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Dieser Titel bietet einen umfassenden Überblick über die Molekularbiologie und erklärt alles, was mit Genomik und Proteomik zu tun hat; geeignet für die Oberstufe sowie für Studium und Arbeit im medizinischen Bereich.

 

 

Aus dem Inhalt:

Über die Autorin 9 / Über die Fachkorrektorin 9 / Einführung 21 / Über dieses Buch 21 / Konventionen in diesem Buch 22 / Was Sie nicht lesen müssen 22 / Törichte Annahmen über den Leser 23 / Wie dieses Buch aufgebaut ist 23 / Teil I: Molekularbiologisches Grundwissen 23 / Teil II: Das Werkzeug des Molekularbiologen 24 / Teil III: Genomik - die Arbeit mit genetischem Material 24 / Teil IV: Proteomik - die Arbeit mit den Genprodukten 24 / Teil V: Molekularbiologie im Alltag 24 / Teil VI: DerTop-Ten-Teil 24 / Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 25 / Wie es weitergeht 25 // TEIL! / MOLEKULARBIOLOGISCHES GRUNDWISSEN 27 / Kapitel 1 / Was Molekularbiologie überhaupt ist 29 / Was geht uns Molekularbiologie an? 29 / Genetik + Biochemie = Molekularbiologie 30 / Molekularbiologie im »engen« Sinne: Nukleinsäuren und Proteine 34 / Die DNA: Molekül der Vererbung 34 / Die RNA: Kleine Schwester der DNA 35 / Die Proteine: Perlenketten aus Aminosäuren 35 / Molekularbiologie im »weiten« Sinne: Weitere Moleküle 36 / Kapitel 2 / Grundlagen der Molekularbiologie 39 / Aufbau der Zelle in Kürze 39 / DNA-Verstecke in der eukaryotischen Zelle 42 / RNA geht ihren eigenen Weg 43 / Chromosomen sind Träger der Gene 44 / Gene und Genstruktur 46 / Der Fluss genetischer Information 47 / Ein Gen - ein Protein - eine Eigenschaft 48 / Die DNA als Träger genetischer Information 49 / RNA als Übersetzerin genetischer Information 49 / Proteine bestimmen die Vielfalt des Lebens 50 // Kapitel 3 / DNA - das Molekül des Lebens 53 / DNA-Chemie oder warum eine (Nuklein-)Säure aus Basen aufgebaut ist 53 / Grundbaustein Nummer eins: Die Basen 55 / Grundbaustein Nummer zwei: Der Zucker 56 / Grundbaustein Nummer drei: Der Phosphatrest 58 / Die Hälfte des DNA-Moleküls: Der Einzelstrang 59 / Die Doppelhelix und etwas DNA-Physik 60 / DNA-Wendeltreppe mit großen und kleinen Furchen 62 / Chemische und physikalische Eigenschaften - oder was die / DNA für ein Typ ist 63 / Von Ränkespielen und Intrigen - oder wie man die DNA entdeckte 65 / Kapitel 4 / RNA - Transportunternehmen für genetische Information 69 / Nur ein kleines bisschen anders als DNA 69 / Ribose oder Sauerstoff macht aktiv 70 / Uracil ist das Thymin der RNA 70 / Einzelsträngigkeit macht RNA flexibel 71 / Das RNA-Molekül ist vielseitig einsetzbar 71 / Transkription: Aus DNA mach RNA 73 / Ein bisschen anders als andere: Retroviren 76 / Kapitel 5 / Lebewesen sind aus Proteinen gemacht 79 / Der genetische Code 79 / Die Code-Sonne: Hilfsmittel zum Entschlüsseln 81 / Degeneration ist halb so schlimm 82 / Proteine sind Perlenketten aus Aminosäuren 83 / Aminosäuren halten über Peptidbindungen zusammen 86 / Nur gefaltet aktiv: Von der Primär- zur Quartärstruktur 87 / Zu Besuch in einer Proteinfabrik 88 / Die Translation: Aus RNA wird Protein 89 / Genexpression: Alles unter Kontrolle! 