Genome und Gene: Lehrbuch der molekularen Genetik
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin [u.a.]
Spektrum, Akad. Verl.
2007
|
| Edition: | 3. Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Auflagenbezeichnung bezieht sich auf die engl. Orig.-Ausg. - Erg. bildet: Die Abbildungen des Buches "Genome und Gene" |
| Physical Description: | XVIII, 775 S. zahlr. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783827418432 3827418437 |
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|---|---|
| adam_text |
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
Hinweise für den Leser
Teil
I
Die Untersuchung von
Genomen
Kapitel 1 Genome, Transkriptome und Proteome
1.1 DNA
1.1.1 Gene bestehen aus DNA
1.1.2 Die Struktur der DNA
1.2
RNA
und das Transkriptom
1.2.1 Die Struktur von
RNA
1.2.2 Der RNA-Gehalt der Zelle
1.2.3 Prozessierung des
RNA-
Vorläufermoleküls
1.2.4 Das Transkriptom
1.3 Proteine und das Proteom
1.3.1 Die Struktur der Proteine
1.3.2 Das Proteom
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
Kapitel 2 Die Untersuchung von DNA
2.1 Enzyme für die Manipulation von DNA
2.1.1 DNA-Polymerasen
2.1.2 Nucleasen
2.1.3 DNA-Ligasen
2.1.4 Enzyme zur Modifikation der Enden
2.2 Das Klonieren von DNA
2.2.1 Klonierangsvektoren und wie sie verwendet
werden
2.3 DiePolymerasekettenreaktioniPCR)
2.3.1 Durchführung einer PCR
2.3.2 Anwendungen der PCR
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
v
Kapne
13 Die Kartierung von Genomen
69
VII
3.1
Genetische und physikalische Karten
71
3.2
Genetische Kartierung
72
3.2.1
Gene waren die ersten Marker, die
verwendet wurden
72
3.2.2
DNA-Marker für die genetische Kartierung
73
1
3.2.3
Die Kopplungsanalyse ist die Grundlage
χ
für die genetische Kartierung
79
3
3.2.4
Kopplungsanalyse bei unterschiedlichen
5
Arten von Organismen
85
5
3.3
Physikalische Kartierung
91
8
3.3.1
Restriktionskartierung
92
15
3.3.2
Fluoreszenz- in
sito-Hybridisierung
97
15
3.3.3
Sequence tagged
szŕe-Kartierung
100
16
Zusammenfassung
105
18
Fragen und Aufgaben
106
18
19
Weiterführende Literatur
110
19
22
Kapitel 4 Die Sequenzierung von Genomen
111
27
4.1
Die Methodik der DNA-Sequenzierung
112
28
4.1.1
Kettenabbruch-DNA-Sequenzierung
113
32
4.1.2
Alternative Methoden für die
DNA- Sequenzierung
118
4.2
Zusammensetzen einer zusammen¬
33
hängenden DNA-Sequenz
121
35
4.2.1
Zusammensetzen einer Sequenz mit
37
der Shotgun-Methode
121
40
4.2.2
Zusammensetzen einer Sequenz mit
44
der Klon-Contig-Memode
124
45
4.2.3
Gesamtgenom-Shotgun-Sequenzierung
128
46
4.3
Die Humangenomprojekte
131
4.3.1
Die Kartierungsphase des Humangenom¬
47
projekts
131
59
4.3.2
Die Sequenzierung des menschlichen
59
Genoms
132
61
4.3.3
Die Zukunft des Humangenomprojekts
133
62
Zusammenfassung
135
63
Fragen und Aufgaben
136
67
Weiterführende Literatur
141
Kapitels Das Verstehen einer Genomsequenz
5
Л
5.1.
