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E-Book

Prüfungs-Trainer Genetik

Autor	Andreas Held
Verlag	Spektrum Akademischer Verlag
Erscheinungsjahr	2004
Seitenanzahl	201 Seiten
ISBN	9783827414731
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	18,00 EUR

Die Lebensversicherung für die Biologie-Prüfung

Sie haben Prüfungspanik und brauchen gedrucktes Valium? Dann nutzen Sie den Prüfungstrainer in den Tagen vor Ihrem großen Tag als roten Faden oder Notprogramm für die letzten Hürden. Diese Lebensversicherung hilft Ihnen,

- mit einem verlässlichen, autorisierten Kompendium die Stofffülle der Biologie zu beherrschen
- Essenzielles in kurzer Zeit möglichst effizient zu wiederholen oder abzuhaken und so
- einen letzten Sicherheits-Check durchzuführen.

Die Inhalte dieses Bandes basieren auf dem , herausgegeben von Katharina Munk, und ermöglichen durch zahlreiche Querverweise eine Vertiefung in Campbells Biologie. Sie sind so ausgewählt, dass sie den Kernbereich der Genetik breit abdecken.

Insgesamt umfasst diese Reihe 5 Bände. Diese lassen sich unabhängig voneinander nutzen. Die Themen sind:

- Mikrobiologie
- Biologie der Pflanzen
- Biologie der Tiere
- Genetik
- Biochemie und Zellbiologie

Der Autor

Andreas Held hat Biologie studiert und ist Übersetzer zahlreicher Biologie-Lehrbücher. Er ist somit als Kompilator dieser Reihe bestens prädestiniert.

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Leseprobe

3. Replikation der DNA (S. 36-37)

Vererbung beruht auf der Replikation der DNA-Doppelhelix gelernt (Campbell S. 99)

• Grundvoraussetzung für Wachstum und Vermehrung: Teilung von Zellen
• dabei Weitergabe der genetischen Information (in Form von DNA)
• Verdoppelung der DNA und Verteilung auf die Tochterzellen

3.1 Grundschema der Replikation

Bei der Replikation dienen vorhandene DNA-Stränge durch Basenpaarung als Matrizen für neue komplementäre Stränge gelernt (Campbell S. 345)

Replikation

• Verdopplung der DNA durch Erzeugung identischer Kopien
• erfolgt semikonservativ, semidiskontinuierlich und simultan
• komplementäre Basenpaarungen müssen fehlerfrei erfolgen (A mit T und G mit C)
• Enzyme arbeiten nur in einer Richtung entlang der Matrix und können Strang nur verlängern, nicht neu beginnen
• Stränge der DNA-Doppelhelix verlaufen antiparallel (entgegenge- setzte Leserichtung)
• entsprechend unterschiedliche Tochterstränge
• Replikation muss mit anderen Prozessen abgestimmt sein mögliche Modelle für die DNA-Replikation
• nach Basenpaarung (AT – 2 Wasserstoffbrücken, GC – 3 Wasserstoffbrücken) ergeben sich drei Möglichkeiten für die Verdopplung der DNA
• dispersives Modell: neue Doppelhelix entsteht aus zufälliger Abfolge von Eltern- und Tochterfragmenten
• konservatives Modell: elterliche Doppelhelix bleibt unverändert erhalten, neue wird vollkommen neu synthetisiert
• semikonservatives Modell: konnte experimentell nachgewiesen werden (s. u.)

3.1.1. Semikonservative Verdopplung

• Auftrennung des elterlichen DNA-Doppelstranges in zwei Matrizenstränge
• zu jedem Synthese eines komplementärer Stranges
• replizierte DNA-Doppelhelix besteht aus jeweils einem Eltern- und einem neuen Tochterstrang
• neue DNA-Doppelhelices sind identisch experimenteller Nachweis der semikonservativen Replikation
• durch Dichtezentrifugation (Meselson-Stahl-Experiment): Ermittlung der Anteile schwerer, halbschwerer und normaler DNA-Doppelhelices mithilfe der 14N/15N-Methode
• durch Autoradiografie: mithilfe von radioaktiv markierten Nucleotiden
• durch Antikörper.uoreszenz: nach Einbau von Bromdesoxyuridin

