Unter der leitenden Herausgeberschaft von Professor W. Seyffert/Tübingen
haben 26 deutsche Genetiker zu dem Werk beigetragen. Aufbauend auf einer
Einführung in das Elementarwissen der Molekulargenetik beschreibt
es den aktuellen Forschungsstand der genetischen Teildisziplinen und bietet
somit optimale Voraussetzungen für Studium und Lehre an deutschsprachigen
Hochschulen. Studenten und Dozenten finden hier zuverlässige und detaillierte
Informationen, die sowohl im Grund- als auch im Hauptstudium eines modernen
Biologie-, Biochemie- oder Medizinstudiums unentbehrlich sind.
Inhalt:
Struktur und Funktion
Modellsysteme
Formalgenetik
Mutationen
Somatische Genetik
Methoden der Molekulargenetik
STRUKTUR UND FUNKTION
1 Die chemischen Prinzipien des Lebens (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
1.1 Blick in die Evolution
1.2 Selektion der Biomoleküle
1.3 Größe, Raum und Zeit
1.4 Bedeutung nicht kovalenter Bindungen für die Stabilität und
Dynamik organischer Materie
1.5 Bioenergetik
1.6 Kinetische Kontrolle biologischer Reaktionen
1.7 Wechselspiel zwischen Monomer und Polymer
1.8 Epilog
1.9 Literatur
2 Struktur und Funktion von Proteinen (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
2.1 Chemie der Proteine
2.2 Analytik von Proteinen
2.3 Proteinfunktionen
2.4 Literatur
3 Chemie der Nucleinsäuren (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
3.1 RNA und DNA
3.2 Bausteine der Nucleinsäuren
3.3 Strukturelle und physikalische Eigenschaften der heterozyklischen Basen
3.4 Konformation und Vielfalt der Nucleoside
3.5 Nucleotide sind die Phosphorylierungsprodukte der Nucleoside
3.6 Nomenklatur der Nucleinsäuren
3.7 Dinucleotide als strukturelle Grundeinheit der Nucleinsäuren
3.8 Raumstruktur von Nucleinsäuren
3.9 Topologie der DNA
4 Weitergabe der genetischen Information (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
4.1 Semikonservative DNA-Replikation
4.2 Das Replikon ist eine unabhängig verdoppelte DNA-Einheit
4.3 Initiation der Replikation bei E. coli: Entwindung von oriC
4.4 Matrizenabhängige Kettenelongation durch DNA-Polymerasen
4.5 3'®5'-Exonucleaseaktivität der DNA-Polymerasen gewährleistet
"high fidelity"
4.6 Nur die E.-coli-DNA-Polymerase I weist eine 5'®3'-Exonuclease-Aktivität
auf
4.7 E.-coli-DNA-Polymerasen II und III
4.8 Eukaryotische DNA-Polymerasen
4.9 Synthese der beiden Tochterstränge verläuft unterschiedlich
4.10 Elemente der Replikationsmaschine
4.11 DNA-Topoisomerasen verändern die Superspiralisierung in zirkulären
DNA-Molekülen
4.12 Entfernung eingebauten Uracils durch die Uracil-DNA-Glykosidase
4.13 Koordination der DNA-Synthese an der Replikationsgabel
4.14 Literatur
5 Genexpression und Organisation der genetischen Information (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
5.1 Genexpression: Von der Information zum Produkt
5.2 Organisation des Genoms
5.3 Organisation des Chondroms
5.4 Organisation des Plastoms
5.5 Literatur
6 Translation: Die Übersetzung der mRNA in ein Protein (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
6.1 Der genetische Code
6.2 Struktur und Funktion der beteiligten Komponenten
6.3 Beladung der tRNA mit der richtigen Aminosäure
6.4 Überblick über die ribosomenabhängige Proteinbiosynthese
6.5 Initiation der Translation
6.6 Elongation: Kettenverlängerung in der Proteinbiosynthese
6.7 Termination: Codonerkennung durch Proteine
6.8 Besonderheiten der eukaryotischen Proteinbiosynthese
6.9 Zielsteuerung, Modifikation und Abbau der Proteine
6.10 Die Synthese von membrangebundenen und Sekretproteinen im endoplasmatischen
Reticulum
6.11 Glykosylierung von Proteinen im Lumen des endoplasmatischen Reticulums
6.12 Programmierter Abbau von Proteinen
6.13 Literatur
7 Genregulation bei Prokaryoten (zurück
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7.1 Kontrolle durch Induktion im lac-System
7.2 Das Operon-Modell
7.3 Eigenschaften und Funktion des Repressors
7.4 Regulation des Lactose-Operons durch Katabolitrepression
7.5 Kontrolle im Arabinose-System: ein Regulon
7.6 Regulation durch Attenuation: das Tryptophan-Operon
7.7 Komplexe Kontrolle des Phagen Lambda
7.8 Literatur
8 Genregulation bei Eukaryoten (zurück
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8.1 Genexpression durch RNA-Polymerasen I, II oder III
8.2 Regulatorische Elemente eukaryotischer Pol-II-Transkription
8.3 Basale Transkriptionsmaschinerie
8.4 Regulatorische Transkriptionsfaktoren
8.5 Initiation der Transkription: Polymerase-II-Holoenzym und das Transkriptosom
8.6 Elongation und Termination der Transkription
8.7 Chromatin als Regulator der Transkription
8.8 Repression der Transkription
8.9 Stimulation von Transkriptionsfaktoren durch Signalkaskaden
8.10 Der c-fos-Promotor: ein Modellsystem der Genregulation
8.11 Genetische Transkriptionsdefekte und Humanpathologie
8.12 Literatur
MODELLSYSTEME
9 Der Phage l (zurück zum
Inhaltsverzeichnis)
9.1 Lebenszyklus
9.2 Methoden zur Analyse von l
9.3 Biologische Fragestellungen
9.4 Literatur
10 Escherichia coli (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
10.1 Morphologie und Lebenszyklus von E. coli
10.2 Mutantensuche bei E. coli
10.3 Die Genkarte
10.4 Sexualität bei E. coli
10.5 Restriktion/Modifikation schützt die eigene DNA
10.6 E. coli "ein Eukaryot honoris causa"
10.7 Literatur
11 Hefe (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
11.1 Lebenszyklus
11.2 Methoden zur Analyse von S. cerevisiae
11.3 Biologische Fragestellungen
11.4 Literatur
12 Arabidopsis (zurück zum
Inhaltsverzeichnis)
