Molekulare Genetik: 106 Tabellen
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| New Title: | Knippers, Rolf Molekulare Genetik |
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Stuttgart [u.a.]
Thieme
1990
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| Edition: | 5., neubearb. und erw. Aufl. |
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Inhaltsverzeichnis
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Teil I: Grundlagen
Proteine l Kapitel 1
1. Primärstruktur: Aminosäure Sequenz 1
Faltung der Aminosäure Ketten 4
Disulfid Brücken 4
Wasserstoff Brückenbindungen 4
2. Sekundärstruktur: a Helix und Faltblattstruktur 5
3. Faltung globulärer Proteine 7
Aminosäure Sequenz und Aminosäure Faltung 9
4. Untereinheiten 10
5. Evolution der Proteine 12
6. Variationen der Globin Kettenstruktur 14
7. Wie man Proteine untersucht 16
Aminosäure Sequenzen 16
Elektrophorese Techniken 18
Träger genetischer Information 23 Kapitel 2
1. Das Bakterium Escherichia coli und seine Phagen 23
2. Klassische Experimente der molekularen Genetik: DNA als
Träger der genetischen Information 30
3. Bausteine von Nucleinsäuren 31
4. Die Doppelhelix 33
5. DNA Helices: flexible DNA Strukturen 35
6. Denaturierung von DNA 37
7. Die Länge und Form natürlicher DNA Moleküle 38
DNA Länge und Zahl der Gene 39
Form von DNA Molekülen 40
Größe von Eukaryonten DNA 43
8. Wie man DNA untersucht 49
Zentrifugation 50
Elektronenmikroskopie 56
VIII Inhaltsverzeichnis Elektrophorese 57 ,
Enzyme als Hilfsmittel: Desoxyribonucleasen 59
Transkription, Translation und der genetische Code . 65 Kapitel 3
1. Ribonucleinsäure: Bausteine und Struktur 65
Ein interessanter Sonderfall: ringförmige RNA 66
2. Synthese von RNA: Transkription 67 v
Das grundlegende Schema 67
Bakterielle RNA Polymerase 68
Der Gen Anfang: Promotor 69
Termination: Ende der RNA Synthese 72
Stabile und nicht stabile RNA 73
3. Transfer RNA und die Aktivierung von Aminosäuren . 74
Struktur der tRNA 75
Beladung der tRNA 78
4. Ribosomen 79
Polysomen 82
Proteinsynthese in vitro 82
Phagen Genom als mRNA 83
Initiations tRNA in Bakterien 83
Initiations tRNA auch in Eukaryonten Zellen 85
Initiation der Proteinsynthese 85
Initiationskomplex 85
Kettenverlängerung: Elongation 87
Termination 89
Geschwindigkeit und Genauigkeit 90
5. Der genetische Code 91
Ein grundlegendes Experiment 92
Experimente mit künstlichen Tripletts 92
Experimente mit künstlicher mRNA 93
Degeneriertheit des genetischen Codes:
Synonyme Codons 94
„Wobble" bei der Wechselwirkung von Anticodon
und Codon 95
lnitiationscodons 95
Der genetische Code in vivo 97
Der genetische Code ist „universell" 97
Selenocystein: Ein Sonderfall 98
Über die Verwendung von Codewörtern 99
6. Wie Nucleotidsequenzen von RNA Molekülen
bestimmt werden 100
RNA Fingerprints als molekulare Erkennungsmarke . . . 102
Sequenzanalyse von RNA 103
Escherichia coli als genetisches System: Kapitel 4
Gene und Gen Expression 107
1. Organisation des Genoms 107
Nucleoid 107
Einzelkopie DNA und Palindrom Elemente 108
Inhaltsverzeichnis IX
2. Gen Karte und Gen Kartierung 110
Begriffe 110
Austausch von Gen Material 112
F Plasmid 113
F Plasmide 115
Konjugation 115
Gen Kartierung durch „Unterbrechung der Paarung" . 116
Transduktion 120
3. Regulation der Gen Aktivität 121
Hitzeschock Reaktion 122
Stringente Kontrolle 124
Das Bezugssystem: Lac Operon 131
Komplexe Regulation des Arabinose Operons 142
Organisation des Tryptophan Operons 145
Gen Regulation durch Attenuation 146
Eine zusammenfassende Anmerkung 150
4. Regulation der genetischen Aktivität des Bakteriophagen
Lambda 151
Das Lambda Genom 151
Frühe Transkription 154
Induktion und lytischer Infektionsweg 158