J
5.1.2
5.2
5.2.1
5.2.2
5.2.3
Lokalisierung von Genen in einer
genomischen Sequenz
(icnlokalisierung durch Sequenz¬
untersuchung
Kxperimentelle Verfahren zur Genlokali¬
sierung
Funktionsbestimmung von einzelnen
Genen
Camputeranalyse der Genfunktion
Zuordnung von Genfunktionen durch
experimentelle Analysen
Genauere Untersuchungen der Aktivität
eines Proteins, das von einem unbekannten
Gen codiert wird
Fallstudie:
Annotierung der genomischen
Sequenz von Saccharomyces cerevisiae
Annotierang der Sequenz des Hefegenoms
Funktionszuweisung bei Hefegenen
5.3
5.3.1
5.3.2
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
Kapitel 6 Verstehen, wie ein Genom funktioniert
6.1 Untersuchung des Transkriptoms
6.1
Л
Die Untersuchung des Transkriptoms
durch Sequenzanalyse
6.1.2 Untersuchung eines Transkriptoms
durch Microarray- oder Chip-Analyse
6.2 Untersuchung des Proteoms
6.2.1
Protein-Profiling
- Methodik zur Identi¬
fizierung von Proteinen in einem Proteom
6.2.2 Die Identifizierung von Proteinen, die
miteinander in Wechselwirkung treten
6.3 Jenseits des Proteoms
6.3.1 Das Metabolom
6.3.2 Das Verstehen biologischer Systeme
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
143
144
144
151
156
156
160
167
169
169
173
174
175
179
181
182
182
183
190
190
194
200
201
202
205
206
210
Teil
II
Die Organisation von
Genomen 211
Kapitel 7 Eukaryotische Kerngenome 213
7.1 Kerngenome liegen in Form von
Chromosomen vor 214
7.1.1 Die Verpackung der DNA in Chromosomen 214
7.1.2 Die speziellen Eigenschaften von Meta-
phasechromosomen 216
Inhaltsverzádinis
XV
7.2
Die genetischen Eigenschaften von
eukaryotischen Kerngenomen
220
7.2.1
Wo liegen Gene in einem Kerngenom?
220
7.2.2
Wie sind Gene in einem Kerngenom
organisiert?
222
7.2.3
Wie viele Gene gibt es und welche
Funktionen haben sie?
227
7.2.4
Die Gehalt an repetitiver DNA in
eukaryotischen Kerngenomen
234
Zusammenfassung
237
Fragen und Aufgaben
238
Weiterführende Literatur
241
Kapitel 8 Genome von Prokaryoten und
eukaryotischen Organeilen
243
8.1
Die physikalischen Eigenschaften von
prokaryotischen Genomen
244
8Л.1
Die Chromosomen von Prokaryoten
244
8.2
Die genetischen Eigenschaften von
prokaryotischen Genomen
249
8.2Л
Wie sind Gene in einem prokaryotischen
Genom organisiert?
249
8.2.2
Wie viele Gene gibt es und welche
Funktionen haben sie?
253
8.2.3
Prokaryotische Genome und der Artbegriff
254
8.3
Die Genome von eukaryotischen
Organellen
256
8.3.1
Die Ursprünge der Organellengenome
257
8.3.2
Physikalische Eigenschaften von
Organellengenomen
258
8.3.3
Der genetische Inhalt von Organellen-
genomen
259
Zusammenfassung
262
Fragen und Aufgaben
263
Weiterführende Literatur
267
Kapitel 9 Virusgenome und mobile genetische
Elemente 269
9.1 Die Genome von Bakteriophagen und
eukaryotischen Viren 270
9.1.1 Genome von Bakteriophagen 270
9.1.2 Die Genome von eukaryotischen Viren 274
9.2 Mobile genetische Elemente 277
9.2.1 Transposition über ein RNA-Intermediat 277
9.2.2 DNA-Transposons 280
Zusammenfassung 284
Fragen und Aufgaben 285
Weiterführende Literatur 288
XVI Inhaltsverzeichnis
Teil
III Die
Funktionsweise von
Genomen
289
Kapitel 10 Der Zugang zum Genom 291
10.1 Im Inneren des Zellkerns 292
10.1.1 Die innere Architektur des eukaryotischen
