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Ausführliche, gut verständliche Einführung in die Genetik für Studierende der Biologie und Medizin im Grundstudium sowie für Schüler*innen und interessierte Laien.

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Eine Einführung in die Genetik 1/ 2 Die chemischen Grundlagen 5/ 2.1 Was ist DNA? 6/ 2.1.1 Bausteine der DNA 6/ 2.1.2 Struktur der DNA und ihre Entdeckung 9/ 2.2 Was ist RNA? 11/ 2.2.1 Unterschiede zur DNA 12/ 2.2.2 Funktionen der RNA 12/ 2.3 Proteine 13/ 2.3.1 Proteine bestehen aus Aminosäuren 13/ 2.3.2 Peptide 15/ 2.3.3 Strukturen der Proteine 15/ 2.3.4 Was können Proteine alles? 16/ Literatur 17/ 3 Das Genom 19/ 3.1 Die Zelle - Grundlage des Lebens 20/ 3.1.1 Die Zellbiologie der Eukaryoten 21/ 3.1.2 Die Zellbiologie der Prokaryoten 22/ 3.2 Die grundlegende Struktur eines Genoms 22/ 3.2.1 Das Ploidie-Level 23/ 3.2.2 Die Domänen des Lebens und ihre Genome 25/ 3.3 Von Genomriesen und -zwergen 29/ 3.3.1 Das C-Wert-Paradoxon 31/ 3.3.2 Vor- und Nachteile großer Genome 33/ 3.4 Der Aufbau und die Organisation eukaryotischer Genome (am Beispiel Mensch) 33/ 3.4.1 Codierende DNA-Bereiche 34/ 3.4.2 Nichtcodierende, nichtrepetitive DNA-Bereiche 35/ 3.4.3 Nichtcodierende, repetitive DNA-Bereiche 35/ 3.5 Prokaryotische Genome im Vergleich 39/ 3.6 Die Morphologie und der Aufbau von Chromosomen 40/ 3.6.1 Eukaryotische Chromosomen 40/ 3.6.2 Prokaryotische Chromosomen 44/ 3.6.3 Besondere Chromosomen 45/ 3.7 Grundstruktur von Genen - Was ist ein Gen überhaupt? 47/ 3.7.1 Prokaryotische Gene 47/ 3.7.2 Eukaryotische Gene 49/ 3.8 Genome sind dynamisch und entsprechen nicht dem Proteom 50/ Literatur 54/ 4 Der Zellzyklus 55/ 4.1 Die Abschnitte des Zellzyklus 56/ 4.1.1 Die Interphase 57/ 4.1.2 Die Mitose 59/ 4.1.3 Cytokinese 61/ 4.1.4 Die Meiose 61/ 4.1.5 Ein Vergleich von Meiose und Mitose 64/ 4.2 Die Zellzykluskontrolle 65/ 4.2.1 Zykline und Zyklin-abhängige Kinasen 65/ 4.3 Die Rekombination durch Crossing-over 67/ Literatur 69/ / 5 Die Replikation 71/ 5.1 Die Theorien zum Mechanismus der DNA-Replikation 72/ 5.1.1 Die konservative Replikation 72/ 5.1.2 Die semi-konservative Replikation 73/ 5.1.3 Die dispersive Replikation 73/ 5.1.4 Die Bestätigung des semi-konservativen Mechanismus 73/ 5.2 Der Ablauf der DNA-Replikation 74/ 5.2.1 Die Replikation bei Eukaryoten 74/ 5.2.2 Eukaryotische DNA-Polymerasen 77/ 5.2.3 Die Replikation bei Prokaryoten - die Theta (¿)-Replikation 80/ 5.2.4 Die Rolling circle/Sigma (¿)-Replikation 82/ Weiterführende Literatur 84/ 6 Die Transkription 85/ 6.1 Orientierung und wichtige Begriffe der Transkription 86/ 6.2 Die Transkription bei Prokaryoten 90/ 6.2.1 Der Aufbau prokaryotischer Promotoren 91/ 6.2.2 Die RNA-Polymerase und ihre Interaktion mit der DNA 91/ 6.2.3 Der Ablauf der Transkription bei Prokaryoten 92/ 6.2.4 Die Regulation der Transkription bei Prokaryoten 92/ 6.2.5 Das Operon-Modell 93/ 6.3 Die Transkription bei Eukaryoten 95/ 6.3.1 Der Aufbau eukaryotischer Promotoren 95/ 6.3.2 Die Transkriptionsfaktoren 96/ 6.3.3 Der Ablauf der Transkription bei Eukaryoten 97/ 6.3.4 Die Prozessierung der Prä-mRNA 98/ 6.3.5 Die Regulation der Transkription bei Eukaryoten 105/ 6.4 Ein