12.1 Entwicklungszyklus
12.2 Genetische Eigenschaften und Methoden
12.3 Biologische Fragestellungen und deren genetische Analyse
12.4 Schlußbemerkung
12.5 Literatur
13 Caenorhabditis elegans (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
13.1 Entwicklung und Lebenszyklus
13.2 Technische Aspekte
13.3 Biologische Fragestellungen am C.-elegans-System
13.4 Perspektive des C.-elegans-Systems
13.5 Literatur
14 Drosophila melanogaster (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
14.1 Lebenszyklus
14.2 Methoden zur Analyse von Drosophila
14.3 Embryologie und Formalgenetik
14.4 Molekulare Genetik
14.5 Biologische Fragestellungen
14.6. Perspektiven des Drosophila-Systems
14.7 Literatur
15 Maus (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
15.1 Einführung
15.2 Methoden zur Analyse des Säugersystems
15.3 Biologische Fragestellungen im Säugersystem
15.4 Literatur
16 Mensch (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
16.1 Die Sonderstellung des Menschen
16.2 Der Karyotyp und die Genkarte des Menschen
16.3 Die Stammbaumanalyse ersetzt die Kreuzungsgenetik
16.4 Menschliche Zellen in Kultur
16.5 Genkartierung beim Menschen
16.6 Methoden zur Herstellung menschlicher Genbibliotheken
16.7 Charakterisierung einiger wichtiger Genfunktionen beim Menschen
16.8 Genetische Polymorphismen als Identifikationsmerkmale
16.9 Das Genomprojekt Mensch
16.10 Richtlinien der genetischen Beratung
16.11 Somatische Gentherapie
16.12 Literatur
FORMALGENETIK
17 Genetische Grundlagen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
17.1 Die F1 ist uniform
17.2 Die F2 spaltet, sie mendelt
17.3 Die F3 erlaubt Rückschlüsse auf den Typ des F2-Elters
17.4 Rückkreuzungsnachkommenschaften reflektieren die Gametenverteilung
17.5 Mehrere Genpaare können unabhängig mendeln
17.6 Literatur
18 Cytologische Grundlagen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
18.1 Hauptträger der Gene sind die Chromosomen
18.2 Sichtbare Chromosomen bestehen aus besonders dicht gepackter DNA
18.3 Mitose
18.4 Meiose
18.5 Genotypische Geschlechtsdetermination
18.6 Sonderung von Keimbahn und Soma
18.7 Auslösung der Meiose
18.8 Gametogenese
18.9 Besondere Chromosomenzyklen
19 Erweiterungen der Mendelschen Genetik (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
19.1 Gene zeigen unterschiedliche Wirkungen
19.2 Gene wirken nicht isoliert
19.3 Haploide Zellen spalten anders als diploide
19.4 Polysomale Erbgänge weisen Besonderheiten auf
19.5 Literatur
20 Meiotische Rekombination bei Eukaryoten (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
20.1 Nachweis der Koppelung
20.1.1 X-chromosomaler Erbgang
20.2 Genkartierung bei Diplonten
20.3 Zuordnung zu Koppelungsgruppen
20.4 Deletionskartierung
20.5 Komplementationskartierung
20.6 Genkartierung bei Haplonten
20.7 Literatur
21 Mitotische Rekombination bei Eukaryoten (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
21.1 Nachweis bei Drosophila
21.2 Nachweis bei Aspergillus
21.3 Literatur
22 Rekombination bei Prokaryoten (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
22.1 Genetische Transformation
22.2 Transfektion
22.3 Transduktion
22.4 Konjugation
22.5 Literatur
23 Rekombination bei Phagen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
23.1 Phagenphänotyp