Zellkerns 292
10.1.2 Chromatindomänen 296
10.2 Chiomatinmodifikationen und Genom¬
expression 300
10.2.1 Chemische Modifikation von Histonen 301
10.2.2 Der Einfluss des Nucleosom-
remodeling
auf die Genomexpression 305
10.3 DNA-Modifikation und Genomexpression 307
10.3.1 Genom-Silencing durch DNA-Methylierung 307
Zusammenfassung 312
Fragen und Aufgaben 313
Weiterführende Literatur 317
Kapitel 11 Die Bildung des Transkriptions-
initiationskomplexes 319
11.1 DNA-bindende Proteine und ihre
Bindungsstellen 320
11.1.1 Die besonderen Merkmale von
DNA-bindenden Proteinen 321
11.1.2 Die Lokalisierung von Bindungsstellen
für Proteine in der DNA eines Genoms 327
11.1.3 Die Wechselwirkung zwischen DNA und den
daran bindenden Proteinen 331
11.2 DNA-Protein-Wechselwirkungen bei der
Initiation der Transkription 334
11.2.1 RNA-Polymerasen 334
11.2.2 Erkennungssequenzen der Transkriptions¬
initiation 335
11.2.3 Bildung des Transkriptionsinitiations-
komplexes 337
11.3 Regulation der Transkriptionsinitiation 342
11.3.1 Mechanismen für die Kontrolle der Trans¬
kriptionsinitiation bei Bakterien 343
11.3.2 Kontrolle der Transkriptionsinitiation bei
Eukaryoten 347
Zusammenfassung 354
Fragen und Aufgaben 355
Weiterführende Literatur 359
Kapitel 12 Die Synthese und Prozessierung von
RNA
361
12.1 Synthese und Prozessierung von
RNA
bei Bakterien 362
12.1.1 Transkriptsynthese bei Bakterien 363
12.1.2 Kontrolle der Entscheidung zwischen
Elongation
und
Termination
367
12.1.3 Prozessierung der RNAs von Bakterien 372
12.1.4 Abbau von RNAs bei Bakterien 375
12.2 Synthese und Prozessierung von
RNA
bei Eukaryoten 377
12.2.1 Synthese eukaryotischer mRNAs durch die
RNA-Polymerase
II
377
12.2.2 Das Entfernen von
Introns
aus der
Prä-mRNA des Zellkerns 384
12.2.3 Synthese von funktionellen RNAs bei
Eukaryoten 394
12.2.4 Spleißen der Prä-rRNA und Prä-tRNA bei
Eukaryoten 395
12.2.5 Chemische Modifikation der RNAs von
Eukaryoten 400
12.2.6 Abbau der RNAs bei Eukaryoten 403
12.2.7 Der Transport von
RNA
in der eukaryotischen
Zelle 407
Zusammenfassung 409
Fragen und Aufgaben 410
Weiterführende Literatur 415
Kapitel 13 Die Synthese und Prozessierung
des Proteoms 417
13.1 Die Funktion der tRNA bei der
Proteinsynthese 418
13.1.1 Aminoacylierung: das Befestigen von
Aminosäuren an tRNAs 418
13.1.2 Codon-Anticodon-Wechselwirkungen:
die Bindung von tRNAs an die mRNA 422
13.2 Die Funktion des Ribosoms bei der
Proteinsynthese 425
13.2.1 Die Struktur des Ribosoms 425
13.2.2 Initiation der Translation 428
13.2.3 Die Elongationsphase der Translation 434
13.2.4
Termination
der Translation 438
13.2.5 Die Translation bei den Archaea 440
13.3 Posttranslationale Prozessierung
von Proteinen 440
13.3.1 Proteinfaltung 441
13.3.2 Prozessierung durch proteolytiscne
Spaltung 444
13.3.3 Prozessierung durch chemische Modifikation 446
13.3.4
Interne
448
13.4 Proteinabbau 449
Zusammenfassung 451
Fragen und Aufgaben 452
Weiterführende Literatur 456
Inhaltsverzeichnis XVII
Kapitel 14 Die Regulation der Genomaktivität 457
14.1 Vorübergehende Veränderungen der
Genomaktivität 459
14.1.1 Signalübertragung durch Einschleusen
eines extrazeHulären Signalmoleküls 461
14.1.2 Durch Rezeptoren an der Zelloberfläche
vermittelte Signalübertragung 467