Inhaltsverzeichnis

Vorwort	6
Inhalt	8
1. Nucleinsäuren, Chromatin und Chromosomen	12
1.1 Das Erbmaterial: DNA	12
1.2 Bausteine der Nucleinsäuren	13
1.3 Bau der Nucleinsäuren	14
1.3.1 DNA-Doppelhelix	15
1.4 Eigenschaften von Nucleinsäuren	18
1.5 Organisation von prokaryotischer und eukaryotischer DNA	19
1.5.1 Prokaryotische DNA	19
1.5.2 Eukaryotische Chromosomen	20
1.6 Chromosomenanalyse	25
1.6.1 Cytogenetik	25
1.7 Ungewöhnliche Chromosomenformen	29
2. Struktur von Genomen	30
2.1 Organisation und Größe von Genomen	30
2.2 Virengenome	31
2.2.1 Bakteriophagen	32
2.2.2 Eukaryoten-Viren	33
2.3 Prokaryotengenome	34
2.3.1 Chromosom der Bacteria	35
2.3.2 Chromosom der Archaea	36
2.3.3 Transposons bei Prokaryoten	36
2.3.4 Plasmide	37
2.4 Eukaryotengenome	38
2.4.1 Kerngenom	38
2.4.2 Plasmon	43
2.5 Genomprojekte	45
3. Replikation der DNA	47
3.1 Grundschema der Replikation	47
3.1.1. Semikonservative Verdopplung	48
3.1.2 Semidiskontinuierliche Verdopplung	48
3.1.3 Simultane Verdopplung	49
3.2 Ablauf der Replikation	50
3.2.1 Erster Schritt: Replikationsinitiation	50
3.2.2 Zweiter Schritt: Replikationselongation	52
3.2.3 Dritter Schritt: Replikationstermination	53
3.3 Enzyme der Replikation	53
3.4 Replikation bei Prokaryoten	56
3.4.1 Ablauf der Replikation bei Bacteria	56
3.5 Replikation bei Viren	58
3.6 Replikation bei Eukaryoten	58
3.6.1 Ablauf der mitotischen Replikation	59
3.6.2 Replikation und Zellzyklus	60
4. Transkription	64
4.1 Allgemeine Prinzipien	64
4.2 Transkription bei Bacteria	67
4.2.1 Initiation der Transkription	67
4.2.2. Elongation der Transkription	68
4.2.3 Termination der Transkription	68
4.2.4 Prozessierung der RNA	69
4.3 Transkription bei Eukaryoten	69
4.3.1 Initiation	71
4.3.2 Elongation	71
4.3.3 Cotranskriptionale RNA-Prozessierung	71
4.3.4 Termination	73
4.3.5 RNA-Editing	73
4.4 Transkription bei Archaea	73
5. Translation	74
5.1 Der genetische Code	74
5.2 Die tRNA	76
5.3 Beladung der tRNA mit Aminosäuren	77
5.4 Ribosomen	78
5.5 Die drei Phasen der Translation	79
5.5.1 Translation bei Bacteria	79
5.5.2 Translation bei Eukaryoten	82
5.5.3 Translation bei Archaea	83
5.6 Proteinfaltung	83
5.7 Proteintargeting	84
5.8 Posttranslationale Proteinmodi.kation	85
5.9 Proteinabbau	85
6. Meiose	87
6.1 Bedeutung der Meiose	87
6.2 Die Phasen der Meiose	89
6.2.1 Prophase I	89
6.2.2 Prometaphase I und Metaphase I • Ausbildung des Spindelapparats •	92
6.2.3 Anaphase I	92
6.2.4 Telophase I und Interkinese	92
6.2.5 Prophase II bis Telophase II	92
6.3 Rearrangierte Chromosomen in der Meiose	93
6.3.1 Translokationen	93
6.3.2 Inversionen	95
6.3.3 Meiose ohne Chiasmabildung	95
7. Formalgenetik	96
7.1 Wichtige Grundbegriffe	96
7.1.1 Dominanz und Kodominanz	97
7.1.2 Schreibweisen in der Genetik	98
7.2 Probleme bei genetischen Analysen	99
7.3 Modellorganismen der Formalgenetik	101
7.4 Die Mendel-Regeln	101
7.4.1 Grundbegriffe bei Kreuzungsexperimenten	102
7.4.2 Erste Mendel-Regel (Uniformitätsregel)	103
7.4.3 Zweite Mendel-Regel (Spaltungsregel)	104
7.4.4 Dritte Mendel-Regel (Unabhängigkeitsregel)	105
7.5 Kopplung von Genen und Genkartierung	106
7.6 Geschlechtsgebundene Vererbung	108
7.7 Stammbaumanalyse	108