23.2 Phänotypische Maskierung
23.3 Replikation des Phagengenoms
23.4 Genkartierung
23.5 Feinstrukturanalyse eines Gens
23.6 Literatur
24 Rekombinationsmechanismen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
24.1 Homologe Rekombination
24.2 Sitespezifische Rekombination
24.3 Illegitime Rekombination
24.4 Literatur
25 Genetik quantitativer Merkmale (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
25.1 Grundlagen
25.2 Schätzverfahren
25.3 Experimentelle Ansätze
25.4 Literatur
26 Gene in Populationen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
26.1 Grundbegriffe
26.2 Panmixie
26.3 Inzucht
26.4 Assortative Paarung
26.5 Selektion
26.6 Mutation
26.7 Kleine Populationen
26.8 Isolation und Migration
26.9 Literatur
MUTATIONEN
27 Genommutationen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
27.1 Euploidie
27.2 Aneuploidie
27.3 Literatur
28 Chromosomenmutationen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
28.1 Endständige Deletionen sind instabil
28.2 Defizienzen und Duplikationen können die Genbalance stören
28.3 Inversionen haben kreuzungsgenetische Konsequenzen
28.4 Reziproke Translokationen verursachen unbalancierte Gameten
28.5 Chromosomenumlagerungen können zu Positionseffekten führen
28.6 Literatur
29 Spontane Mutationsmechanismen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
29.1 Punktmutationen
29.2 Spontane Mutationen durch springende Gene
29.3 Literatur
30 Umwelt-induzierte Mutationen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
30.1 Ionisierende Strahlung
30.2 UV-Licht als Mutagen
30.3 Chemische Mutagene
30.4 Spontane und induzierte Mutationen sind Zufallsereignisse
30.5 Literatur
31 DNA-Reparaturmechanismen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
31.1 Korrektur liest nicht nur die DNA-Polymerase (Reparatur von Heteroduplex-DNA)
31.2 Direkte Reparatur modifizierter Basen
31.3 Das Ausschneiden modifizierter Basen (Exzisionsreparatur)
31.4 Postreplikative Reparatur durch Schwesterstrangaustausch
31.5 Wenn es brenzlig wird, hilft das SOS-System
31.6 Erbdefekte Reparatursysteme beim Menschen
31.7 Literatur
32 Suppression von Mutationseffekten (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
32.1 Intergene Suppression
32.2 Intragene Suppression
32.3 Literatur
SOMATISCHE GENETIK
33 Genetische Analyse der Entwicklung (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
33.1 Entwicklungsmutanten
33.2 Die Festlegung der Körperachsen durch vier maternale Gengruppen
33.3 Vom Ei zum Blastoderm: die Blaupause des Körpers entsteht
33.4 Segmentpolaritätsgene: von der Blaupause über das Parasegment
zum Compartment
33.5 Segmentidentität durch homöotische Selektorgene
33.6 Imaginalscheiben: vom Embryo zur Fliege
33.7 Bildung von Keimblättern und Organen
33.8 Keimzellentwicklung und Festlegung des Geschlechts
33.9 Faktoren und Module wirken kombinatorisch
33.10 Vertebraten: Die Entwicklungsgenetik trägt Früchte
33.11 Krebsentstehung als entwicklungsbiologisches Problem
33.12 Literatur
34 Neurogenetik (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
34.1 Themenkreis und Fragestellungen
34.2 Die Struktur des
Nervensystems unterliegt genetischer Kontrolle
34.3 Die genetische Analyse
der Entwicklung des Nervensystems
34.4 Genetische Analyse
sensorischer Systeme