14.2 Permanente und semipermanente
Veränderungen der Genomaktivität 473
14.2.1 Umstrukturierungen des Genoms 473
14.2.2 Veränderungen der Chromatinstruktur 477
14.2.3 Genomregulation durch Rückkopplungs¬
schleifen 479
14.3 Regulation der Genomaktivität während
der Entwicklung 480
14.3.1 Der lysogene Zyklus des Bakteriophagen
λ
480
14.3.2
Sporulation
bei
Bacillus
482
14.3.3 Entwicklung der
Vulva bei
Caenorhabditis
elegans
486
14.3.4 Die Entwicklung bei
Drosophila
melano-
gaster 489
Zusammenfassung 496
Fragen und Aufgaben 497
Weiterführende Literatur 502
Teil
IV
Die Replikation und
Evolution der Genome
505
Kapitel 15 Die Genomreplikation 507
15.1 Das
topologische
Problem 508
15.1.1 Der experimentelle Beweis für das Watson-
Crick-ModellderDNA-Replikation 509
15.1.2 Die DNA-Topoisomerasen bieten die
Lösung für das
topologische
Problem 512
15.1.3 Varianten des semikonservativen
Mechanismus 514
15.2 Der Replikationsvorgang 515
15.2.1 Initiation der Genomreplikation 516
15.2.2 Die Elongationsphase der Replikation 519
15.2.3
Termination
der Replikation 529
15.2.4 Aufrechterhalten der Enden eines linearen
DNA-Moleküls 531
15.3 Regulation der Genomreplikation
beiEukaryoten 536
15.3.1 Koordinierung der Genomreplikation und
Zellteilung 536
15.3.2 Kontrolle in der S-Phase 538
Zusammenfassung 542
Fragen und Aufgaben 543
Weiterführende Literatur 547
Kapitel 16 Mutationen und die Reparatur der DNA 549
16.1 Mutationen 550
16.1.1 Die Ursachen für Mutationen 550
16.1.2 Die Auswirkungen von Mutationen 559
16.1.3 Hypermutation und die Möglichkeit von
programmierten Mutationen 566
16.2 DNA-Reparatur 569
16.2.1 Direkte Reparatursysteme schließen Einzel¬
strangbrüche und korrigieren einige Arten
von Nucleotidveränderungen 570
16.2.2 Excisionsreparatur 571
16.2.3 Fehlpaarungsreparatur: Korrektur von
Replikationsfehlern 575
16.2.4 Reparatur von DNA-Brüchen 577
16.2.5
Bypass
(Umgehen) der DNA-Reparatur
bei der Genomreplikation 578
16.2.6 Defekte in der DNA-Reparatur verursachen
beim Menschen Krankheiten, zum Beispiel
Krebs 579
Zusammenfassung 581
Fragen und Aufgaben 582
Weiterführende Literatur 586
Kapitel 17 Die Rekombination 587
17.1 Homologe Rekombination 589
17.1.1 Modelle für die homologe Rekombination 589
17.1.2 Die Biochemie der homologen Rekom¬
bination 592
17.1.3 Homologe Rekombination und DNA-
Reparatur 596
17.2 Ortsspeziflsche Rekombination 597
17.2.1 Integration derX-DNA in das Genom von
E. coli
597
17.2.2 Die ortsspezifische Rekombination ist ein
Hilfsmittel für die Gentechnik 599
17.3 Transposition 600
17.3.1 Replikative und konservative Transposition
vonDNA-Transposons 600
17.3.2 Transposition von
Retroelementen
602
17.3.3 Wie halten Zellen die schädlichen Auswir¬
kungen der Transposition möglichst gering? 604
Zusammenfassung 605
Fragen und Aufgaben 606
Weiterführende Literatur 611
Kapitel 18 Die Evolution von Genomen 613
18.1 Genome: die ersten zehn Milliarden Jahre 614
18.1.1 Die Ursprünge der Genome 615
18.2 Wie neue Gene entstehen 619
18.2.1 Wie neue Gene durch Verdopplungs
ereignisse entstehen 621
18.2.2 Erwerb neuer Gene von anderen Spezies 633
XVIII
Inhaltsverzeichnis
18.3 Nichtcodierende DNA und die Evolution
der Genome
18.3.1 Transponierbare Elemente und die
Evolution der Genome
