Moderne Genetik:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German English |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg [u.a.]
Spektrum, Akad. Verl.
1999
|
| Ausgabe: | 2. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Spektrum-Lehrbuch
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| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXVII, 514 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3827403065 382740276X |
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| adam_text | Inhalt
Danksagung XVII
Vorwort zur dritten englischen Auflage XIX
Vorwort zur zweiten englischen Auflage XXI
Vorwort zur ersten englischen Auflage XXIII
Zum Aufbau des Buches XXV
I. Gene und Genexpression 1
1. Die Ursprünge der Genetik
und der Molekularbiologie 3
1.1 Mendel und der experimentelle Zugang zur
Genetik 4
1.2 Die Geburt der Genetik Mendel wird
wiederentdeckt 6
1.3 Gene, Chromosomen und Taufliegen 7
1.4 Was ist Leben? Der Aufbruch zur
Molekularbiologie 9
Literatur 11
Aufgaben 12
2. Gene bestehen aus DNA 13
2.1 Chromosomen bestehen aus Protein und DNA 13
2.2 Der experimentelle Beweis, daß DNA das
genetische Material ist 15
2.2.1 Das transformierende Prinzip 15
2.2.2 Bakteriophagengene bestehen aus DNA 21
2.3 DNA wird allgemein als das genetische
Material anerkannt 26
Literatur 26
Aufgaben 27
VIII
3. Die DNA Struktur 29
3.1 DNA ist ein Polymer 29
3.1.1. Nucleotide die Monomere der DNA 30
3.1.2 Polynucleotide 33
3.1.3 Auch RNA ist ein Polynucleotid 34
3.2 Die Doppelhelix 35
3.2.1 Die Paarung komplementärer Basen ist der
entscheidende Vorgang der Molekulargenetik 43
3.2.2 Die Doppelhelix kommt in mehreren Formen
vor 43
Literatur 45
Aufgaben 46
4. Gene und biologische Information 48
4.1 Gene sind Abschnitte der DNA 48
4.2 Die Anordnung von Genen auf DNA Molekülen 50
4.2.1 Gene können in Gruppen vorliegen 50
4.2.2 Manche Gene haben ihre Funktion verloren 54
4.2.3 Manche Gene sind gestückelt 55
4.3 Genexpression 56
4.3.1 Das zentrale Dogma 56
4.3.2 Transkription die erste Stufe der Genexpression 57
4.3.3 Translation die zweite Stufe der Genexpression 57
4.3.4 Die Proteinsynthese nimmt die Schlüsselstellung
bei der Expression biologischer Information ein 58
Literatur 59
Aufgaben 60
5. Transkription 62
5.1 Eukaryoten und Prokaryoten 62
5.2 Nucleotidsequenzen 64
5.3 RNA Synthese 65
5.3.1 RNA Polymerasen 67
5.4 Transkription bei E. coli 69
5.4.1 Initiation 69
5.4.2 Elongation 73
5.4.3 Termination 74
5.5 Transkription bei Eukaryoten 77
5.5.1 Initiation der Transkription durch
RNA Polymerase II 77
5.5.2 Termination der Transkription durch
RNA Polymerase II 78
5.5.3 Transkription durch die RNA Polymerasen I und III 79
Literatur 80
Aufgaben 81
IX
6. RNA Typen: rRNA und tRNA 83
6.1 Ribosomale RNA 84
6.1.1 Die Struktur von Ribosomen 84
6.1.2 Synthese von rRNA 90
6.2 Transfer RNA 93
6.2.1 Struktur von tRNA 94
6.2.2 Weiterverarbeitung und Modifikation von
tRNA Transkripten 96
Literatur 100
Aufgaben 101
7. RNA Typen: mRNA 103
7.1 Die meisten mRNA Moleküle sind instabil 104
7.2 Modifikation und Weiterverarbeitung von mRNA 105
7.3 Chemische Modifikationen an den Enden
eukaryotischer mRNAs 107
7.3.1 Alle eukaryotischen mRNAs erhalten eine
Cap Struktur 107
7.3.2 Die meisten eukaryotischen mRNAs sind
polyadenyliert 108
7.4 Das Spleißen von Introns 110
7.4.1 Spleißen von GT AG Introns 110
7.4.2 Das selbstspleißende Intron 115
7.4.3 Andere Arten von Introns 118
7.5 RNA Editing 119
Literatur 121
Aufgaben 122
8. Der genetische Code 124
8.1 Polypeptide sind Polymere 125
8.1.1 Aminosäuren 126
8.1.2 Die verschiedenen Ebenen der Proteinstruktur 128
8.1.3 In der Aminosäuresequenz liegt der Schlüssel zur
Proteinstruktur und funktion 130
