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Nukleinsäuren und Proteine sind die Moleküle, auf denen sich jede Art von Leben gründet - vom einzelligen Bakterium bis zum ausgewachsenen Elefanten. Dieses Buch gibt Ihnen einen umfassenden Überblick über den Wissenschaftsbereich, der sich mit diesen Molekülen beschäftigt. Petra Neis-Beeckmann erklärt Ihnen verständlich und fundiert alles, was Sie über Genomik und Proteomik wissen müssen. Beginnend mit den genetischen und biochemischen Grundlagen, tauchen Sie ein in die Welt der DNA, RNA, Enzyme und Co. Aber auch für die praktische Arbeit im Labor bekommen Sie alles Wichtige an die Hand: So werden von PCR bis Sequenzanalyse alle wichtigen molekularbiologischen Methoden besprochen. Sie erfahren zudem was es mit CRISPR auf sich hat und auch welche Rolle die Molekularbiologie bei der Entwicklung der Corona-Impfstoffe spielte. (Verlagstext)

 

 

Aus dem Inhalt:

Über dieses Buch 23/ Konventionen in diesem Buch 24/ Was Sie nicht lesen müssen 24/ Törichte Annahmen über den Leser 25/ Wie dieses Buch aufgebaut ist 25/ Teil I: Molekularbiologisches Grundwissen 25/ Teil II: Das Werkzeug des Molekularbiologen 26/ Teil III: Genomik - die Arbeit mit genetischem Material 26 / Teil IV: Proteomik - die Arbeit mit den Genprodukten 26 / Teil V: Molekularbiologie im Alltag 26/ Teil VI: Der Top-Ten-Teil 26/ Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 27/ Wie es weitergeht 27/ / TEIL I / MOLEKULARBIOLOGISCHES GRUNDWISSEN 29/ Kapitel 1/ Was Molekularbiologie überhaupt ist 31/ Was geht uns Molekularbiologie an? 31/ Genetik + Biochemie = Molekularbiologie 32/ Molekularbiologie im »engen« Sinne: Nukleinsäuren und Proteine 36 / Die DNA: Molekül der Vererbung 36/ Die RNA: Kleine Schwester der DNA 37/ Die Proteine: Perlenketten aus Aminosäuren 37/ Molekularbiologie im »weiten« Sinne: Weitere Moleküle 38/ Kapitel 2/ Grundlagen der Molekularbiologie 41/ Aufbau der Zelle in Kürze 41/ DNA-Verstecke in der eukaryotischen Zelle 44/ RNA geht ihren eigenen Weg 45/ Chromosomen sind Träger der Gene 46/ Gene und Genstruktur 48/ Der Fluss genetischer Information 49/ Ein Gen - ein Protein - eine Eigenschaft 50/ Die DNA als Träger genetischer Information 51/ RNA als Übersetzerin genetischer Information 51/ Proteine bestimmen die Vielfalt des Lebens 52/ Kapitel 3 / DNA: Das Molekül des Lebens 55/ DNA-Chemie oder warum eine (Nuklein-)Säure aus Basen aufgebaut ist 55 / Grundbaustein Nummer eins: Die Basen 57/ Grundbaustein Nummer zwei: Der Zucker 59/ Grundbaustein Nummer drei: Der Phosphatrest 60/ Die Hälfte des DNA-Moleküls: Der Einzelstrang 61/ Die Doppelhelix und etwas DNA-Physik 63/ DNA-Wendeltreppe mit großen und kleinen Furchen 65 / Chemische und physikalische Eigenschaften - oder was die DNA für ein Typ ist 66/ Von Ränkespielen und Intrigen - oder wie man die DNA entdeckte 68/ Kapitel 4 / RNA: Transportunternehmen für genetische Information 71/ Nur ein