Lehrbuch der Genetik:
Gespeichert in:
| Beteilige Person: | |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Jena
Fischer
1991
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| Ausgabe: | 6., erw., neugestaltete Aufl. |
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| Umfang: | 503 S. Ill. |
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| adam_text | Lehrbuch
der Genetik
Elisabeth Günther
6 , erweiterte, neugestaltete Auflage
Mit 343 Abbildungen, 14 Fotos und 55 Tabellen
Gustav Fischer Verlag Jena • 1991
Inhaltsverzeichnis
1 Die wesentlichen Prozesse der Vererbung 15
Das genetische Material
2 Chemische Struktur der Erbanlagen 17
2 1 Bestandteile der Nucleinsäuren 17
2 2 Polynucleotide 20
221 DNA 21
2211 Struktur der DNA 21
2212 Genetische Spezifität der DNA 24
222 RNA 26
2 3 Biochemische Isolation und Trennung verschiedener Nucleinsäuren 26
2 4 Restriktion und Modifikation 29
2 5 Spaltung und Abbau von Nucleinsäuren 30
2 6 Synthese von Nucleinsäuren 31
2 7 Denaturierung, Renaturierung und Hybridbildung von Polynucleotidketten 33
2 8 Zusammenwirken von DNA mit Proteinen 35
2 9 Sequenzanalysen bei Nucleinsäuren 36
291 Sequenzanalyse der DNA 36
292 Sequenzanalyse der RNA 40
2 10 Autoradiographie 40
3 Zytologie der Genome 40
3 1 Verschiedene genetische Bereiche 41
3 2 Genome einiger Viren 42
321 RNA-Viren 42
322 DNA-Viren 44
3 3 Chromosom der Bakterien 50
3 4 Genetisches Material der Eukaryoten 52
341 Zellkern 52
342 Organisation des Chromosoms 55
343 DasChromatin 56
344 Metaphasechromosomen 59
345 Besondere Chromosomen 62
346 „Künstliche Chromosomen 66
8 Inhaltsverzeichnis
Verdoppelung und Verteilung des genetischen Materials
4 Replikation und Verteilung 69
4 1 Allgemeine Prinzipien der Replikation 69
411 Replikation der DNA nach dem Prinzip der Basenpaarung 70
412 Das Kornberg-Experiment 71
413 Nachweis der semikonservativen Replikation 75
4 2 Ablauf der Replikation 76
421 Enzyme und Gene der DNA-Replikation 77
422 RNA-Primer 79
423 Replikation des £-co/i-Chromosoms 79
424 Initiation der Replikation 81
4 3 Replikation der DNA im Chromosom der Eukaryoten 82
4 4 Rolling-Circle-Replikation 83
441 a-Replikation 83
442 Replikation des PhagenßX 174 84
4 5 Synthese von DNA-Teilsequenzen - Amplifikation 86
4 6 Reverstranskription 87
4 7 Replikation von RNA 88
4 8 Verteilung der verdoppelten Erbinformation 88
481 Verteilung bei Bakterien 88
482 Verteilung bei Eukaryoten 90
4821 Mitose 90
4822 Meiose 98
4823 Kernphasenwechsel - Ergebnis der Meiose 101
Wirkung der Gene
5 Proteinbiosynthese und Merkmalsausbildung 103
5 1 Eigenschaften der Proteine 103
5 2 Kurze Übersicht über die bei der Proteinbiosynthese ablaufenden Prozesse 106
5 3 Transkription 107
531 Ablauf der Transkription 107
532 RNA-Polymerasen 108
533 Promoter - Startsequenz der Transkription 109
534 Synthese der mRNA bei Prokaryoten 110
535 Synthese der mRNA-Vorstufen und Posttranskriptionsprozesse bei Eukaryoten 112
536 Synthese der tRNA 116