18.3.2 Die Ursprünge der
Introns
18.4 Das menschliche Genom:
die letzten fünf Millionen Jahre
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
Kapitel 19 Molekulare Phylogenetik
19.1 Von der klassischen Systematik
zur molekularen Phylogenetik
19.1.1 Die Entstehung der molekularen Phylo¬
genetik
19.2 Die Rekonstruktion von Stammbäumen
auf Grundlage der DNA
19.2.1 Die entscheidenden Merkmale von Stamm¬
bäumen auf DNA-Basis 653
19.2.2 Die Rekonstruktion von Stammbäumen 657
19.3 Die Anwendungen der molekularen
635
Phylogenetik
665
19.3.1 Beispiele für die Anwendung von phylo-
635
genetischen Stammbäumen
665
636
19.3.2 Die molekulare Phylogenetik als Methode
zur Untersuchung der vorgeschichtlichen
639
Zeit des Menschen
668
642
Zusammenfassung
678
643
Fragen und Aufgaben
679
647
Weiterführende Literatur
683
649
Anhang
685
650
Glossar
715
650
Abkürzungen
755
Bildnachweise
759
653
Index
761 |
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
Hinweise für den Leser
Teil
I
Die Untersuchung von
Genomen
Kapitel 1 Genome, Transkriptome und Proteome
1.1 DNA
1.1.1 Gene bestehen aus DNA
1.1.2 Die Struktur der DNA
1.2
RNA
und das Transkriptom
1.2.1 Die Struktur von
RNA
1.2.2 Der RNA-Gehalt der Zelle
1.2.3 Prozessierung des
RNA-
Vorläufermoleküls
1.2.4 Das Transkriptom
1.3 Proteine und das Proteom
1.3.1 Die Struktur der Proteine
1.3.2 Das Proteom
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
Kapitel 2 Die Untersuchung von DNA
2.1 Enzyme für die Manipulation von DNA
2.1.1 DNA-Polymerasen
2.1.2 Nucleasen
2.1.3 DNA-Ligasen
2.1.4 Enzyme zur Modifikation der Enden
2.2 Das Klonieren von DNA
2.2.1 Klonierangsvektoren und wie sie verwendet
werden
2.3 DiePolymerasekettenreaktioniPCR)
2.3.1 Durchführung einer PCR
2.3.2 Anwendungen der PCR
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
v
Kapne
13 Die Kartierung von Genomen
69
VII
3.1
Genetische und physikalische Karten
71
3.2
Genetische Kartierung
72
3.2.1
Gene waren die ersten Marker, die
verwendet wurden
72
3.2.2
DNA-Marker für die genetische Kartierung
73
1
3.2.3
Die Kopplungsanalyse ist die Grundlage
χ
für die genetische Kartierung
79
3
3.2.4
Kopplungsanalyse bei unterschiedlichen
5
Arten von Organismen
85
5
3.3
Physikalische Kartierung
91
8
3.3.1
Restriktionskartierung
92
15
3.3.2
Fluoreszenz- in
sito-Hybridisierung
97
15
3.3.3
Sequence tagged
szŕe-Kartierung
100
16
Zusammenfassung
105
18
Fragen und Aufgaben
106
18
19
Weiterführende Literatur
110
19
22
Kapitel 4 Die Sequenzierung von Genomen
111
27
4.1
Die Methodik der DNA-Sequenzierung
112
28
4.1.1
Kettenabbruch-DNA-Sequenzierung
113
32
4.1.2
Alternative Methoden für die
DNA- Sequenzierung
118
4.2
Zusammensetzen einer zusammen¬
33
hängenden DNA-Sequenz
121
35
4.2.1
Zusammensetzen einer Sequenz mit
37
der Shotgun-Methode
121
40
4.2.2
Zusammensetzen einer Sequenz mit
44
der Klon-Contig-Memode
124
45
4.2.3
Gesamtgenom-Shotgun-Sequenzierung
128
46
4.3
Die Humangenomprojekte
131
4.3.1
Die Kartierungsphase des Humangenom¬
47
projekts
131
59
4.3.2
Die Sequenzierung des menschlichen
59
Genoms
132
61
4.3.3
Die Zukunft des Humangenomprojekts
133
62
Zusammenfassung
135
63
Fragen und Aufgaben
136
67
Weiterführende Literatur
141
Kapitels Das Verstehen einer Genomsequenz
5
Л
5.1.