kleines bisschen anders als DNA 71/ Ribose oder Sauerstoff macht aktiv 72/ Uracil ist das Thymin der RNA 72/ Einzelsträngigkeit macht RNA flexibel 73/ Das RNA-Molekül ist vielseitig einsetzbar 73/ Transkription: Aus DNA mach RNA 75/ Ein bisschen anders als andere: RNA-Viren 79/ Kapitel 5 / Lebewesen sind aus Proteinen gemacht 81/ Der genetische Code 81/ Die Code-Sonne: Hilfsmittel zum Entschlüsseln 83/ Degeneration ist halb so schlimm 84/ Proteine sind Perlenketten aus Aminosäuren 85/ Aminosäuren halten über Peptidbindungen zusammen 89 / Nur gefaltet aktiv: Von der Primär- zur Quartärstruktur 89/ Zu Besuch in einer Proteinfabrik 91/ Die Translation: Aus RNA wird Protein 92/ Genexpression: Alles unter Kontrolle hier! 93/ / TEIL II / DAS WERKZEUG DES MOLEKULARBIOLOGEN 97/ Kapitel 6 / Die Hardware des Molekularbiologen 99/ Die Grundausrüstung: Pipette und Co 99/ Das Laborkarussell und andere Geräte 102/ Keine Angst vor großen (und teuren) Geräten 108/ Ordnung ist das halbe (Molekularbiologen-)Leben 110/ Das Labor: Rumpelkammer oder Hochsicherheitstrakt? 112/ Molekularbiologen arbeiten in Sicherheitsstufen 113/ Weg damit: Wie man biologische Abfälle entsorgt 114/ Umweltsünder Labor 115/ Alternativen zum Gift 116/ Biohacking: Das Labor in der eigenen Garage 116/ Kapitel 7/ Bakterien: Die fleißigen Helfer des Molekularbiologen 119/ Wie man sich ein Bakterium hält 120/ Das Medium macht's 121/ Kuschelig muss es sein 122/ Molekularbiologie - undenkbar ohne Helfer 123/ Klonieren ist nicht Klonen, nur ein bisschen 124/ Das Bakterium als Bioreaktor 126/ Das Bakterium als Werkzeuglieferant 127/ Welche Bakterien nehme ich? 128/ Kapitel 8 / Das Virus: Der Kuckuck unter den Helfern 131/ Ein Virus ist kein lebender Helfer - oder doch? 132/ Viren fangen mit sich allein nichts an 132/ Was bei einer Infektion passiert 133/ Wie der Molekularbiologe den Kuckuck nutzt 136/ Klonieren - das Wunsch-Gen isolieren 137/ Gentherapie - Taxi in die Zelle, bitte! 137/ Welches Virus nehme ich? 138/ Kapitel 9 / Enzyme: Die Handwerker des Molekularbiologen 143/ Ohne Enzym läuft gar nichts 143/ Handwerker und Werkzeug zugleich 144/ Runter mit der Aktivierungsenergie 145/ Manche mögen's heiß, andere überhaupt nicht 146/ Des Molekularbiologen Lieblinge - ein Überblick 147/ Die Schere 147/ Der Klebstoff 153/ Die Zerstörer 155/ Das Arbeitstier 156/ Ist teurer immer besser? 158/ Kapitel 10/ Vektoren: Die nützlichen Transporter 159/ Vektoren nehmen DNA-Moleküle mit 159/ Plasmide - die Minis unter den Vektoren 160/ Phagen - die Anhänger unter den Vektoren 162/ Cosmide - die Kombis unter den Transportern 162/ Künstliche Chromosomen - die Schwertransporter 163/ Kapitel 11 / Nukleinsäuren für alle Fälle: Synthetische / Oligonukleotide 165/ DNA und RNA auf Bestellung 165/ So wird's gemacht 166/ Oligos als Primer für PCR und Sequenzierung 167/ Oligos als Sonden für Hybridisierungen 169/ Mit Oligos die Herstellung krank machender