Am Ende des lytischen Infektionsweges 162
DNA im Zellkern: Chromatin und Chromosomen . 163 Kapitel 5
1. Zellkern 164
2. Chromatin 166
Histone 166
Nucleosomen 168
Anordnung von Nucleosomen 170
Modifikation von Histonen 171
Einige Nicht Histon Chromatin Proteine 172
Chromatin Schleifen 172
3. Mitose: Verteilung replizierter DNA auf
Nachkommen Zellen 173
4. Metaphase Chromosomen 177
Chromosomen beim Menschen 178
Heterochromatin 182
Polytaene Chromosomen: Ein experimentell wichtiger
Sonderfall 183
Teil II: Reaktionen der DNA
DNA Replikation: Weitergabe der genetischen Kapitel 6
Information l85
1. Grundlagen 185
2. DNA Polymerasen 187
Domänen der DNA Polymerase 190
X Inhaltsverzeichnis 3. Diskontinuierliche DNA Synthese und RNA als „primer" . 191
4. Bestandteile des DNA Replikationsapparates 193
Genetische Analyse 193
Ablauf der Replikation des Bakterien Genoms 194
Biochemische Analysen 195 ;
5. Replikationsgabel 198
Topoisomerasen 200
Einleitung der Replikation bei Bakterien 201
Termination 205
6. Replikation der DNA im Zellkern von Eukaryonten . 205
Zellzyklus 206
Grundlagen: viele Startpunkte und bidirektionale
Replikation 207
Geschwindigkeit und Chromatin Zusammenbau 208
Eukaryontische DNA Polymerasen 210
7. Erforschung der eukaryontischen DNA Replikation . 210
8. Noch einmal: Termination, Telomere und Telomerase . . 215
9. Noch einmal: Abläufe der Replikation 217
10. Besonderheiten 218
1. Synchrone Aktivierung von Replikationsabschnitten . . 218
2. Neuinitiationen: Amplifikation 219
3. Vermehrung von rDNA Genen in Oocyten 222
Rekombination und Transposition 223 Kapitel 7
1. Meiose. Ein Schemazur Einführung 223
2. Prophase der Meiose 224
3. Rekombination 226
4. Folgerungen 227
5. Rekombination. Grundlegende Begriffe 228
6. Molekularbiologie der Rekombination 232
Voraussetzungen 232
Rekombinationsenzyme 235
Konsequenzen der Heteroduplex Region:
.Gen Konversion" 239
7. Illegitime Rekombination: Transposition und „springende
Gene'" bei Bakterien 241
Über Veränderungen in der Genom Organisation, über
Transposition und „springende Gene" von Bakterien . . . 242
Replikative oder konservative Transposition 250
S. Bewegliche Gene in Pflanzen 250
Transponierbare genetische Elemente bei Mais 250
Bakterien Gene im Pflanzen Genom 253
9. Bewegliche genetische Elemente im Genom von Tieren . . . 256
Beispiel: Drosophila melanogaster 256
10. Retroviren bei Vertebraten 258
Retroviren: Einführung 259
Struktur und Vermehrungsweg 259
Transduktion durch Retroviren 262
11. Retroposon 267
Inhaltsverzeichnis XI
Mutationen: Nachweis, Entstehung, Reparatur Kapitel 8
und Suppression 271
1. Arten der Mutation: Ein Überblick 272
Nucleotidaustausch 272
Leseraster Mutationen 274
2. Untersuchung von Mutationen bei Bakterien 275
3. Mutation als Adaptation? 277
4. Untersuchungen von Mutationen beim Menschen 279
5. Mutationsraten, anders gesehen 282
6. Entstehung von Mutationen 284
„Spontane" Mutationen durch Falscheinbauten
bei der Replikation 284
Reparatur von Mismatches 285
Mutationen durch spontanen „Zerfall" der DNA 286
„Hot spots" spontaner Mutationen 288
Entstehung von Leseraster Mutationen 290
Chemikalien als Mutagene 291
7. Reparatur von DNA Schäden durch Entfernen
ungewöhnlicher Nucleotide 295
DNA Glykosylasen und AP Endonucleasen 295
O6 Methylguanin DNA Transferase 297
8. Ultraviolettes Licht und DNA Schäden 298
Grundlegende Beobachtungen 299
Reparatur von UV Schäden 300
9. Das SOS System 302
10. Auswirkungen ionisierender Strahlen auf die DNA 304
Experimente an Zellkultur Systemen 310
11. Praktische Konsequenzen der Mutationsforschung: Zum
Nachweis von Mutagenen in der natürlichen und
industriellen Umwelt 310