J
5.1.2
5.2
5.2.1
5.2.2
5.2.3
Lokalisierung von Genen in einer
genomischen Sequenz
(icnlokalisierung durch Sequenz¬
untersuchung
Kxperimentelle Verfahren zur Genlokali¬
sierung
Funktionsbestimmung von einzelnen
Genen
Camputeranalyse der Genfunktion
Zuordnung von Genfunktionen durch
experimentelle Analysen
Genauere Untersuchungen der Aktivität
eines Proteins, das von einem unbekannten
Gen codiert wird
Fallstudie:
Annotierung der genomischen
Sequenz von Saccharomyces cerevisiae
Annotierang der Sequenz des Hefegenoms
Funktionszuweisung bei Hefegenen
5.3
5.3.1
5.3.2
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
Kapitel 6 Verstehen, wie ein Genom funktioniert
6.1 Untersuchung des Transkriptoms
6.1
Л
Die Untersuchung des Transkriptoms
durch Sequenzanalyse
6.1.2 Untersuchung eines Transkriptoms
durch Microarray- oder Chip-Analyse
6.2 Untersuchung des Proteoms
6.2.1
Protein-Profiling
- Methodik zur Identi¬
fizierung von Proteinen in einem Proteom
6.2.2 Die Identifizierung von Proteinen, die
miteinander in Wechselwirkung treten
6.3 Jenseits des Proteoms
6.3.1 Das Metabolom
6.3.2 Das Verstehen biologischer Systeme
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
143
144
144
151
156
156
160
167
169
169
173
174
175
179
181
182
182
183
190
190
194
200
201
202
205
206
210
Teil
II
Die Organisation von
Genomen 211
Kapitel 7 Eukaryotische Kerngenome 213
7.1 Kerngenome liegen in Form von
Chromosomen vor 214
7.1.1 Die Verpackung der DNA in Chromosomen 214
7.1.2 Die speziellen Eigenschaften von Meta-
phasechromosomen 216
Inhaltsverzádinis
XV
7.2
Die genetischen Eigenschaften von
eukaryotischen Kerngenomen
220
7.2.1
Wo liegen Gene in einem Kerngenom?
220
7.2.2
Wie sind Gene in einem Kerngenom
organisiert?
222
7.2.3
Wie viele Gene gibt es und welche
Funktionen haben sie?
227
7.2.4
Die Gehalt an repetitiver DNA in
eukaryotischen Kerngenomen
234
Zusammenfassung
237
Fragen und Aufgaben
238
Weiterführende Literatur
241
Kapitel 8 Genome von Prokaryoten und
eukaryotischen Organeilen
243
8.1
Die physikalischen Eigenschaften von
prokaryotischen Genomen
244
8Л.1
Die Chromosomen von Prokaryoten
244
8.2
Die genetischen Eigenschaften von
prokaryotischen Genomen
249
8.2Л
Wie sind Gene in einem prokaryotischen
Genom organisiert?
249
8.2.2
Wie viele Gene gibt es und welche
Funktionen haben sie?
253
8.2.3
Prokaryotische Genome und der Artbegriff
254
8.3
Die Genome von eukaryotischen
Organellen
256
8.3.1
Die Ursprünge der Organellengenome
257
8.3.2
Physikalische Eigenschaften von
Organellengenomen
258
8.3.3
Der genetische Inhalt von Organellen-
genomen
259
Zusammenfassung
262
Fragen und Aufgaben
263
Weiterführende Literatur
267
Kapitel 9 Virusgenome und mobile genetische
Elemente 269
9.1 Die Genome von Bakteriophagen und
eukaryotischen Viren 270
9.1.1 Genome von Bakteriophagen 270
9.1.2 Die Genome von eukaryotischen Viren 274
9.2 Mobile genetische Elemente 277
9.2.1 Transposition über ein RNA-Intermediat 277
9.2.2 DNA-Transposons 280
Zusammenfassung 284
Fragen und Aufgaben 285
Weiterführende Literatur 288
XVI Inhaltsverzeichnis
Teil
III Die
Funktionsweise von
Genomen
289
Kapitel 10 Der Zugang zum Genom 291
10.1 Im Inneren des Zellkerns 292
10.1.1 Die innere Architektur des eukaryotischen
Zellkerns 292
10.1.2 Chromatindomänen 296
10.2 Chiomatinmodifikationen und Genom¬
expression 300
10.2.1 Chemische Modifikation von Histonen 301
10.2.2 Der Einfluss des Nucleosom-
remodeling
auf die Genomexpression 305
10.3 DNA-Modifikation und Genomexpression 307
10.3.1 Genom-Silencing durch DNA-Methylierung 307
Zusammenfassung 312