Proteine blockieren 170/ Kapitel 12 / Lasst Roboter an die Bench: Laborautomation 173/ Automation in der Molekularbiologie - wozu? 174/ Automation für Arme 175/ Laborautomatisierung für »Normalos« 177/ Die Edelvariante der Laborautomatisierung 178/ Zukunftsvision: Mobile Roboterschwärme 180/ / TEIL III / GENOMIK: DIE ARBEIT MIT GENETISCHEM MATERIAL 181/ Kapitel 13/ Molekularbiologische Standardmethoden: Die muss / man können 183/ Wie man Nukleinsäure aus Zellen isoliert 183/ Die Extraktion genomischer DNA 185/ DNA-Isolierung aus Plasmiden: Maxi- und Minipräp 186/ Die Isolierung von Phagen-DNA 188/ Die RNA-Isolierung 190/ Wie Sie die Konzentration von Nukleinsäuren bestimmen 193 / Wie man's macht: Doppelsträngige DNA 194/ Wie man's macht: Oligos und RNA 195/ Wie man's macht: Den »Schmutz« bestimmen 195/ Nukleinsäure isoliert - und dann? 196/ Wie man Nukleinsäuren manipuliert 196/ Fang mich auf, Membran: DNA und RNA blotten 199/ Ab in den Süden: Der Southern Blot 199/ Auf in den Norden: Der Northern Blot 201/ Suche Partner für gemeinsame Bindung: Die Hybridisierung 202 / Aus RNA mach cDNA: Die reverse Transkription 205/ Kapitel 14 / Die Elektrophorese: Wettlauf der Nukleinsäuren 209/ Wie die Nukleinsäure zum Pluspol wandert 210/ Für Anfänger: Die Agarose-Gelelektrophorese 212/ Einmal Farbe für die Nukleinsäure, bitte! (Teil 1) 215/ Für Fortgeschrittene: Die Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE) 218 / Farbe und Co. für die Nukleinsäure (Teil 2) 221/ RNA - ein Spezialfall? 222/ Nukleinsäuren getrennt - was dann? 222/ Für Leute mit Geld, vielen Proben oder wenig Zeit: Die / Kapillar-Gelelektrophorese 225/ Noch winziger für Leute mit noch weniger Zeit: Die / Mikrochip-Elektrophorese 226/ Kapitel 15 / Die Polymerase-Kettenreaktion PCR - Kopierer für / Nukleinsäuren 227/ (Fast) Alles dreht sich um die PCR 227/ Was man alles braucht: Oligos, Arbeitstiere und mehr 228 / Wie es funktioniert: Trennen, binden und kopieren 232/ PCR und dann? 236/ PCR noch raffinierter 239/ Verschachtelt: Die Nested PCR 240/ Mehrere auf einmal: Die Multiplex-PCR 240/ Mit RNA gemacht: Die Reverse Transkriptase-PCR (RT-PCR) 241 / Live dabei: Die Real-Time-quantitative-PCR (qPCR) 241/ Zufällig: RAPD und Kollegen 243/ Ein bisschen anders: Die digitale PCR (dPCR) 245/ Kapitel 16 / Klonieren: Einmal schneiden, kleben und vervielfältigen, / bitte! 247/ Massenhafte DNA-Vermehrung 248/ Klonierung zum Ersten: Die Kopiervorlage 249/ Klonierung zum Zweiten: Der Vektor 252/ Klonierung zum Dritten: Die Ligation 254/ Klonierung zum Vierten: Die Transformation 255/ Klonierung zum Fünften: Selektion und Vermehrung 256 / Aufbewahrungsinstitut für Gene: Die Genbank 258/ Das komplette Genom als Genbank 259/ Mitten aus dem Leben: Die cDNA-Bank 259/ Kapitel 17 / Sequenzanalyse: Den Nukleinsäure-Code übersetzen 261/ Der direkte Weg: Die Sequenzierung 262/ Die Sanger-Methode: Kettenabbruch macht's möglich 262 / Die Maxam-Gilbert-Methode: Spaltung statt Abbruch 272 / Next Generation Sequencing: Schneller, günstiger und mehr im / Ultrahochdurchsatz 272/ Der indirekte Weg: Unterschiede entdecken ohne Sequenzierung 275 / RFLP: Der Schnitt macht den Unterschied 276/ SSCP: Ja, wo laufen sie denn? 278/ Repetitive DNA: Der Unterschied steckt im Müll 280/ Snips: Klein, aber oho! 286/ Alles mini oder was: Wie man Snips untersucht 288/ Die Genkarte: Eine Landkarte fürs Erbgut 290/ Die genetische Kartierung: Zusammen oder getrennt? 291 / Die physikalische Kartierung: Chromosom gesucht 295/ Kapitel 18/ Auf der Suche nach dem Sinn: Der Weg zur Genfunktion 299/ Genexpressionsstudien: Wie aktiv ist das Gen? 300/ Das »Wieviel«: Quantitative Genexpressionsanalyse 300/ Scharf auf Einzelstränge: Nuklease-S1 -Analyse und Ribonuclease / Protection Assay 301/ Das »Wo«: Qualitative Genexpressionsanalyse 303/ Expressionsstudien auf Fingernagelgröße: Microarrays 304 / Genexpression live untersuchen: Mach mir das Protein! 306/ Transfektion: Wie das Gen in die Zelle kommt 308/ Öfter mal was Neues: Die Mutagenese 309/ So wird's gemacht: Das Erbgut verändern 309/ Gen abgeschaltet: Knock-out-Mäuse 310/ Fremdgegangen: Transgene Organismen 313/ Laterne fürs Gen: Das Green Fluorescent Protein GFP 315 / Epigenomik: Den »zweiten« genetischen Code untersuchen 316 / Chemische Blockade: Epigenetische Schalter 317/ Kapitel 19 / Tintenkiller fürs Gen: Genome Editing 321/ Zinkfingernukleasen: Mutagenese per Designerenzym 322/ Mit TALENs ganz einfach zum Wunsch-Gen 323/ CRISPR-Cas9-System: Gene editieren für jedermann 325/ CRISPR als Bakterienwaffe 327/ So funktioniert's: Genome Editing mit dem CRISPR-Cas9-System 328 / Scheren in unterschiedlichen Varianten 331/ Mögliche Anwendungen der Genschere 331/ Korrektur der kleinen Schwester: RNA-Editierung 333/ / TEIL IV / PROTEOMIK: DIE ARBEIT MIT DEN GENPRODUKTEN 335/ Kapitel 20/ Mit den Genprodukten forschen: Proteine im Labor 337/ Proteomik: Die Arbeit der Proteinfreunde 338/ Proteinanalytik: Das grundlegende Handwerkszeug des Proteomikers 341 / Die Proteinisolierung: Keine 08/15-Methode 342/ Die Menge bestimmen: Darf’s ein bisschen Farbe sein? 348 / Riesenmoleküle handlich machen: Die Proteinspaltung 350 / Wettlauf der Proteine: Die Elektrophorese 352/ Proteinsequenzierung: Die Primärstruktur entschlüsseln 362 / Massenspektrometrie: Auch Proteine können fliegen 365 / Die KI macht's möglich: Proteine in 3D 368/ Kapitel 21/ Beziehungstests für Biomoleküle: Protein-Protein- / Interaktionen erforschen 371/ Proteine - Freunde fürs Leben? 