8.2 Der genetische Code 132
8.2.1 Die ersten Grundprinzipien des Codes 132
8.2.2 Die Aufklärung des Codes 135
8.2.3 Eigenschaften des Codes 139
Literatur 142
Aufgaben 143
9. Translation 145
9.1 Die Rolle der tRNA bei der Translation 145
X
9.1.1 Aminoacylierung von tRNA 147
9.1.2 Codonerkennung 148
9.2 Der Ablauf der Proteinsynthese bei E. coli 151
9.2.1 Initiation der Translation 151
9.2.2 Elongation der Polypeptidkette 155
9.2.3 Kettenabbruch 158
9.3 Translation bei Eukaryoten 160
Literatur 161
Aufgaben 162
10. Regulation der Genexpression 164
10.1 Warum wird die Genexpression reguliert? 164
10.1.1 Genregulation in E. coli 165
10.1.2 Genregulation bei Eukaryoten 166
10.2 Mögliche Strategien zur Steuerung der
Genexpression 168
10.3 Kontrolle der Genexpression in Bakterien 170
10.3.1 Regulation der Lactoseverwertung 171
10.3.2 Andere Operons bei E. coli 177
10.4 Stromaufwärts gelegene Sequenzen und
DNA bindende Proteine 179
10.4.1 Das menschliche Metallothionein Gen 180
10.4.2 DNA bindende Proteine 182
10.5 Genregulation in der Entwicklung 183
10.5.1 Die Identifizierung der an der Entwicklung
beteiligten Gene 184
Literatur 186
Aufgaben 187
11. Replikation von DNA Molekülen 189
11.1 Das Grundschema der DNA Replikation 190
11.1.1 Das Meselson Stahl Experiment 191
11.2 Der Mechanismus der DNA Replikation
bei E. coli 194
11.2.1 DNA Polymerase 194
11.2.2 Ereignisse an der Replikationsgabel 197
11.2.3 Topologische Probleme 200
11.3 DNA Replikation bei Eukaryoten 201
Literatur 202
Aufgaben 203
12. Veränderungen des genetischen Materials 204
12.1 Mutationen 206
12.1.1 Verschiedene Arten von Mutationen 206
XI
12.1.2 Aufheben der Wirkung einer Mutation 211
12.1.3 Mutagene 215
12.2 DNA Reparatur 219
12.3 Rekombination 222
12.3.1 Allgemeine Rekombination 222
12.3.2 Die Bedeutung der Rekombination für die
Genetik 225
Literatur 227
Aufgaben 228
II. Genome 231
13. Viren die einfachsten Lebensformen 233
13.1 Bakteriophagen 234
13.1.1 Bakteriophagengenome können aus DNA oder
RNA bestehen 235
13.1.2 Lebenszyklen von Bakteriophagen 236
13.1.3 Organisation und Expression von
Bakteriophagengenen 242
13.2 Viren von Eukaryoten 248
13.2.1 Strukturen und Infektionszyklen eukaryotischer
Viren 249
13.2.2 Replikationsstrategien eukaryotischer Viren 251
13.2.3 Retroviren und Krebs 254
Literatur 256
Aufgaben 257
14. Prokaryotische Genome 259
14.1 Die genetische Organisation
prokaryotischer Genome 260
14.1.1 Das Genom von E. coli 260
14.1.2 Genome anderer Bakterien 262
14.1.3 Genome der Archaea 264
14.2 Die physische Organisation des Bakteriengenoms 265
14.2.1 Die Struktur des bakteriellen Nucleoids 265
14.2.2 Replikation und Aufteilung des Bakteriengenoms 267
14.3 Plasmide 268
14.3.1 Plasmidtypen 270
14.3.2 Plasmide und Geschlechtsvorgänge von
Bakterien 271
14.3.3 Kopienzahl und Inkompatibilität 275
14.4 Bakterielle Transposons 276
Literatur 280
Aufgaben 281
XII 15. Eukaryotische Genome 283
15.1 Die genetische Organisation des Genoms
im Zellkern 284
15.1.1 Die Genzahl im Genom des Zellkerns 284
15.1.2 Die Größe des Genoms im Zellkern 285
15.1.3 Einzelkopie DNA und repetitive DNA 286
15.2 Der physische Aufbau des Genoms
im Zellkern 287
15.2.1 Verpackung der DNA in Chromosomen 287
15.2.2 Chromosomenmorphologie 292
15.3 DNA Replikation und Zellteilung 296
15.3.1 Der Zellzyklus 296
15.4 Extrachromosomale Gene 299
15.4.1 Genetische Systeme der Organellen 300
15.4.2 Genome der Organellen 301
15.4.3 Die Herkunft der extrachromosomalen Genome 304
Literatur 305
Aufgaben 306
16. Das menschliche Genom 308
16.1 Die Struktur des menschlichen Genoms 308
16.1.1 Gene und Genfamilien 309
16.1.2 Extragene DNA 312
16.1.3 Das Genom des Menschen hat große Ähnlichkeit
mit dem der Menschenaffen 315
