Gentechnologie für Einsteiger:
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German English |
| Published: |
Heidelberg
Spektrum Akad. Verl.
2011
|
| Edition: | 6. Aufl. |
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| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Literaturangaben |
| Physical Description: | XII, 298 S. zahlr. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783827428684 3827428688 |
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IMAGE 1
VIL
INHALTSVERZEICHNIS
I GRUNDPRINZIPIEN DER KLONIERUNG UND DNA-ANALYSE I
1 WARUM SIND KLONIERUNG UND DNA-ANALYSE SO WICHTIG? 3
1.1 FRUEHE ENTWICKLUNGEN IN DER GENETIK 4
1.2 DIE ENTWICKLUNG DER DNA-KLONIERUNG UND DIE POLYMERASEKETTENREAKTION
4
1.3 WAS IST DNA-KLONIERUNG? 5
1.4 WAS IST PCR? 5
1.5 WARUM SIND DNA-KLONIERUNG UND PCR SO WICHTIG? 6
1.5.1 ISOLIERUNG EINES GENS IN REINFORM DURCH KLONIERUNG 7
1.52 AUCH MIT PCR KANN MAN GENE REINIGEN 8
1.6 EIN WEGWEISER DURCH DIESES BUCH 9
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 10
2 KLONIERUNGSVEKTOREN: PLASMIDE UND BAKTERIOPHAGEN 11
2.1 PLASMIDE 12
2.1.1 GROESSE UND KOPIENZAHL 13
2.12 KONJUGATION UND KOMPATIBILITAET 14
2.1.3 KLASSIFIKATION VON PLASMIDEN 14
2.1.4 PLASMIDE IN ANDEREN ORGANISMEN ALS BAKTERIEN 15
2.2 BAKTERIOPHAGEN 15
2.2.1 DER PHAGEN-INFEKTIONSZYKLUS 15
2.22 LYSOGENE PHAGEN 15
2.2.3 VIREN ALS KLONIERUNGSVEKTOREN FUER ANDERE ORGANISMEN 21
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 21
3 DIE REINIGUNG VON DNA AUS LEBENDEN ZELLEN 23
3.1 DIE PRAEPARATION DER GESAMTEN ZEIL-DNA 24
3.1.1 ZUCHT UND ERNTE EINER BAKTERIENKULTUR 24
3.12 DIE PRAEPARATION VON ZELLEXTRAKTEN 26
3.13 DIE REINIGUNG DER DNA AUS DEM ZELLEXTRAKT 27
3.1.4 DAS ANREICHERN DER DNA-PROBEN 28
3.1.5 DIE MESSUNG DER DNA-KONZENTRATION 29
3.1.6 ANDERE METHODEN ZUR PRAEPARATION DER GESAMTEN ZEIL-DNA 29
32 DIE PRAEPARATION VON PLASMID-DNA 30
32.1 TRENNUNG AUFGRUND DER GROESSE 31
32.2 TRENNUNG AUFGRUND DER KONFORMATION 32
323 PLASMIDAMPLIFIKATION 34
3.3 DIE PRAEPARATION VON BAKTERIOPHAGEN-DNA 35
3.3.1 DIE ZUCHT VON KULTUREN MIT HOHEM A-TITER 36
3.3.2 PRAEPARATION NICHTLYSOGENER ^-PHAGEN 37
3.3.3 DIE ERNTE DER PHAGEN AUS EINER INFIZIERTEN KULTUR 37
3.3.4 DIE REINIGUNG VON DNA AUS AE-PHAGENPARTIKELN 38
3.3.5 M13-DNA LAESST SICH LEICHT REINIGEN 38