Tierexperimentelles Verfahren zum Nachweis
von Mutagenen 312
Bakteriologischer Schnelltest zur Identifizierung
mutagener bzw. kanzerogener Verbindungen 313
12. Suppression 316
Suppression von T4 Mutanten 317
Unsinn Tripletts in Suppressor positiven (su+ )Bakterien 317
Mechanismus der Suppression von Unsinn Mutationen . 319
Suppression von Leseraster Mutationen 321
13. Anhang: Ortsspezifisch gerichtete Mutagenese 321
Herstellen von Deletionen 322
Mutationen durch Insertionen 323
Nucleotid Austausch Mutationen 324
XII Inhaltsverzeichnis _ Teil III: Gene
Wie untersucht man die Gene von Tier Kapitel 9
und Pflanzenzellen? 325
K. P. Schäfer
1. Biochemische DNA Rekombination 326
DNA Klonieren: Das methodische Prinzip 327
Vektoren: Plasmide und Bakteriophagen 328
In v/7ro Verpackung und Cosmide 331
Ml 3 Vektoren 332
Gen Banken oder Gen Bibliotheken 334
cDNA Bibliotheken 336
Ligationstechniken 338
Anreicherung und Auffindung spezifischer Klone
(„Screening") 339
Einbringen von Monierter DNA in Säugetierzellen . 342
Sicherheitsproblem 343
2. Radioaktive Markierungsmethoden 344
DNA Sequenziermethoden 346
Dimethylsulfat/Hydrazin Spaltung nach Maxam
und Gilbert 346
Didesoxy Methode von Sanger 349
3. Transfer Techniken 351
Transfer von DNA Fragmenten 351
Transfer von RNA Fragmenten 353
4. Polymerase Kettenreaktion („polymerase chain
reaction, PCR") 353
5. Oligonucleotid Synthese 354
Struktur eukaryontischer Gene: Exons und Introns . 357 Kapitel 10
1. Entdeckung 357
2. Auftau von Globin Genen 359
3. Fragen 362
4. Ein Gen für ein wichtiges Stoffwechsel Enzym 363
5. Struktur des Kollagen Gens 366
6. Konsequenzen 368
7. Pseudogene 369
Eukaryontische RNA Polymerasen Kapitel 11
und die Transkription von rRNA Genen 373
1. Eukaryontische RNA Polymerasen 373
Struktur 374
Biochemische Funktion 376
2. Transkription durch RNA Polymerase I und die Gene für
ribosomale RNA (rRNA) 376
Inhaltsverzeichnis XIII
RNA Reifung 378
Promotor 378
Transkriptionsfaktoren 380
Termination und Promotion im Spacer 381
Nucleolus 383
3. Transkription von 5S rRNA und tRNA Genen 386
E. Fanning
Struktur der Transkriptionseinheit 386
Transkriptionsmaschinerie 387
Organisation der 5S DNA 388
Regulation der 5S Gen Transkription in der
Frosch Entwicklung 388
Die Expression von Genen, die für Proteine Kapitel 12
kodieren 391
1. Identifizierung von Promotor Sequenzen 393
Beispiel: Globin Gene 396
Gene für Haushaltsproteine 401
2. Enhancer: Erkenntnisse durch DNA Viren 402
3. Eukaryontische Promotoren: Eine Zusammenfassung . . . . 404
4. Transkription und Transkriptionsfaktoren 408
Aktivierung des Promotors 409
Einleitung der Transkription 413
Allgemeine Transkriptionsfaktoren 415
Andere trans aktivierende Faktoren: Der SV40 Promotor 417
5. Zelltyp spezifische Transkriptionsfaktoren. Beispiel: Die
POU Proteine 422
6. Regulation induzierbarer Gene 425
Proliferationssignale 426
Funktionen des c fos Proteins 431
7. Induktion der Transkription durch Steroidhormone 432
Glucocorticoid Rezeptor 433
Zusammenwirken des Glucocorticoid Rezeptors und des
„Hormone Responsive Elements" 436
8. Gen Expression und Chromatin Struktur 439
Nachweis von DNase I hypersensitiven Stellen 440
Zelltyp und entwicklungsspezifische DHS 441
DHS in induzierbaren Genen 442
Wie entstehen DHS? 443
9. Die Rolle von DNA Methylierung 445
Spleißen und Prozessieren 447 Kapitel 13
1. Zwei Schritt Prozeß 448
hnRNP 450
snRNPs 451
2. Spleiß osom 452
XIV Inhaltsverzeichnis 3. Selbst Spleißen 454
4. Alternatives Spleißen 457
5. Noch eine Variation zum Thema: Trans Spleißen 461
6. Das Ende der Botschaft: RNA Prozessieren am 3' Ende . . 462
Messenger RNA im Cytoplasma 467 Kapitel 14
1. Stabilität der mRNA 467
