entgehen diese Arten von Fehlern, aber für diese Fälle gibt es die Mismatch-Reparatur (auch Fehlpaarungsreparatur).
34/41
Endogene Schäden > Mismatch-Reparatur
Exonukleasen schneiden fehlerhaftes Nukleotid heraus
Sexy Nuklear-Hasi reißt fehlerhafte Basis inkl. Nuklearreaktor ab
Bestimmte Proteine (MutS-Homologe-, MutL-Homologe-Proteine) erkennen kurz nach der Replikation ein falsch eingebautes Nukleotid, das zu einer Basenfehlpaarung führt. Exonukleasen schneiden das fehlerhaft eingebaute Nukleotid mit einigen Nachbar-Nukleotiden heraus. Die Lücke wird durch die Polymerase aufgefüllt und durch die Ligase verknüpft.
35/41
Endogene Schäden > Basenexzision
Basenexzisionsreparatur ersetzt einzelne defekte Base
Blasen-Exorzist leitet Basislageraustausch an
Bei der Basenexzisionsreparatur entfernen und ersetzen Enzyme eine einzelne, modifizierte Base. Die involvierten Enzyme fahren für die Reparatur nacheinander auf dem DNA-Strang entlang und erledigen je eine spezifische Aufgabe.
36/41
Endogene Schäden > Basenexzision
Glykosylase erkennt und entfernt defekte Base
Glücklicher-Hase zerstört Basislager
Bei der Basenexzision entfernt die Glykosylase die defekte Base. Dafür spaltet sie die N-glykosidische Bindung zwischen Base und Zucker, wodurch eine AP-Stelle entsteht. Die AP-Stelle enthält weder Purine noch Pyrimidine. Wird diese Stelle nicht repariert, kann sie während der Replikation zu einer Mutation führen.
37/41
Endogene Schäden > Basenexzision
AP-Endonuklease entfernt Zucker
Enten-Nuklearhase klaut Zucker
Eine AP-Endonuklease entfernt den Zucker (Desoxyribose) des Nukleotids, der noch nicht durch die Glykosylase entfernt wurde. Dafür spaltet das Enzym die Esterbindungen im Zucker-Phosphat-Rückgrat der DNA.
38/41
Endogene Schäden > Basenexzision
Phosphodiesterase entfernt Phosphat
Phosphorgrüner Dinohase klaut Pfirsich
Die Phosphodiesterase entfernt das Phosphat des Nukleotids, das die Glykosylase noch nicht entfernt hatte. Es spaltet die Esterbindungen im Zucker-Phosphat-Rückgrat der DNA. Jetzt gibt es keine Rückstände der defekten Base mehr und das nächste Enzym kann seine Arbeit machen.
39/41
Endogene Schäden > Basenexzision
DNA-Polymerase baut neue Base ein
Polymi baut neues Basislager auf
Die DNA-Polymerase baut die korrekte Base ein, indem sie abhängig von der komplementären Base auf dem fehlerfreien Strang die passende Base synthetisiert.
40/41
Endogene Schäden > Basenexzision
Ligase knüpft Phosphodiesterbindungen
Verbands-Dino mit Liege (verbindet DNA)
Zu guter Letzt verknüpft die Ligase die neue Base über Phosphodiesterbindungen mit dem restlichen DNA-Strang.
41/41
/
Quint
Basis
Expert
Beschreibung
Markierte
schließen
Bei der nicht-homologen Endverknüpfung steht das homologe Chromosom nach einem Doppelstrangbruch nicht als Vorlage zur Verfügung. Ohne Vorlage wird die Bruchstelle plus Nachbarnnukleotide von einem Proteinkomplex entfernt – die “blunt ends” werden verknüpft. Es kommt zum DNA-Verlust!
fAsdnn34#SD6%4mgLS9(#k-mn
https://www.meditricks.de/wp-content/plugins/meditricks-mt-quiz/include/
n
69826
Was ist Ankizin?
Ankizin ist ein Projekt der AG Medizinische-Ausbildung bvmd e.V.
Es ist das größte non-profit, studentisch organisierte Anki-Projekt im deutschsprachigen Raum.
Ziel ist die Umsetzung des gesamten notwendigen Wissens für alle medizinischen Staatsexamina.