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 39
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1012864057
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VIII INHALTSVERZEICHNIS
4 DIE MANIPULATION DER GEREINIGTEN DNA 41
4.1 DAS SPEKTRUM DER ENZYME ZUR DNA-MANIPULATION 42
4.1.1 NUCLEASEN 43
4.12 LIGASEN 44
4.1.3 POLYMERASEN 44
4.1.4 DNA-MODIFIKATIONSENZYME 45
4.2 ENZYME ZUM SCHNEIDEN DER DNA:RESTRIKTIONSENDONUCLEASEN 46
42.1 ENTDECKUNG UND WIRKUNGSWEISE DER RESTRIKTIONSENDONUCLEASEN 47
4.22 DIE RESTRIKTIONSENDONUCLEASEN DES TYPS II SCHNEIDEN DIE DNA AN GANZ
BESTIMMTEN
NUCLEOTIDSEQUENZEN 48
4.2.3 GLATTE ENDEN UND KLEBRIGE ENDEN 49
4.2.4 DIE ZAHL DER RESTRIKTIONSERKENNUNGSSTELLEN IN EINEM DNA-MOLEKUEL 49
42.5 DER ABLAUF EINER RESTRIKTIONSSPALTUNG IM LABOR 50
4.2.6 DIE ANALYSE DES ERGEBNISSES EINER RESTRIKTIONSSPALTUNG 52
4.2.7 GROESSENABSCHAETZUNG BEI DNA-MOLEKUELEN 53
4.2.8 DIE KARTIERUNG DER RESTRIKTIONSSCHNITTSTELLEN AUF EINEM
DNA-MOLEKUEL 54
4.2.9 BESONDERE ELEKTROPHORESEVERFAHREN ZURTRENNUNG GROESSERER MOLEKUELE 56
4.3 LIGATION: DAS VERBINDEN VON DNA-MOLEKUELEN 57
4.3.1 DIE WIRKUNGSWEISE DER DNA-LIGASE 57
4.32 KLEBRIGE ENDEN ERHOEHEN DIE EFFIZIENZ DER LIGATION 57
43.3 DAS ANFUEGEN KLEBRIGER ENDEN AN EIN MOLEKUEL MIT GLATTEN ENDEN 58
4.3.4 LIGATION GLATTER ENDEN MIT EINER DNA-TOPOISOMERASE 62
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 63
5 DAS EINFUEHREN VON DNA IN LEBENDE ZELLEN 65
5.1 TRANSFORMATION: DIE AUFNAHME VON DNA DURCH BAKTERIENZELLEN 67
5.1.1 NICHT ALLE BAKTERIENARTEN NEHMEN DNA MIT DER GLEICHEN EFFIZIENZ
AUF 67
5.12 DIE HERSTELLUNG KOMPETENTER E. CO//-ZELLEN 68
5.1.3 DIE SELEKTION TRANSFORMIERTER ZELLEN 68
5.2 DIE IDENTIFIZIERUNG VON REKOMBINANTEN 69
52.1 SELEKTION VON REKOMBINANTEN MIT PBR322: INAKTIVIERUNG DURCH EINBAU
EINES
ANTIBIOTIKA-RESISTENZGENS 70
52.2 DIE INAKTIVIERUNG DURCH EINBAU VON DNA BETRIFFT NICHT IMMER
ANTIBIOTIKARESISTENZEN 71
5.3 DAS EINFUEHREN VON PHAGEN-DNA IN BAKTERIENZELLEN 72
53.1 TRANSFEKTION 72
5.3.2 IN WFRO-VERPACKUNG 72
5.33 DIE PHAGENINFEKTION WIRD IN FORM VON PLAQUES AUF EINEM AGARMEDIUM
SICHTBAR 74
5.4 DIE IDENTIFIZIERUNG REKOMBINIERTER PHAGEN 75
5.4.1 INAKTIVIERUNG EINES /ACZ'-GENS IM PHAGENVEKTOR DURCH DIE
EINGEBAUTE DNA 75
5.4.2 INAKTIVIERUNG DES CL-GENS VON A 75