537 Synthese der rRNA 116
5 4 Translation 117
541 Der Genetische Code 117
542 Ribosomen 121
543 tRNA • 122
544 Der Translationsvorgang am Ribosom 124
5 5 Merkmalsausbildung 127
551 Ein Gen - ein Polypeptid 127
552 Polygenie 130
553 Pleiotropie 130
554 Zusammenwirken der Allele 131
5 6 Aktivität in Cis oder Trans 134
561 Cis-trans-Test 135
562 Intergene und interallele Komplementation 137
563 • Komplementationskarten 138
Inhaltsverzeichnis 9
6 Regulation der Genaktivität 139
6 1 Effektivität der Transkription am Promoter 140
6 2 Regulation der Transkription der Prokaryoten 140
621 Positive Regulation 141
622 Negative Regulation - Regulation am Operator 142
623 Regulation am Attenuator - Translationskontrolle der Transkription 149
624 Regulon 151
625 Autoregulation 152
6 3 Posttranskriptionale Regulation bei Prokaryoten 152
631 Initiation der Translation 152
632 Stabilität und Struktur der mRNA 152
633 Modulation 153
634 Autogene Regulation der Translation durch Proteine 154
635 Regulation durch andere, komplementäre RNA 154
6 4 Regulation bei Eukaryoten 155
641 Bedeutung der Struktur des Chromatins für die Regulation 156
642 Aktivitätswechsel im Polytänchromosom 156
643 Regulation am Promoter 159
644 Posttranskriptionale Regulation 159
645 Wirkung von Steroidhormonen auf die Transkription 161
6 5 Regulation der Translation 162
6 6 Genetik der Differenzierung und Entwicklung 162
661 Entwicklung von T7 163
662 Übergang zur Sporulation bei Bacillus subtilis 163
663 Differenzierung bei höheren Organismen 163
664 Homeotische Gene 166
665 Gibt es eine biologische Uhr? 166
666 Weitere an der Differenzierung beteiligte Faktoren 166
7 Der Einfluß der Umwelt 167
7 1 Modifikationen 167
711 Einfluß der Ernährung 168
712 Einfluß von Temperatur und Licht 169
713 Modifikationskurve 171
714 Modifikationen sind nicht erblich 172
715 Phänopathien beim Menschen • 173
716 Möglichkeiten für die Erforschung der Modifikationen beim Menschen 174
717 Euphenik 176
7 2 Dauermodifikationen 176
7 3 Prädeterminationen 177
7 4 Anpassungen durch Amplifikation 177
8 Nachweise für den Erbträgercharakter von DNA und RNA 178
8 1 Transformation 178
8 2 Nachweis des Erbträgercharakters von Phagen-DNA 179
8 3 Andere molekularbiologische Beweise 180
8 4 Nachweis des Erbträgercharakters der RNA 181
Mutationen
9 Genmutationen 182
9 1 Basenpaarsubstitutionen 187
911 Entstehung von Mutationen durch Replikationsfehler - Spontane Mutabilität 189
912 Basenpaarsubstitutionen durch Basenanaloga 191
10 Inhaltsverzeichnis
913 Direkte Veränderungen einer Base 192
9131 Nitrit (NA) 193
9132 Hydroxylamin (HA) 194
914 Basenveränderungen, die nicht mehr als Muster für eine normale DNA-Replika- 195
tion dienen -
9141 Alkylierende Substanzen 196
9142 Mutagene Wirkung von Strahlen 197
9 2 Veränderungen der Nucleotidanzahl oder-folge 198
921 Frameshiftmutationen 198
922 Makroläsionen 201
923 Insertionsmutanten 203
9 3 Reparaturprozesse 203
931 Reparatur durch direktes Entfernen der Veränderung 203