In freundlicher Kooperation bieten wir im Ankizin-Deck passgenau unsere Merkhilfen in den jeweiligen Anki-Karten an. Die so verknüpften Fragen kannst Du mit freundlicher Genehmigung der bvmd auch hier als Quiz ansehen.
Du findest alle Inhalte auch im Ankizin-Deck in Anki.
Es ist das größte non-profit, studentisch organisierte Anki-Projekt im deutschsprachigen Raum.
Ziel ist die Umsetzung des gesamten notwendigen Wissens für alle medizinischen Staatsexamina.
In freundlicher Kooperation bieten wir im Ankizin-Deck passgenau unsere Merkhilfen in den jeweiligen Anki-Karten an. Die so verknüpften Fragen kannst Du mit freundlicher Genehmigung der bvmd auch hier als Quiz ansehen.
Du findest alle Inhalte auch im Ankizin-Deck in Anki.
1
DNA-Schäden
Basislager immer paarweise (farblich abgestimmt)
2
DNA-Schäden
Beschädigte Basislager mit Nuklearreaktoren (phosphorgrün)
Täglich verursachen zahlreiche Einflüsse von außen (z.B. UV-Strahlung) und innerhalb unseres Körpers (z.B. reaktive Sauerstoffspezies) DNA-Schäden: Nukleotidsequenzänderungen, Basen-Dimere, Strangbrüche, etc.
alles
anzeigen
3
DNA-Schäden > Folgen
Verwundeter Havanna-Dino
Die DNA-Schäden können zum Funktionsverlust der Zelle, zum Zelltod oder im schlimmsten Fall zu Krebs führen.
alles
anzeigen
4
5
6
DNA-Schäden > Exogen
Echsenplanet
Wir unterteilen die Faktoren, die zu DNA-Schäden führen, in zwei Hauptgruppen: äußere (exogene) und innere (endogene) Faktoren. Exogen sind z.B. Substanzen oder Strahlung, die unser Erbgut von außen angreifen und so zu Mutationen führen. Exogene Faktoren werden auch Kanzerogene genannt, weil sie durch die Veränderung der DNA zu Krebs führen können.
alles
anzeigen
Extra Info / Trivia
Endogene Faktoren wie reaktive Sauerstoffspezies werden üblicherweise nicht als Kanzerogene bezeichnet.
Tendenziell sind DNA-Schäden durch äußere (exogene) Faktoren drastischer als DNA-Schäden durch endogene Faktoren. Keine körpereigene Substanz hat so großes DNA-Zerstörungspotential wie Tabakrauch. Auch UV-Bestrahlung durch Sonnenlicht lässt so viele Thymindimere entstehen, wie sie fast unmöglich durch endogene Faktoren im Körper entstehen können.
Endogene Faktoren wie reaktive Sauerstoffspezies werden üblicherweise nicht als Kanzerogene bezeichnet.
Tendenziell sind DNA-Schäden durch äußere (exogene) Faktoren drastischer als DNA-Schäden durch endogene Faktoren. Keine körpereigene Substanz hat so großes DNA-Zerstörungspotential wie Tabakrauch. Auch UV-Bestrahlung durch Sonnenlicht lässt so viele Thymindimere entstehen, wie sie fast unmöglich durch endogene Faktoren im Körper entstehen können.
7
DNA-Schäden > Exogen
Mit Einstein-Schnurrbart: Sonne
Zu den exogenen Faktoren zählen physikalische Mutagene wie UV-Licht.
alles
anzeigen
8
DNA-Schäden > Exogen
Mit Einstein-Schnurrbart: durchleuchteter Geist
9
DNA-Schäden > Exogen
Chemiegrüner Fluss
Außerdem gibt es viele Chemikalien wie Formaldehyd und Zytostatika, die zu Veränderungen unseres Erbguts führen.
alles
anzeigen
10
DNA-Schäden > Exogen
Rauchender Dino mit Alk-Kühler: Basislager unpassend gebaut
Prinzipiell kann jeder exogene/endogene Faktor jede Art des DNA-Schadens verursachen. Es gibt jedoch Tendenzen. Die Alkylierung bspw. wird meist exogen durch chemische Verbindungen wie Tabakrauch verursacht: Alkyliert werden die Basen der Nukleotide: Es werden Methyl- oder Ethylgruppen an die Base angehängt, wodurch eine andere Base entstehen kann.