5.4.3 SELEKTION MIT HILFE DES PHAENOTYPS SPI 75
5.4.4 SELEKTION ANHAND DER GENOMGROESSE VON A 76
5.5 EINSCHLEUSEN VON DNA IN EUKARYOTISCHE ZELLEN 76
5.5.1 TRANSFORMATION EINZELNER ZELLEN 77
5.52 TRANSFORMATION GANZER ORGANISMEN 78
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 78
IMAGE 3
IX
INHALTSVERZEICHNIS
6 KLONIERUNGSVEKTOREN FUER E. COLI 79
6.1 KLONIERUNGSVEKTOREN AUF DER GRUNDLAGE VON F. CO//-PLASMIDEN 80
6.1.1 DIE NOMENKLATUR VON PLASMID-KLONIERUNGSVEKTOREN 80
6.1.2 DIE NUETZLICHEN EIGENSCHAFTEN VON PBR322 81
6.1.3 DER STAMMBAUM VON PBR322 81
6.1.4 WEITERENTWICKELTE F. CO/I-PLASMID-KLONIERUNGSVEKTOREN 82
6.2 KLONIERUNGSVEKTOREN AUF DER GRUNDLAGE DES BAKTERIOPHAGEN M13 85
6.2.1 DIE KONSTRUKTION EINES PHAGEN-KLONIERUNGSVEKTORS 85
6.2.2 HYBRIDVEKTOREN AUS PLASMIDEN UND M13 86
6.3 KLONIERUNGSVEKTOREN AUF DER GRUNDLAGE DES BAKTERIOPHAGEN A 87
6.3.1 AUS DEM A-GENOM KANN MAN STUECKE ENTFERNEN, OHNE DIE
FUNKTIONSFAEHIGKEIT
ZU BEEINTRAECHTIGEN 88
6.3.2 DURCH NATUERLICHE SELEKTION KANN MAN A-PHAGEN ISOLIEREN, DENEN
BESTIMMTE
RESTRIKTIONSSTELLEN FEHLEN 88
6.3.3 INSERTIONS- UND SUBSTITUTIONSVEKTOREN 89
6.3.4 KLONIERUNGSEXPERIMENTE MIT A-INSERTIONS- ODER
A-SUBSTITUTIONSVEKTOREN 90
6.3.5 SEHR GROSSE DNA-FRAGMENTE KANN MAN IN COSMIDEN KLONIEREN 91
6.4 MIT A- UND ANDEREN VEKTOREN MIT HOHER KAPAZITAET KANN MAN GENOMISCHE
BIBLIOTHEKEN KONSTRUIEREN 92
6.5 VEKTOREN FUER ANDERE BAKTERIEN 93
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 94
7 KLONIERUNGSVEKTOREN FUER EUKARYOTEN 95
7.1 VEKTOREN FUER HEFE UND ANDERE PILZE 96
7.1.1 SELEKTIERBARE MARKER FUER DAS 2-MIKRON-PLASMID 96
7.1.2 VEKTOREN AUF DER GRUNDLAGE DES 2-MIKRON-RINGES: EPISOMALE PLASMIDE
DER HEFE 97
7.1.3 EIN YEP KANN SICH IN DIE CHROMOSOMALE DNA DER HEFE INTEGRIEREN 98
7.1.4 ANDERE HEFE-KLONIERUNGSVEKTOREN 98
7.1.5 MIT KUENSTLICHEN CHROMOSOMEN KANN MAN RIESIGE DNA-STUECKE IN HEFE
KLONIEREN 99
7.1.6 VEKTOREN FUER WEITERE HEFEARTEN UND ANDERE PILZE 101
72 KLONIERUNGSVEKTOREN FUER HOEHERE PFLANZEN 102
7.2.1 AGROBACTERIUM TUMEFACIENS: DER KLEINSTE »NATUERLICHE GENTECHNIKER
102
7.22 DNA-KLONIERUNG IN PFLANZEN DURCH DIREKTE GENUEBERTRAGUNG 106
72.3 VERSUCHE ZUM EINSATZ VON PFLANZENVIREN ALS VEKTOREN 108
73 KLONIERUNGSVEKTOREN FUERTIERE 109
7.3.1 KLONIERUNGSVEKTOREN FUER INSEKTEN 109