16.2 Der genetische Ursprung der heutigen Menschen 317
16.2.1 Polymorphismen im menschlichen Genom 317
16.3 Das Projekt des menschlichen Genoms
(Human Genome Project) 321
Literatur 323
Aufgaben 323
III. Die Erforschung der Gene
17. Was Mendel entdeckte 327
17.1 Die wissenschaftliche Erforschung der Vererbung 328
17.1.1 Monohybridkreuzungen ^
17.1.2 Kreuzungen mit zwei Merkmalspaaren 334
17.2 Der Zusammenhang zwischen der
Molekulargenetik und Mendel ^
17.2.1 Jedes Gen existiert als Paar von Allelen ^^
17.2.2 Dominanz und Rezessivität •
XIII
17.2.3 Die Mendelschen Gesetze molekulare
Erklärungen 343
Literatur 344
Aufgaben 344
18. Mendelsche Genetik und die Erforschung
eukaryotischer Gene 346
18.1 Kopplung 347
18.1.1 Thomas Hunt Morgan und die Entwicklung der
Genkartierung 348
18.2 Genkartierung bei eukaryotischen
Mikroorganismen 354
18.2.1 Der Lebenszyklus von Hefe 355
18.2.2 Der Ablauf einer Kreuzung mit 5. cerevisiae 357
18.2.3 Genkartierung bei S. cerevisiae 359
18.3 Weitere Anwendungsmöglichkeiten der
Mendelschen Genetik 366
18.3.1 Ein einzelnes Gen kann Grundlage eines
komplexen Phänotyps sein 366
18.3.2 Komplexe Phänotypen, die durch die
Wechselwirkung zwischen Genen entstehen 368
Literatur 371
Aufgaben 372
19. Genetische Analyse von Bakterien 375
19.1 Die Grundzüge der Genkartierung bei Bakterien 376
19.2 Kartierung mittels Konjugation 378
19.2.1 Das Experiment der unterbrochenen Paarung 379
19.3 Kartierung mittels Transduktion 383
19.3.1 Die Entdeckung der Transduktion 383
19.3.2 Genkartierung mittels Transduktion 386
19.4 Kartierung mittels Transformation 388
19.5 Die unterschiedlichen Vorteile der drei
Methoden 390
Literatur 391
Aufgaben 392
20. DNA Klonierung 394
20.1 Was ist DNA Klonierung? 395
20.2 Konstruktion rekombinierter DNA Moleküle 397
20.2.1 Restriktionsendonucleasen: Enzyme, die DNA
schneiden 397
20.2.2 Ligasen verbinden DNA Moleküle 400
20.3 Klonierungsvektoren und wie sie funktionieren 402
XIV 20.3.1 Klonierung mit pBR322 402
20.3.2 Andere Klonierungsvektoren für E. coli 404
20.3.3 Genomische Bibliotheken 407
20.4 Klonierungsvektoren für Eukaryoten 410
20.4.1 Klonierungsvektoren für Saccharomyces
cerevisiae 410
20.4.2 Vektoren für Pflanzen und Tiere 412
Literatur 414
Aufgaben 415
21. Die Erforschung klonierter Gene 417
21.1 Die Suche nach einem Gen in einer genomischen
Bibliothek 417
21.1.1 Hybridisierungsmethoden 418
21.1.2 cDNA Bibliotheken 422
21.2 DNA Sequenzierung: das Aufklären der
Genstruktur 423
21.2.1 Die Sanger Coulson Methode:
Kettenabbruchnucleotide 424
21.2.2 Die Möglichkeiten der DNA Sequenzierung 427
21.3 Die Erforschung der Genexpression 427
21.3.1 Transkriptanalyse 427
21.3.2 Die Erforschung der Genregulation 429
21.4 Funktionsbestimmung eines Proteins, das von
einem klonierten Gen codiert wird 434
21.4.1 Mit HART und HRT kann man das Translations¬
produkt eines klonierten Gens identifizieren 435
21.4.2 Proteinanalyse durch in v/fro Mutagenese 437
21.5 Klonierte Gene in der Biotechnologie 439
21.5.1 Bakterien sind für rekombinante Proteine keine
idealen Wirtsorganismen 439
21.5.2 Die Synthese rekombinanter Proteine in
Eukaryoten 441
Literatur 442
Aufgaben 444
22. Die Sequenzierung ganzer Genome 445
22.1 Warum sequenziert man ein Genom? 446
22.2 Strategien der Genomsequenzierung 448
22.2.1 Kleine Bakteriengenome die Schrotschußmethode 448
22.2.2 Das Genom von S. cerevisiae Sequenzierung
kartierter Klone 451
22.2.3 Das menschliche Genom Schwierigkeiten in
ganz anderer Größenordnung 452
22.3 Was kommt nach den Genomprojekten? 457
22.4 Genetik im 21. Jahrhundert 458
XV
Literatur 458
Aufgaben 459
Lösungen 461
Glossar 467
Weiterführende Literatur 501
Index 503
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