alles
anzeigen
11
DNA-Schäden > Exogen
Kalkstein-Lawine: lagert zw. Basislager, trifft Replikations-Raumschiff
Interkalierende chemische Verbindungen lagern sich zwischen die gestapelten Basen in die DNA ein. Sie führen zum Replikationsstopp und erhöhen das Risiko eines Strangbruchs.
alles
anzeigen
12
DNA-Schäden > Exogen
Thymian-Büsche (von Sonne verbrannt): schmelzen 2 Basislager
Energiereiche Strahlung wie UVB-Strahlung führt dazu, dass benachbarte Thymin-Basen Dimere bilden. Thymindimere führen zu einem frühzeitigen Replikationsstopp.
alles
anzeigen
13
DNA-Schäden > Exogen
Einzel- & Doppelfahnenstange zersägt (von “Bildgebungs-Einstein”)
Einzel- und Doppelstrangbrüche sind schwerwiegende DNA-Schäden, die aufwändig zu reparieren sind. Sie werden meistens von exogenen Faktoren verursacht, wobei physikalische Noxen wie ionisierende Strahlung häufig dafür verantwortlich sind (z.B. bei bildgebenden Verfahren wie beim Röntgen / CT).
alles
anzeigen
14
DNA-Schäden > Endogen
Eigener Enten-Dog (ent-dog-en)
Endogene Faktoren sind körpereigene “Fehler”, die zu DNA-Schäden führen.
alles
anzeigen
15
16
DNA-Schäden > Endogen
Spinnenmutant: im Hintergrund falsche Kombi an Basislagern
Spontane Mutationen können ebenfalls zu veränderten Basenpaarungen und somit zu einer abweichenden Nukleotidsequenz führen.
alles
anzeigen
17
DNA-Schäden > Endogen
Regenwetter & überschwemmtes Basislager
Des weiteren entstehen in jeder Zelle durch spontane Hydrolyse pro Tag etwa 10^4 Basenverluste.
alles
anzeigen
18
DNA-Schäden > Endogen
Wilder Ochse hat Basis zerstört
Endogene Schäden werden außerdem durch Sauerstoffradikale verursacht, die Basen oxidieren. Auch das führt zu falscher Basenpaarung.
alles
anzeigen
19
DNA-Schäden > Endogen
Dieb-Ameise → klaut Kerosin, perfektes Timing (Uhr-acil)
Die Desaminierung ist ebenfalls häufig. Hier entsteht durch die Abspaltung einer Aminogruppe eine andere Base. Ein IMPP-Liebling ist der Fakt, dass durch die Desaminierung von Cytosin die Base Uracil in der DNA auftritt. Merke: Das Cytosin verschwindet durch die Desaminierung.
alles
anzeigen
20
DNA-Schäden > Reparatursystem
Reparatur-DNA-Dinos mit Bauarbeiterhelm
DNA-Schäden können nicht gänzlich vermieden werden, daher haben sich biochemische Mechanismen entwickelt, die mithilfe von Enzymen DNA-Fehler reparieren. Dieses körpereigene Reparatursystem arbeitet (im gesunden Zustand), um die volle Funktionsfähigkeit und die fehlerfreie Weitergabe der genetischen Information zu gewährleisten.
alles
anzeigen
21
DNA-Schäden > Reparatursystem
Schlange legt Zweige (G2) auf das Replikations-Raumschiff
Viele Fehler entstehen bei der Replikation, also während der S-Phase des Zellzyklus. Während der S-Phase laufen deshalb die Reparatursysteme auf Hochtouren. Auch in der sich anschließenden G2-Phase sind die Reparaturmechanismen sehr aktiv, da hier nochmal die korrekte Replikation überprüft wird.
alles
anzeigen
22
DNA-Schäden > Reparatursystem
Ponywächter → hat 5-Zack-Krone & Dreizack → stoppt Bau
Bei größeren DNA-Schäden steigt in der Zelle die Konzentration des Proteins p53 stark an. Die Konsequenz ist eine direkte Blockierung des Zellzyklus, damit die Zelle den Schaden schnellstmöglich beheben kann, um diesen nicht an ihre Nachkommen weiterzugeben. p53 wird daher auch als “Wächter des Genoms” bezeichnet.