7.32 KLONIERUNG IN SAEUGETIEREN 110
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 112
8 DIE G E W I N N U NG EINES KLONS V ON E I N EM B E S T I M M T EN G EN
115
8.1 DAS PROBLEM DER SELEKTION 116
8.1.1 ES GIBT ZWEI GRUNDLEGENDE WEGE, DEN GESUCHTEN KLON AUSFINDIG ZU
MACHEN 117
8.2 DIREKTE SELEKTION 117
82.1 MARKER RESCUE ERWEITERT DIE ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN DER DIREKTEN
SELEKTION 118
82.2 ANWENDUNGSBEREICH UND GRENZEN DES MARTOVESAVE-VERFAHRENS 118
83 DIE SUCHE NACH KLONEN IN EINER GENBIBLIOTHEK 119
83.1 GENBIBLIOTHEKEN 120
8.32 NICHT ALLE GENE WERDEN ZUR GLEICHEN ZEIT EXPRIMIERT 120
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS
833 MRNA LAESST SICH ALS KOMPLEMENTAERE DNA KLONIEREN 121
8.4 METHODEN ZUR IDENTIFIZIERUNG VON KLONEN 122
8.4.1 KOMPLEMENTAERE NUCLEINSAEURESTRAENGE HYBRIDISIEREN UNTEREINANDER 122
8.42 KOLONIE- UND PLAQUEHYBRIDISIERUNG 122
8.43 BEISPIELE FUER DEN PRAKTISCHEN EINSATZ DER
NUCLEINSAEUREHYBRIDISIERUNG 124
8.4.4 METHODEN ZUR IDENTIFIZIERUNG EINES KLONIERTEN GENS DURCH DEN
NACHWEIS
SEINES GENPRODUKTS 13
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 131
9 DIE POLYMERASEKETTENREAKTION (PCR) 133
9.1 DIE POLYMERASEKETTENREAKTION IM UEBERBLICK 134
92 DIE PCR: EINIGE EINZELHEITEN 136
92.1 DIE KONSTRUKTION DER OLIGONUCLEOTIDPRIMER FUER DIE PCR 136
922 DIE RICHTIGE REAKTIONSTEMPERATUR 137
93 NACH DER PCR: DIE ANALYSE DER PRODUKTE 138
93.1 GELELEKTROPHORESE DER PCR-PRODUKTE 139
932 KLONIERUNG VON PCR-PRODUKTEN 140
933 PROBLEME MIT DER FEHLERHAEUFIGKEIT DER TAG-POLYMERASE 141
9.4 MIT DER REALTIME-PCR KANN MAN DIE MENGE DES AUSGANGSMATERIALS
QUANTITATIV ERFASSEN 142
9.4.1 DER ABLAUF EINES EXPERIMENTS MIT QUANTITATIVER PCR 143
9.42 MIT REALTIME-PCR KANN MAN AUCH RNA QUANTITATIV ERFASSEN 144
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 145
IL DIE ANWENDUNG VON KLONIERUNG UND DNA-ANALYSE IN DER
FORSCHUNG 147
10 DIE SEQUENZIERUNG VON GENEN UND GENOMEN 149
10.1 METHODEN ZUR DNA-SEQUENZIERUNG 150
10.1.1 DNA-SEQUENZIERUNG NACH DEM KETTENABBRUCHVERFAHREN 150
10.12 PYROSEQUENZIERUNG 154
102 DIE SEQUENZIERUNG EINES GENOMS 156
102.1 DAS SCHROTSCHUSSVERFAHREN ZUR GENOMSEQUENZIERUNG 157
1022 DAS KLON-CONTIG-VERFAHREN 160
1023 KARTEN ALS HILFSMITTEL ZUM SEQUENZAUFBAU 162
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 165