372/ Wie man Protein-Interaktionen untersucht 373/ Klassiker für Beziehungskisten: Das Yeast-Two-Hybrid-System 373 / Freunde machen Lichtsignale: Die FRET-Methode 376/ Partnerschaftstests im Miniformat: Proteinchips 377/ Hightech für Beziehungstests 378/ / TEIL V / MOLEKULARBIOLOGIE IM ALLTAG 381/ Kapitel 22/ Jedem das Seine: Personalisierte Medizin und / Pharmakogenomik 383/ Was Pharmakogenomik ist 384/ Warum Menschen mit gleicher Krankheit verschieden auf gleiche / Behandlungen reagieren 384/ Personalisierte Medizin durch Genotypisierung 388/ Kapitel 23/ Genchips & Co.: Das molekularbiologische Minilabor 391/ Chips in verschiedenen Geschmacksrichtungen 392/ Beim Genchip macht's die Wasserstoffbrücke 393/ Beim Proteinchip macht's die Spezifität 395/ Kapitel 24/ Serviceunternehmen Zelle: Proteine auf Bestellung 397/ Molekülproduktion mit Hilfestellung: Rekombinante Proteine 398 / Insulinproduktion mit Bakterienhilfe 399/ Muteine: Künstliche Proteinvarianten 403/ Milliardenmarkt der rekombinanten Proteine 404/ Kapitel 25 / Medizin der allerneuesten Generation: Therapeutische / Nukleinsäuren und Gentherapien 407/ DNA- und RNA-Therapeutika: Ähnlich, aber oft doch ganz anders 408 / Welche Erbgut-Waffen gibt es? 409/ Antisense-Oligonukleotide: Die Feinde des Boten 409/ siRNA-Therapeutika: Die kleinen Störenfriede 411/ mRNA-Therapeutika: Die VIPs der Coronapandemie 413/ Therapie mit der Genschere 416/ Auf die Verpackung kommt es an 417/ Welche Verpackungsstrategien gibt es? 418/ Kapitel 26/ Molekularbiologie in Landwirtschaft und Ernährung 421/ Warum will man Tiere klonen? 422/ Gene Pharming: Medikamente aus Euter, Blatt & Co 426/ Transgene Tiere: Die Milch macht's 427/ Transgene Pflanzen: Grüne Pharmafabriken 428/ Xenotransplantationen: Tiere als Lebensretter für Schwerkranke? 429/ Genfood: Auf dem Weg zur Designernahrung 430/ Functional Food und Gentechnik 431/ Ist Genfood gefährlich? 432/ Nutrigenomik: Ernährungsplan nach Genprofil 434/ Bioethik: Was darf die Molekularbiologie? 438/ Beispiel aus der Bioethik: Gentechnisch veränderte Lebewesen 439/ Kapitel 27 / Synthetische Biologie: Biobasteln für Profis 443/ Was Synthetische Biologie genau ist, ist noch schwer zu sagen 444 / Künstliche Zellen, Organismen oder Viren - so wird's gemacht 445 / Wozu denn nun das Ganze? 449/ Künstliches um uns herum 449/ Darf man das denn überhaupt? 452/ / TEIL VI / DER TOP-TEN-TEIL 455/ Kapitel 28 / Die zehn (plus vier) wichtigsten Standardlösungen des / Molekularbiologen 457/ Puffer: Ausgleich für den pH-Wert 457/ Ladepuffer für Elektrophoresegele 459/ Lösungen für die Hybridisierung 460/ Bakterienmedien: Nahrung für die Helfer 461/ Kapitel 29 / Zehn plus zwei nützliche Internetadressen für / (angehende) Molekularbiologen 463/ Die offizielle Nobelpreis-Seite 464/ Pimpyour Brain 464/ Deutsches Referenzzentrum für Ethik in den Biowissenschaften 464 / Laborjournal Online 464/ Die Enzym-Seite 465/ Die European Molecular Biology Organisation 465/ Das National Center for Biotechnology Information 465/ Die wichtigste Proteindatenbank 466/ DNA from the Beginning 466/ DNA Learning Center des Cold Spring Harbor Laboratory 466 / Protokolldatenbank bio-protocol Exchange 467/ Learn.Genetics Virtual Labs 467/ Abbildungsverzeichnis 469/ Stichwortverzeichnis 475