91 // TEIL II / DAS WERKZEUG DES MOLEKULARBIOLOGEN 95 / Kapitel 6 / Die Hardware des Molekularbiologen 97 / Die Grundausrüstung: Pipette und Co 97 / Das Laborkarussell und andere Geräte 100 / Keine Angst vor großen (und teuren) Geräten 105 / Ordnung ist das halbe (Molekularbiologen-)Leben 107 / Das Labor: Rumpelkammer oder Hochsicherheitstrakt? 110 / Molekularbiologen arbeiten in Sicherheitsstufen 111 / Weg damit: Wie man biologische Abfälle entsorgt 112 / Alternativen zum Gift 112 / Biohacking: Das Labor in der eigenen Garage 113 / Kapitel 7 / Bakterien - die fleißigen Helfer des Molekularbiologen 115 / Wie man sich ein Bakterium hält 116 / Das Medium macht's 117 / Kuschelig muss es sein 118 / Molekularbiologie - undenkbar ohne Helfer 119 / Klonieren ist nicht Klonen, nur ein bisschen 120 / Das Bakterium als Bioreaktor 122 / Das Bakterium als Werkzeuglieferant 123 / Welche Bakterien nehme ich? 124 / Kapitel 8 / Das Virus - der Kuckuck unter den Helfern 127 / Ein Virus ist kein lebender Helfer, oder? 128 / Viren fangen mit sich allein nichts an 128 / Was bei einer Infektion passiert 129 / Wie der Molekularbiologe den Kuckuck nutzt 132 / Klonieren - das Wunsch-Gen isolieren 132 / Gentherapie - Taxi in die Zelle, bitte! 133 / Welches Virus nehme ich? 134 / Kapitel 9 / Enzyme - die Handwerker des Molekularbiologen 139 / Ohne Enzym läuft gar nichts 139 / Handwerker und Werkzeug zugleich 140 / Runter mit der Aktivierungsenergie 141 / Manche mögen's heiß, andere überhaupt nicht 142 / Des Molekularbiologen Lieblinge - ein Überblick 143 / Die Schere 144 / Der Klebstoff 149 / Die Zerstörer 151 / Das Arbeitstier 152 / Ist teurer immer besser? 154 / Kapitel 10 / Vektoren - die nützlichen Transporter 155 / Vektoren nehmen DNA-Moleküle mit 155 / Plasmide - die Minis unter den Vektoren 156 / Phagen - die Anhänger unter den Vektoren 158 / Cosmide - die Kombis unter den Transportern 158 / Künstliche Chromosomen - die Schwertransporter 159 // Kapitel 11 / Nukleinsäuren für alle Fälle: Synthetische Oligonukleotide 161 / DNA und RNA auf Bestellung 161 / So wird's gemacht 162 / Oligos als Primer für PCR und Sequenzierung 163 / Oligos als Sonden für Hybridisierungen 165 / Mit Oligos die Herstellung krank machender Proteine blockieren 165 / Kapitel 12 / Lasst Roboter an die Bench: Laborautomation 169 / Automation in der Molekularbiologie - wozu? 170 / Automation für Arme 171 / Laborautomatisierung für »Normalos« 173 / Die Edelvariante der Laborautomatisierung 174 / Zukunftsvision: Mobile Roboterschwärme 176 // TEIL III / GENOMIK - DIE ARBEIT MIT GENETISCHEM MATERIAL 177 / Kapitel 13 / Molekularbiologische Standardmethoden: Die muss man können 179 / Wie man Nukleinsäure aus Zellen isoliert 179 / Die Extraktion genomischer DNA 181 / DNA-Isolierung aus Plasmiden: Maxi- und Minipräp 182 / Die Isolierung von Phagen-DNA 184 / Die RNA-Isolierung 186 / Wie Sie die Konzentration von Nukleinsäuren bestimmen 189 / Wie man's macht: Doppelsträngige DNA 189 / Wie man's macht: Oligos und RNA 191 / Wie man's macht: Den »Schmutz« bestimmen 191 / Nukleinsäure isoliert - und dann? 192 / Wie man Nukleinsäuren manipuliert 192 / Fang mich auf, Membran: DNA und RNA blotten 194 / Ab in den Süden: Der Southern Blot 195 / Auf in den Norden: Der Northern Blot 197 / Suche Partner für gemeinsame Bindung: Die Hybridisierung 198 / Aus RNA mach cDNA: Die reverse Transkription 201 / Kapitel 14 / Die Elektrophorese - Wettlauf der Nukleinsäuren 205 / Wie die Nukleinsäure zum Pluspol wandert 206 / Für Anfänger: Die Agarose-Gelelektrophorese 208 / Einmal Farbe für die Nukleinsäure, bitte! (Teil 1) 211 / Für Fortgeschrittene: Die Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE) 214 / Farbe und Co für die Nukleinsäure (Teil 2) 217 / RNA - ein Spezialfall? 