932 Reparatur durch Excision fehlerhafter Basen oder Nucleotide 204
933 Postreplikationsreparatur 205
934 Plasmidbedingte Reparatur 207
9 4 Rückmutationen und Suppressormutationen 207
9 5 Nachweis von Genmutationen 212
9 6 Spezifische Mutagenempfindlichkeit 215
9 7 Genetisch bedeutungsvolle Mutanten 215
971 Auxotrophe Mutanten 215
972 Resistenzmutanten 216
973 Konditionale Mutanten 220
9 8 Gezielte Mutagenese 220
9 9 Phänotypische Ausprägung von Mutationen bei höheren Organismen 222
9 10 Multiple Allelie 224
9 11 Bedeutung der Mutationen für die Evolution 228
9 12 Mutationszüchtung 234
10 Chromosomenmutationen 235
10 1 Deletionen 237
10 2 Duplikationen 240
10 3 Inversionen 242
10 4 Translokationen 244
10 5 Chromosomenmutationen beim Menschen 249
10 5 1 Deletionen 249
10 5 2 Translokationen 250
10 6 Anwendung von Chromosomenaberrationen in der Schädlingsbekämpfung 250
10 7 Unterscheidung von Chromosomen- und Genmutationen 251
11 Ploidiemutationen 251
11 1 Euploidie 252
1 Haploidie 253
2 Polyploidie 253
2 1 Autop loidie 257
2 2 Alloploidie 259
11 123 Autoalloploidie 263
11 1 3 Endopolyploidie 264
11 2 Aneuploidie 265
11 2 1 Hypoploidie 266
11 2 2 Hyperploidie 266
11 2 3 Aneuploidie beim Menschen 267
11 3 Genomgleichgewicht und Polyploidie 270
Inhaltsverzeichnis 11
Rekombinationen
12 Interchromosomale Rekombination - Verteilung der Allele ungekoppelter Gene 276
12 1 Diploide Organismen 277
12 1 1 Monohybride Kreuzung 277
12 111 Das erste und zweite Mendelsche Gesetz 277
12 112 Vererbung des Geschlechts 283
12 113 Beweise für die Lokalisierung der Erbfaktoren in den Chromosomen 285
12 114 X-chromosomale Vererbung beim Menschen 287
12 115 Rekombination zum Nachweis von Mutationen 289
12 116 Xenien 291
12 117 Spaltung bei Prädetermination 291
12 1 2 Dihybride Kreuzung 292
12 1 3 Trihybride Kreuzung 296
12 1 4 Polyhybride Kreuzung 299
12 1 5 Vererbung bei Polygenie 299
12 151 Komplementäre Polygenie 299
12 152 Additive Polygenie 300
12 2 Haploide Organismen 306
12 2 1 Monohybride Kreuzung 306
12 2 2 Dihybride Kreuzung 307
12 3 Polyploide Organismen 308
12 3 1 Monofaktorielle Kreuzung bei Tetraploiden 308
12 3 2 Monofaktorielle Kreuzung bei Disomen und Trisomen 309
12 321 Disome 309
12 322 Trisome 310
12 4 Statistische Sicherung von Spaltungszahlen 310
13 Intrachromosomale Rekombination 311
13 1 Faktorenkoppelung und Faktorenaustausch 316
13 2 Die Rekombinationseinheit 316
13 3 Intrachromosomale Rekombination durch mitotisches Crossing over bei Diploi-
den 317
13 4 Intrachromosomale Rekombination durch meiotisches Crossing over 318
13 5 Intrachromosomale Rekombination durch meiotisches Crossing over bei Haploi-
den 325
13 5 1 Massensporenanalyse 325
13 5 2 Tetradenanalyse - r 326
13 6 Drei-Punkt-Kreuzung 331
13 7 Intragene Rekombination 333
13 8 Genkonversion 336
Rekombinationen in Verbindung mit parasexuellen Prozessen
14 Parasexuelle Prozesse bei Eukaryoten 338
14 1 Parasexueller Zyklus bei Pilzen 338