11 DIE UNTERSUCHUNG DER GENEXPRESSION UND GENFUNKTION 167
11.1 DIE ANALYSE DER TRANSKRIPTE VON GENEN 168
11.1.1 NACHWEIS EINES TRANSKRIPTS UND AUFKLAERUNG SEINER NUCLEOTIDSEQUENZ
169
11.12 TRANSKRIPTKARTIERUNG DURCH HYBRIDISIERUNG ZWISCHEN GEN UND RNA 170
11.13 TRANSKRIPTANALYSE DURCH PRIMERVERLAENGERUNG 171
11.1.4 TRANSKRIPTANALYSE MIT PCR 171
112 DIE UNTERSUCHUNG DER EXPRESSIONSREGULATION VON GENEN 172
112.1 DER NACHWEIS VON PROTEINBINDUNGSSTELLEN AN EINEM DNA-MOLEKUEL 174
1122 DER NACHWEIS VON REGULATORSEQUENZEN DURCH DELETIONSANALYSE 177
113 NACHWEIS UND UNTERSUCHUNG DES TRANSLATIONSPRODUKTS EINES KLONIERTEN
GENS 179
IMAGE 5
XI
INHALTSVERZEICHNIS
11.3.1 MIT HRTUND HART KANN MAN DAS TRANSLATIONSPRODUKT EINES KLONIERTEN
GENS NACHWEISEN 179
11.3.2 ANALYSE DER PROTEINE DURCH IN WFRO-MUTAGENESE 181
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 185
12 GENOMANALYSE 187
12.1 ANNOTATION VON GENOMEN 188
12.1.1 IDENTIFIZIERUNG VON GENEN IN EINER GENOMSEQUENZ 188
12.12 AUFKLAERUNG DER FUNKTION EINES UNBEKANNTEN GENS 192
12.2 ANALYSE VON TRANSKRIPTOM UND PROTEOM 194
12.2.1 TRANSKRIPTOMANALYSE 194
12.2.2 UNTERSUCHUNGEN AM PROTEOM 197
122.3 ANALYSE VON PROTEIN-PROTEIN-WECHSELWIRKUNGEN 199
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 201
IN A N W E N D U N G EN DER KLONIERUNG U ND DNA-ANALYSE IN DER
BIOTECHNOLOGIE 203
13 DIE P R O T E I N P R O D U K T I ON M IT K L O N I E R T EN G E N EN
205
13.1 SPEZIELLE VEKTOREN FUER DIE EXPRESSION FREMDER GENE IN F. COLI 207
13.1.1 DER PROMOTOR IST DER ENTSCHEIDENDE BESTANDTEIL EINES
EXPRESSIONSVEKTORS 208
13.1.2 KASSETTEN UND FUSIONSGENE 211
132 ALLGEMEINE PROBLEME MIT DER GENTECHNISCHEN PROTEINPRODUKTION IN E.
COLI 212
132.1 PROBLEME DURCH DIE SEQUENZ DES FREMDGENS 212
132.2 PROBLEME DURCH E. COLI 214
133 GENTECHNISCHE PROTEINPRODUKTION MIT EUKARYOTENZELLEN 215
133.1 GENTECHNISCHE PROTEINHERSTELLUNG MIT HEFE UND FADENPILZEN 215
1332 GENTECHNISCHE PROTEINPRODUKTION MIT TIERZELLEN 217
13.3.3 PHARMING: REKOMBINANTE PROTEINE AUS LEBENDEN TIEREN UND PFLANZEN
218
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 220
14 KLONIERUNG U ND DNA-ANALYSE IN DER M E D I Z IN 223
14.1 GENTECHNISCHE ARZNEIMITTELPRODUKTION 224
14.1.1 GENTECHNISCH HERGESTELLTES INSULIN 224