Vergleich der Transkription bei Pro- und Eukaryoten 105/ Literatur 107/ 7 Die Translation 109/ 7.1 Das Ablesen der mRNA 110/ 7.1.1 Die mRNA wird in Basentripletts decodiert 111/ 7.1.2 Die Code-Sonne 111/ 7.1.3 Das Leseraster 112/ 7.2 tRNAs bringen die benötigten Aminosäuren zur mRNA 113/ 7.2.1 Transfer-RNAs 113/ 7.2.2 Aminoacyl-tRNA-Synthetasen beladen die tRNAs mit Aminosäuren 114/ 7.2.3 Die Bindung von tRNAs an die mRNA 116/ 7.2.4 Die Wobble-Position 117/ 7.3 Ribosomen als Werkbänke der Translation 117/ 7.3.1 Der Aufbau von Ribosomen ¿ Unterschiede bei Pro- und Eukaryoten 118/ 7.4 Der Ablauf der Translation 120/ 7.4.1 Die Initiation: Start der Translation 120/ 7.4.2 Die Elongation: Aminosäuren werden zu einer Polypeptidkette verknüpft 125/ 7.4.3 Die Termination: Stoppcodons und Release-Faktoren 129/ 7.5 Vom Leben und Sterben der Proteine 130/ Literatur 133/ 8 Die Regulation der Genexpression 135/ 8.1 Die Genregulation bei Prokaryoten 136/ 8.1.1 Die Regulation dauerhaft aktiver und induzierbarer Gene 138/ 8.1.2 Das Operon-Modell am Beispiel des Laktose-Operons 138/ 8.1.3 Der Attenuationsmechanismus des Tryptophan-Operons 141/ 8.1.4 Weitere Mechanismen der Genregulation: Untranslated regions und kleine RNAs 142/ / 8.2 Die Genregulation bei Eukaryoten 146/ 8.2.1 Die transkriptionelle Regulation 146/ 8.2.2 Die Regulation auf der Ebene der Prä-mRNA: die alternative Prozessierung 154/ 8.2.3 Lange nichtcodierende eukaryotische RNAs 164/ 8.2.4 Kleine nichtcodierende eukaryotische RNAs: RNA-Interferenz 166/ 8.3 Signalkaskaden, Netzwerke und Zellkommunikation 167/ 8.3.1 Die Chemotaxis und Quorum Sensing bei Einzellern 168/ 8.3.2 Die Entwicklung und Organisation vielzelliger Körper 170/ Literatur 175/ 9 Evolution, Mutationen und Reparatur 177/ 9.1 Die Mechanismen der Evolution 178/ 9.1.1 Die natürliche Selektion 179/ 9.1.2 Die Umwelt beeinflusst die Evolution 180/ 9.1.3 Der horizontale Gentransfer 182/ 9.1.4 Die genetischen Faktoren: Was Gene mit der natürlichen Selektion verbindet 184/ 9.2 Mutationen sind die Grundlage der genetischen Veränderung 186/ 9.2.1 Die induzierten Mutationen 188/ 9.2.2 Die Genommutationen 191/ 9.2.3 Die Chromosomenmutationen 196/ 9.2.4 Genmutationen 203/ 9.2.5 Mutationen und ihr Phänotyp 207/ 9.2.6 Mutationen in somatischen Zellen und in Keimbahnzellen 208/ 9.3 Die Reparaturmechanismen von Zellen 208/ 9.3.1 Die direkte Einzelstrangreparatur 209/ 9.3.2 Die Doppelstrangbruchreparatur 212/ 9.4 Künstliche Mutagenese 214/ Literatur 216/ 10 Die Klassische Genetik 219/ 10.1 Die Erb(s)en Mendels 220/ 10.2 Die Mendel¿sche Genetik 221/ 10.2.1 Die 1. und 2. Mendel'sche Regel: der monohybride Erbgang 221/ 10.2.2 Das Punnet-Quadrat - und wie man eins macht 224/ 10.2.3 Die 3. Mendel¿sche Regel: der dihybride Erbgang 225/ 10.3 Ausnahmen von Mendels Regeln ¿ oder schlicht die etwas realere Welt 227/ 10.3.1 Der intermediäre Erbgang oder das Prinzip der unvollständigen Dominanz 227/ 10.3.2 Die Penetranz und die Expressivität 229/ 10.3.3 Die Epistasie 230/ 10.3.4 Die Polygenie und die Pleiotropie 232/ 10.3.5 Die Kodominanz und die Blutgruppen 232/ 10.3.6 Verschiedene Alleltypen 233/ 10.4 Stammbaumanalysen und die verschiedenen Erbgänge 234/ 10.4.1 Einige