alles
anzeigen
23
Exogene Schäden > Direkte Reparatur
Insekt(=direkt): repariert Fahnenstange, klaut Alk-kühler
Unterschieden werden der Basenaustausch und die direkte DNA-Reparatur. Bei der direkten Reparatur entdeckt ein Enzym-Team den Defekt und stellt den Ausgangszustand wieder her. Dabei tauscht es keine Base aus, sondern modifiziert diese nur.
alles
anzeigen
24
Exogene Schäden > Direkte Reparatur
Insekt mit Alk-kühlen Flaschen: hat Tüllrock ('-thyl')
Bei der DNA-schädigenden Alkylierung werden bspw. Methylgruppen an die Base angebaut. Bei der direkten Reparatur beseitigen Transferasen diese Methylierungen der Nukleotide. Das Enzym bringt sie wieder in den Originalzustand zurück.
alles
anzeigen
25
Exogene Schäden > Exzisionsreparatur
Nuklearreaktoren + Exorzist: lässt Basislager abreißen
Bei der sog. Exzisionsreparatur werden DNA-Teile entfernt und ersetzt. Man unterteilt die Nukleotid- und die Basenexzisionsreparatur. Bei der Nukleotidexzisionsreparatur werden ganze Nukleotide ersetzt. Meist mehrere Nukleotide, also größere DNA-Abschnitte, die oft durch exogene Faktoren entstehen (z.B. Dimere bei UV-Strahlung).
alles
anzeigen
26
Exogene Schäden > Exzisionsreparatur
Exorzist warnt vor Nichtbeachtung: Hautplage wird kommen
Durch einen Defekt des Nukleotidexzisions-Reparatursystems wird die Haut bei Betroffenen sehr lichtempfindlich. Die durch UV-Strahlung verursachten DNA-Schäden können nicht ausreichend repariert werden. So kommt es schnell zu Hautschäden und früh zu Hauttumoren. Das Risiko für Hautkrebs ist ca. 1000-mal höher als bei gesunden Menschen.
alles
anzeigen
27
Exogene Schäden > Exzisionsreparatur
2-Haar-Tauf-Fanatiker teilt das Wasser
Bei der Exzisionsreparatur lokalisiert ein Multiproteinkomplex die Schädigung, durch die veränderte Raumstruktur der DNA an der Stelle. Der Transkriptionsfaktor TFIIH (Teil des Proteinkomplexes) hat Helikaseaktivität, mit der er einen Bereich von ca. 25 Basenpaaren um die geschädigte Stelle entwindet und trennt.
alles
anzeigen
28
Exogene Schäden > Exzisionsreparatur
2 Enten-Nuklear-Hasen reißen Basis mit Nuklearreaktoren ab
Nach der Entwindung des Doppelstrangs durch TFIIH, schneiden zwei Endonukleasen ca. 30 Nukleotide des fehlerhaften DNA-Strangs heraus. Die Lücke wird durch die DNA-Polymerase wieder mit intakten Nukleotiden aufgefüllt, wobei der komplementäre Strang als Matrize dient. Die Enden werden mit Phosphodiesterbindungen mit dem restlichen Strang verknüpft.
alles
anzeigen
28/41
29
Exogene Schäden > Homologe Rekombination
Ratlosigkeit bei gebrochenen Fahnenstangen
Der Doppelstrangbruch ist eine schwerwiegende DNA-Schädigung, der die Genom-Stabilität bedroht. Die Reparatur dieser Brüche ist komplex, da die Vorlage fehlt, anhand derer die komplementären Nukleotide wieder eingebaut werden können. Zwei Mechanismen sind bekannt, die diese Schäden ausbessern können: die homologe und die nicht homologe Reparatur.
alles
anzeigen
30
Exogene Schäden > Homologe Rekombination
Homosexuelle Partnerin zeigt Vorlage für Reparatur
Bei der homologen Rekombination orientiert sich die Zelle nach dem Doppelstrangbruch am homologen Chromosom. Erleidet z.B. das Chromosom des Vaters einen Doppelstrangbruch, kann das Chromosom der Mutter als Vorlage dienen. Dieser Vorgang ist in der S-Phase leicht durchführbar, da die Stränge hier dicht beieinander liegen.