14.12 SYNTHESE MENSCHLICHER WACHSTUMSHORMONE IN F. COLI 226
14.13 GENTECHNISCH HERGESTELLTER FAKTOR VIII 227
14.1.4 GENTECHNISCHE HERSTELLUNG ANDERER MENSCHLICHER PROTEINE 228
14.1.5 GENTECHNISCH HERGESTELLTE IMPFSTOFFE 229
142 IDENTIFIZIERUNG KRANKHEITSERZEUGENDER GENE BEIM MENSCHEN 232
142.1 DIE IDENTIFIZIERUNG EINES KRANKHEITSERZEUGENDEN GENS 234
143 GENTHERAPIE 236
14.3.1 GENTHERAPIE GENETISCH BEDINGTER KRANKHEITEN 236
1432 GENTHERAPIE UND KREBS 237
143.3 ETHISCHE ASPEKTE DER GENTHERAPIE 238
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 239
IMAGE 6
XII INHALTSVERZEICHNIS
15 KLONIERUNG U ND DNA-ANALYSE IN DER LANDWIRTSCHAFT 241
15.1 DAS HINZUFUEGEN VON GENEN BEI PFLANZEN 242
15.1.1 PFLANZEN, DIE EIGENE INSEKTIZIDE PRODUZIEREN 242
15.12 HERBIZIDRESISTENTE NUTZPFLANZEN 248
15.1.3 ANDERE PROJEKTE, BEI DENEN GENE HINZUGEFUEGT WURDEN 250
152 INAKTIVIERUNG VON GENEN 250
152.1 ANTISENSE-RNA UND DIE GENTECHNISCHE VERAENDERUNG DER REIFUNG VON
TOMATEN 250
1522 WEITERE BEISPIELE FUER DEN EINSATZ DER ANTISENSE-RNA IN DER
PFLANZENGENTECHNIK 253
15.3 PROBLEME MIT GENTECHNISCH VERAENDERTEN PFLANZEN 253
15.3.1 SICHERHEITSUEBERLEGUNGEN IM ZUSAMMENHANG MIT SELEKTIERBAREN MARKEM
254
15.3.2 DAS TERMINATORVERFAHREN 255
15.3.3 DIE FRAGE NACH SCHAEDLICHEN AUSWIRKUNGEN AUF DIE UMWELT 256
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 257
16 KLONIERUNG UND DNA-ANALYSE IN KRIMINALISTIK, GERICHTSMEDIZIN
UND ARCHAEOLOGIE 259
16.1 DNA-ANALYSE ZUR IDENTIFIZIERUNG TATVERDAECHTIGER 260
16.1.1 HERSTELLUNG GENETISCHER FINGERABDRUECKE DURCH HYBRIDISIERUNG 260
16.12 DNA-TYPISIERUNG DURCH PCR KURZER TANDEMWIEDERHOLUNGEN 261
16.2 VERWANDTSCHAFTSNACHWEIS DURCH DNA-TYPISIERUNG 262
162.1 VERWANDTE HABEN AEHNLICHE DNA-PROFILE 262
162.2 DNA-TYPISIERUNG UND DIE STERBLICHEN UEBERRESTE DER ROMANOWS 263
163 GESCHLECHTSBESTIMMUNG DURCH DNA-ANALYSE 265
163.1 PCR SPEZIFISCHER SEQUENZEN AUS DEM Y-CHROMOSOM 266
163.2 PCR DES AMELOGENIN-GENS 266
16.4 ARCHAEOGENETIK: DNA-ANALYSEN BEI DER ERFORSCHUNG DER MENSCHLICHEN
VORGESCHICHTE 267
16.4.1 DIE ENTSTEHUNG DER JETZTMENSCHEN 267
16.4.2 ANHAND DER DNA KANN MAN AUCH PRAEHISTORISCHE WANDERUNGSBEWEGUNGEN
NACHZEICHNEN 270
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 272
GLOSSAR 275
STICHWORTVERZEICHNIS 289 |
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