Tipps und Tricks 235/ 10.4.2 Bekannte Beispiele für Erbkrankheiten 238/ 10.5 Die Populationsgenetik 241/ 10.5.1 Das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht 241/ 10.5.2 Von der Gendrift 243/ Literatur 246/ 11 Die Bakterien- und Phagengenetik 247/ 11.1 Das bakterielle Genom 248/ 11.1.1 Plasmide - extrachromosomale Elemente 248/ 11.1.2 Die Konjugation 252/ 11.1.3 Die Transformation 254/ 11.1.4 Die Transduktion 256/ / 11.2 Die Genetik von Bakteriophagen 257/ 11.2.1 Das Vermehrungsprinzip von Phagen 258/ 11.2.2 Der Aufbau eines Bakteriophagen 259/ 11.2.3 Die Mutation, Komplementation und Rekombination bei Bakteriophagen 260/ Literatur 265/ 12 Molekularbiologische Methoden im Labor 267/ 12.1 Die Klonierung von DNA 268/ 12.1.1 Die Vektoren 268/ 12.1.2 Von Plasmiden 269/ 12.1.3 Die Restriktionsenzyme 271/ 12.1.4 Die DNA-Ligation durch DNA-Ligasen 274/ 12.1.5 Die Identifikation klonierter DNA 274/ 12.2 Die Polymerasekettenreaktion 277/ 12.2.1 Das Prinzip der PCR 277/ 12.2.2 Das Protokoll einer Standard-PCR 279/ 12.2.3 Der Anwendungsbereich der PCR 280/ 12.3 Die Reverse-Transkriptase-Polymerasekettenreaktion 280/ 12.3.1 Die quantitative Reverse Transkriptase-PCR 281/ 12.4 Die Synthese von Oligonukleotiden 282/ 12.5 Die Konstruktion von DNA-Bibliotheken 283/ 12.5.1 Das Anlegen einer genomischen DNA-Bank 284/ 12.5.2 Von cDNA-Bibliotheken 284/ 12.6 Die Agarosegelelektrophorese 285/ 12.6.1 Die Durchführung der Agarosegelelektrophorese 285/ 12.7 Die Sequenzierung von DNA 287/ 12.7.1 Das Prinzip der Sanger-Sequenzierung 288/ 12.7.2 Das Next Generation Sequencing 291/ 12.8 Transfersysteme für Nukleinsäuren 294/ 12.8.1 Der Transfer von DNA ¿ der Southern Blot 294/ 12.8.2 Der Transfer von RNA ¿ der Northern Blot 295/ 12.9 In-situ-Hybridisierung 296/ Weiterführende Literatur 298/ 13 Die Epigenetik 299/ 13.1 Die Rolle der Epigenetik in der Genexpression 301/ 13.1.1 Epigenetik und Stammzellen 301/ 13.2 Die Werkzeuge der Epigenetik 302/ 13.2.1 Methylierung von DNA 303/ 13.2.2 Modifizierung von Histonen 305/ 13.2.3 RNA-Interferenz 308/ 13.3 Umwelteinfluss und Vererbung der Epigenetik 312/ 13.3.1 Einfluss der Umwelt auf den epigenetischen Code 312/ 13.3.2 Imprinting 315/ 13.4 Weitere Beispiele und Bedeutung der Epigenetik 318/ 13.4.1 Abwehr viraler DNA/RNA 318/ 13.4.2 Aufrechterhaltung der Chromosomenstruktur 319/ 13.4.3 Einfluss auf DNA-Reparatur-Mechanismen 320/ 13.4.4 Epigenetik und Krebs 321/ 13.4.5 Dosiskompensation: X-Chromosom-Inaktivierung 323/ Literatur 327/ 14 Genetik in der Kontroverse: Gentechnik, Biotechnologie und Ethik 329/ 14.1 Die Öffentlichkeit - eine Bestandsaufnahme 330/ 14.1.1 Die Genetik in den Medien 330/ /14.2 Ein Überblick über die Anwendungen der Genetik 331/ 14.2.1 Die Methoden der Gentechnik: von der Mutagenese zum genome-editing 332/ 14.2.2 Die Gentechnik in der Biotechnologie 334/ 14.2.3 Weitere Genetik-basierte Verfahren 340/ 14.3 Die Genetik und die (Gen)-Ethik 344/ 14.3.1 Das Problem mit dem Klonen 345/ 14.3.2 Ethische Bedenken bei genetischen Analyseverfahren 345/ 14.3.3 Ethische Bedenken an der Gentechnik 346/ 14.4 Schlusswort - Die Zukunft der Genetik 351/ Literatur 353/ Serviceteil/ Glossar 356/ Stichwortverzeichnis 375