alles
anzeigen
31
Exogene Schäden > Homologe Rekombination
Homosexuelles Dino-Paar: mit 1 & 2 Brüsten
Für die homologe Rekombination sind die Proteine BRCA1 und BRCA2 wichtig. Bei einer Fehlfunktion bzw. Mutation dieser Proteine kommt es zu einer verminderten homologen Rekombination und die Zelle ist anfälliger für ionisierende Strahlung. Diese Kombination führt zu einem stark erhöhten Risiko für Brust- und Eierstockkrebs.
alles
anzeigen
32
Exogene Schäden > Nicht homologe Endverknüpfung
Kürzere reparierte Fahnenstangen
Ist die homologe Rekombination nicht möglich, repariert die Zelle den Doppelstrangbruch durch die sog. nicht-homologe Endverknüpfung: Enzyme entfernen an der Bruchstelle den geschädigten Bereich sowie einige Nachbar-Nukleotide, bis die Enden auf beiden Strängen wieder gleichauf sind. Die freien Enden des Bruches werden dann zusammengefügt. Dieser Prozess ist fehleranfällig und es kommt zum Verlust von genetischem Material!
alles
anzeigen
33
Endogene Schäden > Korrekturlesefunktion
Polymi überprüft Bauplan mit 5-eckiger Lesebrille
Ein Reparaturmechanismus ist das “Proofreading”, die Korrekturlesefunktion der DNA-Polymerase (δ und γ). Dabei korrigiert die Polymerase in 3’-5’-Richtung direkt eigene Fehler. Trotzdem wird hin und wieder ein falsches Nukleotid eingebaut, wodurch DNA-Schäden entstehen können.
alles
anzeigen
34
Endogene Schäden > Mismatch-Reparatur
Farblich unpassend: orangenes und blaues Basislager
Bei der Fehlpaarung zweier intakter Basen, wird ein falsches Nukleotid eingebaut. Außerdem entstehen Insertionen oder Deletionen durch die Desaminierung von Basen. Den bisher genannten Systemen entgehen diese Arten von Fehlern, aber für diese Fälle gibt es die Mismatch-Reparatur (auch Fehlpaarungsreparatur).
alles
anzeigen
35
Endogene Schäden > Mismatch-Reparatur
Sexy Nuklear-Hasi reißt fehlerhafte Basis inkl. Nuklearreaktor ab
Bestimmte Proteine (MutS-Homologe-, MutL-Homologe-Proteine) erkennen kurz nach der Replikation ein falsch eingebautes Nukleotid, das zu einer Basenfehlpaarung führt. Exonukleasen schneiden das fehlerhaft eingebaute Nukleotid mit einigen Nachbar-Nukleotiden heraus. Die Lücke wird durch die Polymerase aufgefüllt und durch die Ligase verknüpft.
alles
anzeigen
36
Endogene Schäden > Basenexzision
Blasen-Exorzist leitet Basislageraustausch an
Bei der Basenexzisionsreparatur entfernen und ersetzen Enzyme eine einzelne, modifizierte Base. Die involvierten Enzyme fahren für die Reparatur nacheinander auf dem DNA-Strang entlang und erledigen je eine spezifische Aufgabe.
alles
anzeigen
37
Endogene Schäden > Basenexzision
Glücklicher-Hase zerstört Basislager
Bei der Basenexzision entfernt die Glykosylase die defekte Base. Dafür spaltet sie die N-glykosidische Bindung zwischen Base und Zucker, wodurch eine AP-Stelle entsteht. Die AP-Stelle enthält weder Purine noch Pyrimidine. Wird diese Stelle nicht repariert, kann sie während der Replikation zu einer Mutation führen.
alles
anzeigen
38
Endogene Schäden > Basenexzision
Enten-Nuklearhase klaut Zucker
Eine AP-Endonuklease entfernt den Zucker (Desoxyribose) des Nukleotids, der noch nicht durch die Glykosylase entfernt wurde. Dafür spaltet das Enzym die Esterbindungen im Zucker-Phosphat-Rückgrat der DNA.