34.5 Verhaltensgenetik
34.6 Literatur
35 Immungenetik (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
3.1 Was ist das Immunsystem?
35.2 Struktur und Funktion von Antikörpern
35.3 Immunglobulingene
35.4 Antigenspezifische T-Zell-Rezeptoren (TCR)
35.5 Der Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC)
35.6 T-Zellen erkennen Fremdes nur zusammen mit körpereigenen MHC-Molekülen:
Sie sind "selbst-restringiert"
35.7 Regulation der Immunantwort
35.8 Körpereigene und fremde Antigene selektieren das Rezeptor-Repertoire
35.9 An Erkrankungen mit MHC-Assoziation sind Autoimmunreaktionen beteiligt
35.10 Literatur
METHODEN DER MOLEKULARGENETIK
A Isolierung von Nucleinsäuren: DNA und RNA (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
A.1 Präparation von DNA
A.2 Präparation von RNA
B Trennung von Makromolekülen (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
B.1 Zentrifugation
B.2 Elektrophoresetechniken
C Enzyme für molekularbiologisches Arbeiten (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
C.1 Katabolische Enzyme: Nucleasen
C.2 Anabolische Enzyme: vom Einzelstrang zum Doppelstrang
D Vektoren für die Klonierung von DNA (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
D.1 Phagenvektoren
D.2 Plasmidvektoren
D.3 M13-Vektoren: Doppel- und Einzelstrang-DNA
D.4 Phagemide, Cosmide und YACs: "unnatürliche" Vektoren
D.5 Bifunktionelle Vektoren
D.6 Vektoren zur Transformation von Eukaryotenzellen
D.7 Expression klonierter Gene
E Klonierungstechniken (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
E.1 Herstellung von DNA-Bibliotheken
F Nachweis von DNA, RNA und Protein (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
F.1 Sonden zum Nachweis spezifischer Nucleinsäuren
F.2 Nachweis spezifischer Nucleinsäuren
F.3 Herstellung von Antikörpern
F.4 Nachweis von Proteinen mittels Antikörpern
G Nachweis und Kartierung von Genen auf der Ebene der DNA (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
G.1 Kartierung von DNA-Fragmenten und ihr Nachweis im Genom
G.2 Zuordnung klonierter DNA-Abschnitte zu Chromosomen
G.3 Von der Lokalisierung im Chromosom zur Koppelungsgruppe
G.4 Von der Koppelungsgruppe zur molekularen Genkarte
G.5 Systematische Genkartierung
G.6 Genom-Diagnostik
H Vom Gen zum Transkript (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
H.1 Transkribierte Regionen der DNA
H.2 Struktur der Transkripte
H.3 Nachweis seltener Transkripte
H.4 Visueller Nachweis von Transkripten in Zellpräparaten
I Vom Protein zur DNA und zurück (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
I.1 Bestimmung der Aminosäuresequenz eines Proteins
I.2 Von der DNA-Sequenz zum Protein
I.3 In-vitro-Transkription und -Translation
K Funktionale Analyse der Gene (zurück
zum Inhaltsverzeichnis)
K.1 Transgene Organismen
K.2 Eingrenzung cis-regulatorischer Elemente eines Gens
K.3 Bindestellen für Proteine in der DNA
K.4 Transiente und permanente Zelltransformation
K.5 Regulatorische Genbereiche und Chromatinstruktur
L Funktion «» Gen «» DNA-Klon: ein Kompendium
(zurück zum Inhaltsverzeichnis)
L.1 Vom Phänotyp zum Gen
L.2 Vom Protein zum Gen
L.3 Vom Genprodukt zum Phänotyp
L.4 Von der DNA zum Phänotyp
L.5 Gesetz zur Regelung der Gentechnik
L.6 Literatur zum Methodenteil
Register (zurück zum Inhaltsverzeichnis)