Fragen und Aufgaben 313
Weiterführende Literatur 317
Kapitel 11 Die Bildung des Transkriptions-
initiationskomplexes 319
11.1 DNA-bindende Proteine und ihre
Bindungsstellen 320
11.1.1 Die besonderen Merkmale von
DNA-bindenden Proteinen 321
11.1.2 Die Lokalisierung von Bindungsstellen
für Proteine in der DNA eines Genoms 327
11.1.3 Die Wechselwirkung zwischen DNA und den
daran bindenden Proteinen 331
11.2 DNA-Protein-Wechselwirkungen bei der
Initiation der Transkription 334
11.2.1 RNA-Polymerasen 334
11.2.2 Erkennungssequenzen der Transkriptions¬
initiation 335
11.2.3 Bildung des Transkriptionsinitiations-
komplexes 337
11.3 Regulation der Transkriptionsinitiation 342
11.3.1 Mechanismen für die Kontrolle der Trans¬
kriptionsinitiation bei Bakterien 343
11.3.2 Kontrolle der Transkriptionsinitiation bei
Eukaryoten 347
Zusammenfassung 354
Fragen und Aufgaben 355
Weiterführende Literatur 359
Kapitel 12 Die Synthese und Prozessierung von
RNA
361
12.1 Synthese und Prozessierung von
RNA
bei Bakterien 362
12.1.1 Transkriptsynthese bei Bakterien 363
12.1.2 Kontrolle der Entscheidung zwischen
Elongation
und
Termination
367
12.1.3 Prozessierung der RNAs von Bakterien 372
12.1.4 Abbau von RNAs bei Bakterien 375
12.2 Synthese und Prozessierung von
RNA
bei Eukaryoten 377
12.2.1 Synthese eukaryotischer mRNAs durch die
RNA-Polymerase
II
377
12.2.2 Das Entfernen von
Introns
aus der
Prä-mRNA des Zellkerns 384
12.2.3 Synthese von funktionellen RNAs bei
Eukaryoten 394
12.2.4 Spleißen der Prä-rRNA und Prä-tRNA bei
Eukaryoten 395
12.2.5 Chemische Modifikation der RNAs von
Eukaryoten 400
12.2.6 Abbau der RNAs bei Eukaryoten 403
12.2.7 Der Transport von
RNA
in der eukaryotischen
Zelle 407
Zusammenfassung 409
Fragen und Aufgaben 410
Weiterführende Literatur 415
Kapitel 13 Die Synthese und Prozessierung
des Proteoms 417
13.1 Die Funktion der tRNA bei der
Proteinsynthese 418
13.1.1 Aminoacylierung: das Befestigen von
Aminosäuren an tRNAs 418
13.1.2 Codon-Anticodon-Wechselwirkungen:
die Bindung von tRNAs an die mRNA 422
13.2 Die Funktion des Ribosoms bei der
Proteinsynthese 425
13.2.1 Die Struktur des Ribosoms 425
13.2.2 Initiation der Translation 428
13.2.3 Die Elongationsphase der Translation 434
13.2.4
Termination
der Translation 438
13.2.5 Die Translation bei den Archaea 440
13.3 Posttranslationale Prozessierung
von Proteinen 440
13.3.1 Proteinfaltung 441
13.3.2 Prozessierung durch proteolytiscne
Spaltung 444
13.3.3 Prozessierung durch chemische Modifikation 446
13.3.4
Interne
448
13.4 Proteinabbau 449
Zusammenfassung 451
Fragen und Aufgaben 452
Weiterführende Literatur 456
Inhaltsverzeichnis XVII
Kapitel 14 Die Regulation der Genomaktivität 457
14.1 Vorübergehende Veränderungen der
Genomaktivität 459
14.1.1 Signalübertragung durch Einschleusen
eines extrazeHulären Signalmoleküls 461
14.1.2 Durch Rezeptoren an der Zelloberfläche
vermittelte Signalübertragung 467
14.2 Permanente und semipermanente
Veränderungen der Genomaktivität 473
14.2.1 Umstrukturierungen des Genoms 473
14.2.2 Veränderungen der Chromatinstruktur 477
14.2.3 Genomregulation durch Rückkopplungs¬
schleifen 479
14.3 Regulation der Genomaktivität während
der Entwicklung 480
14.3.1 Der lysogene Zyklus des Bakteriophagen
λ
480
14.3.2
Sporulation
bei
Bacillus
482
14.3.3 Entwicklung der
Vulva bei
Caenorhabditis
elegans
486
14.3.4 Die Entwicklung bei
Drosophila
melano-
gaster 489
Zusammenfassung 496
Fragen und Aufgaben 497
Weiterführende Literatur 502
Teil
IV
Die Replikation und
Evolution der Genome
505
Kapitel 15 Die Genomreplikation 507