alles
anzeigen
39
Endogene Schäden > Basenexzision
Phosphorgrüner Dinohase klaut Pfirsich
Die Phosphodiesterase entfernt das Phosphat des Nukleotids, das die Glykosylase noch nicht entfernt hatte. Es spaltet die Esterbindungen im Zucker-Phosphat-Rückgrat der DNA. Jetzt gibt es keine Rückstände der defekten Base mehr und das nächste Enzym kann seine Arbeit machen.
alles
anzeigen
40
Endogene Schäden > Basenexzision
Polymi baut neues Basislager auf
Die DNA-Polymerase baut die korrekte Base ein, indem sie abhängig von der komplementären Base auf dem fehlerfreien Strang die passende Base synthetisiert.
alles
anzeigen
41
Endogene Schäden > Basenexzision
Verbands-Dino mit Liege (verbindet DNA)
Zu guter Letzt verknüpft die Ligase die neue Base über Phosphodiesterbindungen mit dem restlichen DNA-Strang.
alles
anzeigen
mehr nachlesen
Dein Weg zum Lernerfolg
Lernfortschritt & Selbsteinschätzung
1. Was habe ich bereits angesehen?
Wir bieten Basis- (B), Expert- (E) und Quintessence- (Q) Videos sowie
das Erkundungsbild mit Quiz
(?).
Daraus wird BEQ? zur schnellen Orientierung. Unsere Meditricks speichern
so, was Du bereits angesehen hast.
Du kannst zudem selbst abhaken, was Du bereits erledigt hast oder gespeicherte
Haken wieder entfernen.
2. Wie sicher bin ich?
Unsere Lernampel dient deiner Selbsteinschätzung: Sicher
( ),
so-la-la ( )
oder
unsicher ( ).
Sie gibt dir eine schnelle Übersicht, welche Themen Du bevorzugt
wiederholen solltest.
3. Fakten markieren
Für gezielteres Wiederholen kannst Du auch einzelne Fakten markieren.
Du kannst sie über das Filter-Auge in allen Quiz-Modi gezielt abfragen.
Wie wiederhole ich am besten?
Das überlassen wir deinen Vorlieben. Wir haben viele Optionen. Ideal ist
es, sich die Videos anzusehen.
Anschließend ist testbasierte (= aktive) Wiederholung der Goldstandard,
etwa mit unseren Quiz-Modi.
So kann dein Lernen über die Zeit aussehen:
Legende
Markierungen
Beschreibungen
Für diese Abbildung ist eine interaktive Version verfügbar
Meditricks Plus
Interaktive Abbildungen
Markierung + Erklärung + Quiz
- alles in einem
Ob Befundbild, Röntgen, Sonografie, Strukturformel oder EKG
- quizze dich selbst oder lasse dir die Befunde direkt anzeigen.
Interaktive Erklärungen bringen dein Verständnis auf Trab.
Nicht-homologe Endverknüpfung - Bei der nicht-homologen Endverknüpfung steht das homologe Chromosom nach einem Doppelstrangbruch nicht als Vorlage zur Verfügung. Ohne Vorlage wird die Bruchstelle plus Nachbarnnukleotide von einem Proteinkomplex entfernt – die “blunt ends” werden verknüpft. Es kommt zum DNA-Verlust!
Xeroderma pigmentosum -
Ribose und Desoxyribose -
Eigene Darstellung angelehnt an AMBOSS.
© Meditricks GmbH
Meine Notizen
|
Neu auf DiNeA? Wirf einen Blick in das Charakter-Lexikon der Biologie und mache Dich mit den Protagonisten vertraut.
Rückmeldung
Unsere Meditricks wurden mit viel Liebe ersonnen, illustriert und vertont. Gib uns gerne Lob, Kritik über die Feedback-Funktion unter den Meditricks oder schreib uns – siehe Kontakt.
Neu
Die 10 neuesten Meditricks:
B – Q ?
B – Q ?
Gereift unter der Sonne Freiburgs. mit viel Liebe zum Detail ersonnen, illustriert und vertont. Wir übernehmen keine Haftung für nicht mehr löschbare Erinnerungen.