2. Proteinsynthese in Eukaryonten: Initiation, Elongation und
Regulation der Translation 470
Initiation und Initiationsfaktoren 471
Elongation: Kettenverlängerung bei der Proteinsynthese . 474
Regulation der Translation durch Modifikation
von Initiationsfaktoren 475
Regulation über Komponenten des CBP Komplexes . . . 476
3. Zurechtschneiden neugebildeter Polypeptid Ketten 477
Veränderungen am N Terminus 477
Prozessieren durch endoproteolytische Spaltung 479
Signal Sequenzen 480
Reorganisation im Genom als Grundlage Kapitel 15
für die Differenzierung: Molekulare Genetik
des Immunsystems 483
E. Fanning
1. Antigen induzierte Selektion von Zeilklonen 484
2. Struktur von Immunglobulinen 485
3. Zwei Gene ein Protein 488
4. Entstehung aktiver Immunglobulin Gene durch
Kombination getrennter DNA Abschnitte, genetische
Grundlage der Antikörper Vielfalt 488
Gene für die L Ketten 489
Gene für die H Ketten 491
DNA Strukturen in der Umgebung der V Gen Elemente
und ein möglicher Mechanismus der Gen Verknüpfung . 493
5. Differentielles Spleißen: Die Entstehung von H Ketten im
ruhenden B Lymphozyten 494
6. Klassenwechsel: Änderung des genetischen Programms im
aktivierten B Lymphozyten 495
7. Die Immun Gene der T Lymphozyten 495
X.Gen Duplikation. Evolution und die Immunglobulin
Superfamilie 496
_ Inhaltsverzeichnis XV
Teil IV: Komplexe genetische Systeme
Gene in Mitochondrien und Chloroplasten 499 Kapitel 16
1. Mitochondriale DNA 499
Genetische Organisation der mitochondrialen DNA aus
menschlichen Zellen 501
Replikation 502
Transkription 503
Formen mitochondrialer DNA 504
Translation in Mitochondrien 505
Der genetische Code und RNA Editionen 506
Cytoplasmatische Vererbung mitochondrialer DNA . 509
2. Chloroplasten DNA 510
Allgemeine Strukturmerkmale 510
Chloroplasten Gene: Anordnung und Funktion 511
Transkription und Gen Expression 514
3. Fragen zur Evolution 515
Hefe als genetisches System 517 Kapitel 17
P. Philippsen
1. Das Genom von S. cerevisiae 518
2. Genetische Transformation von Hefe 522
Replikative Transformation 522
Integrative Transformation 525
Substitutive Transformation 528
3. Genetische Analyse des Zellzyklus 529
Suche nach Zellzyklus Mutanten 530
Mutanten in der Gl Phase 531
Mutanten mit einem Block in der S Phase
oder Kernteilung 532
Knospungs und Cytokinese Mutanten 534
Regulation von Zellzyklus Genen 535
Andere Wege zur Isolierung von Zellzyklus Genen . 536
4. Einfache Differenzierungsprogramme von
S. cerevisiae Zellen und ihre genetische Kontrolle 536
Fusion haploider Zellen 537
Meiose diploider a/a Zellen 539
Kontrollfunktionen des Paarungstyp Locus MAT 540
Zellautonomer Paarungstypwechsel 542
5. DNA Elemente für Replikation und Segregation von
Chromosomen in S. cerevisiae 545
Autonom replizierende Sequenzen (ARS) 545
DNA Sequenzen von Telomeren (TEL) 547
DNA Sequenzen in Centromeren (CEN) 549
Künstliche Chromosomen 553
XVI Inhaltsverzeichnis
Eine Einführung in die molekulare Humangenetik .555 Kapitell 8
1. Genetische Beratung 557
2. Gen Kartierung 558
Zeil Fusion: Genetik somatischer Zellen 559
In situ Hybridisierung 562
Sortieren von Chromosomen 563
3. Gen Karte 565
4. Restriktions Fragment Längen Polymorphismus (RFLP) . . 568
5. Kopplungskarten 575
6. Von der biologischen zur molekularen Gen Karte 576
7. Molekulare Pathologie 579
Thalassaemien 579
Hämophilie A 584
Mutationen im Kollagen Gen: Osteogenesis imperfecta . 585
Duchenne Muskeldystrophie 587
Folgerungen 589
Polymerase Ketten Reaktion 590
8. Hypervariable Minisatelliten und individueller
DNA Polymorphismus 590
Das Human Genom Projekt 592
Literatur 599
Sachverzeichnis 601 |
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