15.1 Das
topologische
Problem 508
15.1.1 Der experimentelle Beweis für das Watson-
Crick-ModellderDNA-Replikation 509
15.1.2 Die DNA-Topoisomerasen bieten die
Lösung für das
topologische
Problem 512
15.1.3 Varianten des semikonservativen
Mechanismus 514
15.2 Der Replikationsvorgang 515
15.2.1 Initiation der Genomreplikation 516
15.2.2 Die Elongationsphase der Replikation 519
15.2.3
Termination
der Replikation 529
15.2.4 Aufrechterhalten der Enden eines linearen
DNA-Moleküls 531
15.3 Regulation der Genomreplikation
beiEukaryoten 536
15.3.1 Koordinierung der Genomreplikation und
Zellteilung 536
15.3.2 Kontrolle in der S-Phase 538
Zusammenfassung 542
Fragen und Aufgaben 543
Weiterführende Literatur 547
Kapitel 16 Mutationen und die Reparatur der DNA 549
16.1 Mutationen 550
16.1.1 Die Ursachen für Mutationen 550
16.1.2 Die Auswirkungen von Mutationen 559
16.1.3 Hypermutation und die Möglichkeit von
programmierten Mutationen 566
16.2 DNA-Reparatur 569
16.2.1 Direkte Reparatursysteme schließen Einzel¬
strangbrüche und korrigieren einige Arten
von Nucleotidveränderungen 570
16.2.2 Excisionsreparatur 571
16.2.3 Fehlpaarungsreparatur: Korrektur von
Replikationsfehlern 575
16.2.4 Reparatur von DNA-Brüchen 577
16.2.5
Bypass
(Umgehen) der DNA-Reparatur
bei der Genomreplikation 578
16.2.6 Defekte in der DNA-Reparatur verursachen
beim Menschen Krankheiten, zum Beispiel
Krebs 579
Zusammenfassung 581
Fragen und Aufgaben 582
Weiterführende Literatur 586
Kapitel 17 Die Rekombination 587
17.1 Homologe Rekombination 589
17.1.1 Modelle für die homologe Rekombination 589
17.1.2 Die Biochemie der homologen Rekom¬
bination 592
17.1.3 Homologe Rekombination und DNA-
Reparatur 596
17.2 Ortsspeziflsche Rekombination 597
17.2.1 Integration derX-DNA in das Genom von
E. coli
597
17.2.2 Die ortsspezifische Rekombination ist ein
Hilfsmittel für die Gentechnik 599
17.3 Transposition 600
17.3.1 Replikative und konservative Transposition
vonDNA-Transposons 600
17.3.2 Transposition von
Retroelementen
602
17.3.3 Wie halten Zellen die schädlichen Auswir¬
kungen der Transposition möglichst gering? 604
Zusammenfassung 605
Fragen und Aufgaben 606
Weiterführende Literatur 611
Kapitel 18 Die Evolution von Genomen 613
18.1 Genome: die ersten zehn Milliarden Jahre 614
18.1.1 Die Ursprünge der Genome 615
18.2 Wie neue Gene entstehen 619
18.2.1 Wie neue Gene durch Verdopplungs
ereignisse entstehen 621
18.2.2 Erwerb neuer Gene von anderen Spezies 633
XVIII
Inhaltsverzeichnis
18.3 Nichtcodierende DNA und die Evolution
der Genome
18.3.1 Transponierbare Elemente und die
Evolution der Genome
18.3.2 Die Ursprünge der
Introns
18.4 Das menschliche Genom:
die letzten fünf Millionen Jahre
Zusammenfassung
Fragen und Aufgaben
Weiterführende Literatur
Kapitel 19 Molekulare Phylogenetik
19.1 Von der klassischen Systematik
zur molekularen Phylogenetik
19.1.1 Die Entstehung der molekularen Phylo¬
genetik
19.2 Die Rekonstruktion von Stammbäumen
auf Grundlage der DNA
19.2.1 Die entscheidenden Merkmale von Stamm¬
bäumen auf DNA-Basis 653
19.2.2 Die Rekonstruktion von Stammbäumen 657
19.3 Die Anwendungen der molekularen
635
Phylogenetik
665
19.3.1 Beispiele für die Anwendung von phylo-
635
genetischen Stammbäumen
665
636
19.3.2 Die molekulare Phylogenetik als Methode
zur Untersuchung der vorgeschichtlichen
639
Zeit des Menschen
668
642
Zusammenfassung
678
643
Fragen und Aufgaben
679
647
Weiterführende Literatur
683
649
Anhang
685
650
Glossar
715
650
Abkürzungen
755
Bildnachweise
759
653
Index
761 |
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