7.7.1 Autosomal dominanter Erbgang	109
7.7.2 Autosomal rezessiver Erbgang	110
7.7.3 X-chromosomal gebundene Vererbung	110
7.8 Formalgenetik an haploiden Organismen	111
7.9 Ausnahmen von den Mendel-Regeln	112
8. Rekombination	114
8.1 Homologe Rekombination	114
8.1.1 Die meiotische Rekombination	114
8.1.2 Die mitotische Rekombination	116
8.1.3 Die parasexuelle Rekombination bei Prokaryoten	116
8.1.4 Molekulare Grundlagen der Rekombination	117
8.2 Nicht-homologe Rekombination	119
8.2.1 Nicht-homologe sequenzspezi.sche Rekombination	120
8.2.2 Nicht-homologe unspezi.sche Rekombination	120
8.3 Transposons und Transposition bei Prokaryoten	121
8.4 Transposons und Transposition bei Eukaryoten	124
8.4.1 Transposition über ein Transposase-System	125
8.4.2 Transposition über reverse Transkription	125
8.5 Retroviren	127
8.5.1 Reverse Transkription	127
8.5.2 Tumorinduktion durch Retroviren	128
9. Mutation und Reparaturmechanismen	130
9.1 Mutationenstypen	130
9.1.1 Genmutationen	130
9.1.2 Chromosomenmutationen	132
9.1.3 Genommutationen	136
9.2 Spontane Mutationen: Häu.gkeit und Richtung	140
9.3 Ursachen von Mutationen	141
9.3.1 Zerfallsreaktionen von Nucleinsäuren	141
9.3.2 Fehlpaarungen (Mismatches)	142
9.3.3 Chemische Mutagenese	142
9.3.5 Strahleninduzierte Mutationen	143
9.3.6 Dynamische Mutationen	144
9.3.7 Mutationen durch „springende“ Gene	144
9.4 Reparatur von DNA-Schäden	145
9.4.1 Direkte Reparatur modi.zierter Basen	145
9.4.2 Basen-Excisions-Reparatur	146
9.4.3 Mismatch-Reparatur	146
9.4.4 Nucleotid-Excisions-Reparatur	146
9.4.5 Weitere Reparaturmechanismen	147
9.5 Suppression von Mutationen	148
10. Regulation der Genexpression	149
10.1 Allgemeine Prinzipien der Regulation	149
10.2 Regulation bei Bacteria	150
10.2.1 Erste Regulationsebene: DNA-Ebene	150
10.2.2 Zweite Regulationsebene: Transkription	151
10.2.3 Regulation auf Ebene der gekoppelten Transkription/Translation	157
10.2.4 Dritte Regulationsebene: posttranskriptionale Regulation	158
10.2.5 Vierte Regulationsebene: Translation	159
10.2.6 Fünfte Regulationsebene: posttranslationale Regulation auf Proteinebene	159
10.3 Regulation bei Eukaryoten	161
10.3.1 Regulation der Transkriptionsinitiation	161
10.3.2 Posttranskriptionale Regulation	165
10.3.3 Regulation in Plastiden und Mitochondrien	166
10.4 Regulation bei Archaea	167
11. Methoden der Molekulargenetik	168
11.1 Molekularbiologische Methoden der DNA-Aufbereitung	168
11.2 Enzyme als molekularbiologische Werkzeuge	170
11.3 Vektoren	173
11.3.1 Plasmide als Vektoren	174
11.3.2 Bakteriophagen als Vektoren	175
11.3.3 Hybride Vektoren	176
11.3.4 Eukaryotische Vektoren	176
11.4 Klonierung	177
11.5 Identifizierung von gesuchten Klonen	178
11.5.1 Überprüfung von Klonen durch Southern-Hybridisierung	179
11.6 Polymerasekettenreaktion	181
11.7 Sequenzanalyse	183
11.8 Gendiagnostische Methoden	185
11.9 Transgene Organismen	187
11.9.1 Transfer von DNA in Organismen	187
11.9.2 Identifizierung von transgenen Organismen	189
11.9.3 Anwendungsbeispiele für Genübertragung	189
11.10 Probleme und Risiken der Gentechnik	191
Index	192
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