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Lernziele
Der Student, die Studentin entwickelt eine Vorstellung in den folgenden Gebieten:
- Wechselwirkung zw. Erbgut und Umwelt
- Polygenie und Missbildungen
- Allgemeine klinische Symptome von Chromosomenaberrationen
Vorausgesetzter Stoff
- Molekulare Grundlagen
Problemkreise
- Was sind Mutationen?
- Welchen Einfluss hat die Genforschung in Hinsicht auf angeborene Krankheiten und Fehlbildungen?
- Warum kann es zu Chromosomenaberrationen bzw. Genmutationen kommen.
- Warum kann es zu chomosomalen Fehlverteilungen bei der Gametenbildung kommen?
- Können Umweltfaktoren das Erbgut beeinflussen?
Einführung
Mutationen sind Änderungen im Erbmaterial, die entweder ganze Chromosomen oder Chromosomenabschnitte oder aber einzelne Gene betreffen. Auf molekularem Niveau handelt es sich dabei um eine veränderte (oder mutierte) DNA-Basensequenz. Mutationen unterteilt man nach Art ihrer Entstehung in spontane und induzierte Mutationen.
Spontane Mutationen geschehen unter "normalen" Verhältnissen mit bestimmter Wahrscheinlichkeit. Die Spontanrate ist allerdings individuell verschieden. Induzierte Mutationen entstehen dagegen durch die Einwirkung von physikalischen, chemischen oder viralen Noxen.
Chromosomenaberrationen
Die meisten Chromosomenaberrationen entstehen zufällig bei der Gametenbildung. Nach Befruchtung entwickeln sich solche Embryonen meistens nicht richtig und enden in einem Spontanabort. Untersuchungen an solchen abortierten Embryonen haben ergeben, dass ca. 50% dieser Embryonen chromosomale Aberrationen aufweisen.
Ein kleiner Teil der Chromosomenabweichungen erfolgt nach der Befruchtung in einer Zelllinie. Diese Menschen können deshalb eine Mosaikform aufweisen (einige Zellen mit Abweichungen und einige ohne).
Chromosomenmutationen können aber auch von den Eltern auf die Nachkommen vererbt werden, obwohl die Eltern phänotypisch gesund sind d.h. ein balanciertes Genmaterial haben. Ein Beispiel dafür ist die Translokation.
Genmutationen
Die meisten dieser Mutationen führen zu fehlenden oder funktionsunfähigen Genprodukten. In seltenen Fällen bewirkt eine Mutation aber auch die Synthese eines "besseren", d.h. für die jeweiligen Umweltbedingungen geeigneteren Proteins. Dieses Organismus hat einen Vorteil, und das modifizierte Gen wird schliesslich das ursprüngliche Gen im grössten Teil der Population durch natürliche Auslese ersetzen. Evolution, die Entwicklung der Formenvielfalt von Lebewesen, wäre also ohne Mutationen gar nicht möglich.
Viel häufiger führen aber solche Mutationen zu vererbbaren und/oder zu neu auftretenden Krankheiten, von denen ca. 5000 bekannt sind. Betrachtet man die Todesfall-Statistik des Neugeborenenalters (Abb. 1), erkennt man, dass die angeborenen Missbildungen (birth defects) mehr als eine Fünftel aller Todesfälle im Neugeborenen- bzw. Kleinkindesalter ausmachen.
In der Literatur findet man sehr viel verschiedene Zahlenangaben, was der Prozentsatz der verschiedenen Kategorien an angeborenen Krankheiten angeht. Dies resultiert daraus, dass viele Chromosomenaberrationen Missbildungen an einem oder mehreren Organen zeigen. In Zukunft werden mit verfeinerter Technik bei noch mehr angeborenen Krankheiten Chromosomen- oder Genmutationen gefunden werden.