218 / Nukleinsäuren getrennt - was dann? 218 / Für Leute mit Geld, vielen Proben oder wenig Zeit: Die Kapillar-Gelelektrophorese 220 / Noch winziger für Leute mit noch weniger Zeit: Die Mikrochip-Elektrophorese 222 / Kapitel 15 / Die Polymerase-Kettenreaktion PCR - Kopierer für Nukleinsäuren 223 / (Fast) Alles dreht sich um die PCR 223 / Was man alles braucht: Oligos, Arbeitstiere und mehr 224 / Wie es funktioniert: Trennen, binden und kopieren 228 / PCR und dann? 232 / PCR noch raffinierter 236 / Verschachtelt: Die nested PCR 236 / Mehrere auf einmal: Die Multiplex-PCR 236 / Mit RNA gemacht: Die reverse Transkriptase-PCR (RT-PCR) 237 / Live dabei: Die Real-Time-PCR 238 / Zufällig: RAPD und Kollegen 240 / Kapitel 16 / Klonieren: Einmal schneiden, kleben und vervielfältigen, bitte! 243 / Massenhafte DNA-Vermehrung 244 / Klonierung zum Ersten: Die Kopiervorlage 245 / Klonierung zum Zweiten: Der Vektor 248 / Klonierung zum Dritten: Die Ligation 250 / Klonierungzum Vierten: Die Transformation 251 / Klonierung zum Fünften: Selektion und Vermehrung 252 / Aufbewahrungsinstitut für Gene: Die Genbank 254 / Das komplette Genom als Genbank 255 / Mitten aus dem Leben: Die cDNA-Bank 255 / Kapitel 17 / Sequenzanalyse: Den Nukleinsäure-Code übersetzen 257 / Der direkte Weg: Die Sequenzierung 258 / Die Sanger-Methode: Kettenabbruch macht's möglich 258 / Die Maxam-Gilbert-Methode: Spaltung statt Abbruch 268 / Next Generation Sequencing: Schneller, günstiger und mehr im Ultrahochdurchsatz 268 / Der indirekte Weg: Unterschiede entdecken ohne Sequenzierung 271 / RFLP: Der Schnitt macht den Unterschied 271 / SSCP: Ja, wo laufen sie denn? 273 / Repetitive DNA: Der Unterschied steckt im Müll 275 / Snips: Klein, aber oho! 282 / Alles mini oder was: Wie man Snips untersucht 283 / Die Genkarte: Eine Landkarte fürs Erbgut 285 / Die genetische Kartierung: Zusammen oder getrennt? 286 / Die physikalische Kartierung: Chromosom gesucht 290 / Kapitel 18 / Auf der Suche nach dem Sinn: Der Weg zur Genfunktion 293 / Genexpressionsstudien: Wie aktiv ist das Gen? 294 / Das »Wie viel«: Quantitative Genexpressionsanalyse 294 / Scharf auf Einzelstränge: Nuklease-S1-Analyse und Ribonuclease Protection Assay 295 / Das »Wo«: Qualitative Genexpressionsanalyse 297 / Expressionsstudien auf Fingernagelgröße: Microarrays 298 / Genexpression live untersuchen: Mach mir das Protein! 300 / Transfektion: Wie das Gen in die Zelle kommt 301 / Öfter mal was Neues: Die Mutagenese 302 / So wird's gemacht: Das Erbgut verändern 303 / Gen abgeschaltet: Knock-out-Mäuse 304 / Fremdgegangen: Transgene Organismen 307 / Laterne fürs Gen: Das Green Fluorescent Protein GFP 308 / Kapitel 19 / Tintenkiller fürs Gen: Genome Editing 311 / Zinkfingernukleasen: Mutagenese per Designerenzym 312 / Mit TALENs ganz einfach zum Wunsch-Gen 313 / CRISPR-Cas9-System: Gene editieren für jedermann 315 / CRISPR als Bakterienwaffe 317 / So funktionierts: Genome Editing mit dem CRISPR-Cas9-System 319 / Scheren in unterschiedlichen Varianten 321 / Mögliche Anwendungen der Genschere 321 / Korrektur der kleinen Schwester: RNA-Editierung 323 // TEIL IV / PROTEOMIK - DIE ARBEIT MIT DEN GENPRODUKTEN 325 / Kapitel 20 / Mit den Genprodukten forschen: Proteine im Labor 327 / Proteomik - die Arbeit der Proteinfreunde 328 / Proteinanalytik: Das grundlegende Handwerkszeug des Proteomikers 331 / Die Proteinisolierung: Keine 08/15-Methode 332 / Die Menge bestimmen: Darfs ein bisschen Farbe sein? 338 / Riesenmoleküle handlich machen: Die Proteinspaltung 340 / Wettlauf der Proteine: Die Elektrophorese 341 / Proteinsequenzierung: Die Primärstruktur entschlüsseln 352 / Massenspektrometrie: Auch Proteine können fliegen 355 // Kapitel 21 / Beziehungstests für Biomoleküle: / Protein-Protein-Interaktionen erforschen 359 / Proteine - Freunde fürs Leben? 360 / Wie man Protein-Interaktionen untersucht 361 / Klassiker für Beziehungskisten: Das Yeast-Two-Hybrid-System 361 / Freunde machen Lichtsignale: Die FRET-Methode 364 / Partnerschaftstests im Miniformat: Proteinchips 365 // TEILV / MOLEKULARBIOLOGIE IM ALLTAG 367 / Kapitel 22 / Jedem das Seine: Personalisierte Medizin und Pharmakogenomik 369 / Was Pharmakogenomik ist 370 / Warum Menschen mit gleicher Krankheit verschieden auf gleiche Behandlungen reagieren 370 / Personalisierte Medizin durch Genotypisierung 374 / Kapitel 23 / Genchips und Co: Das molekularbiologische Minilabor 377 / Chips in verschiedenen Geschmacksrichtungen 378 / Beim Genchip machts die Wasserstoffbrücke 379 / Beim Proteinchip machts die Spezifität 381 / Kapitel 24 / Serviceunternehmen Zelle: Proteine auf Bestellung 383 / Molekülproduktion mit Hilfestellung: Rekombinante Proteine 384 / Insulinproduktion mit Bakterienhilfe 385 / Muteine: Künstliche Proteinvarianten 389 / Milliardenmarkt der rekombinanten Proteine 390 / Kapitel 25 / Molekularbiologie in Landwirtschaft und Ernährung 393 / Warum will man Tiere klonen? 394 / Gene Pharming: Medikamente aus Euter, Blatt und Co 398 / Transgene Tiere: Die Milch macht's 399 / Transgene Pflanzen: Grüne Pharmafabriken 400 / Xenotransplantationen: Tiere als Lebensretter für Schwerkranke? 401 / Genfood: Auf dem Weg zur Designernahrung 401 / Functional Food und Gentechnik 403 / Ist Genfood gefährlich? 403 / Nutrigenomik: Ernährungsplan nach Genprofil 406 / Bioethik: Was darf die Molekularbiologie? 409 / Beispiel aus der Bioethik: Gentechnisch veränderte Lebewesen 410 // TEIL VI / DER TOP-TEN-TEIL 413 / Kapitel 26 / Die zehn (plus vier) wichtigsten Standardlösungen des / Molekularbiologen 415 / Puffer: Ausgleich für den pH-Wert 415 / Ladepuffer für Elektrophoresegele 417 / Lösungen für die Hybridisierung 418 / Bakterienmedien: Nahrung für die Helfer 419 / Kapitel 27 / Zehn plus zwei nützliche Internetadressen für (angehende) Molekularbiologen 421 / Die offizielle Nobelpreis-Seite 422 / Pimpyour Brain 422 / Deutsches Referenzzentrum für Ethik in den Biowissenschaften 422 / Laborjournal online 422 / Medizinische und molekularbiologische Datenbanken 423 / Die Enzym-Seite 423 / Die European Molecular Biology Organisation 423 / Das National Center for Biotechnology Information 424 / Die wichtigste Proteindatenbank 424 / DNA from the Beginning 424 / DNA Learning Center des Cold Spring Harbor Laboratory 425 / Protokolldatenbank Bio-101 425 // Stichwortverzeichnis 427