14 1 1 Haploidisierung 339
14 1 2 Vorkommen parasexueller Zyklen 340
14 2 Vegetative Hybriden 340
14 3 Somatische Zellhybriden bei höheren Organismen 341
14 3 1 Somatische Zellhybriden aus tierischen Zellen 341
14 3 2 Kartierung menschlicher Gene 342
14 3 3 Somatische Zellhybriden bei Pflanzen 343
14 3 4 Fusion tierischer Zellen - chimäre Nachkommen 344
12 Inhaltsverzeichnis
15 Rekombination bei Phagen 345
15 1 Di- und trifaktorielle Kreuzungen bei Phagen 345
15 2 Partielle Heterozygotie bei Phagen 350
15 3 Gegenseitige Ausschließung 351
15 4 Phänotypisches Verhalten von Phagen, bei denen sich Genom und Proteinhülle
unterscheiden („Phenotypic mixing) 351
Rekombination bei Bakterien
16 Transformation 357
16 1 Transformation bei Bakterien 357
16 2 Transfektion 362
17 Transduktion 363
17 1 Spezialisierte Transduktion 364
17 2 Allgemeine Transduktion 367
17 3 Spezialisierte Transduktion mit dafür ungewöhnlichen Genen 373
18 Plasmide und Konjugation der Bakterien 375
18 1 Plasmide 376
18 1 1 Nachweis von Plasmiden 377
18 1 2 Vegetative Replikation der Plasmide 379
18 1 3 Andere plasmid-codierte Gene 380
18 2 Konjugation der Bakterien 383
18 2 1 Konjugativer Transfer der Plasmide 384
18 2 2 Mobilisierung 386
18 2 3 Konjugativer Transfer chromosomaler Gene 387
18 2 4 F-Plasmid bedingter Transfer bei E coli 387
18 3 Rekombination zwischen verschiedenen Plasmiden 391
18 3 1 Cointegrate 391
18 3 2 Hybridplasmide 393
18 4 Integration chromosomaler Gene in Plasmide 393
19 Transponierbare Elemente und Transposition 395
19 1 Transponierbare Elemente und Transposition bei Prokaryoten 399
19 1 1 Transponierbare Elemente der Klasse I 400
19 1 2 Transposons der Klasse II 401
19 1 3 Transponierbare Elemente der Klasse III 402
19 1 4 Übertragung von Transposons 403
19 1 5 Bedeutung der Transposons 403
19 2 Transponierbare Elemente und Transposition bei Eukaryoten 404
19 2 1 Typische Transponierbare Elemente 404
19 2 2 Retroviren und Retroviren-ähnliche Transposons und ihre Transposition
r 406
20 Rekombinierte DNA und Gentechnik 407
20 1 Vectoren 407
20 1 1 Vectoren für Bakterien und Hefen 409
20 1 2 Vectoren und andere Übertragungsverfahren für pflanzliche Zellen 412
20 13 Vectoren für tierische Zellen 414
20 1 4 Expressions-Vectoren 416
20 2 Gewinnung von Passagier-DNA • 417
20 2 1 DNA-Synthese nach dem Protein 417
Inhaltsverzeichnis 13
20 2 2 cDNA-Herstellung nach der mRNA 418
20 2 3 Schrotschuß (= shotgun)-Clonierung 419
20 2 4 Genbibliotheken 419
20 3 Ligation - Einbau der Passagier-DNA in den Vector 419
20 4 Transfer der Rekombinierten DNA in die Wirtszelle 421
20 5 Selektion des erwünschten Clons 422
20 5 1 Koloniehybridisierung 422
20 5 2 Weitere Clon-Analyse 423
20 5 3 Selektion des richtigen Clons nach den Genprodukten 423
20 6 Beispiele für Anwendungen der Gentechnik 423
20 6 1 Somatostatin-Synthese nach einem chemisch synthetisierten Gen 424
20 6 2 Interferon-Synthese durch Verwendung von cDNA 425
20 6 3 Analyse eines großen Gens nach der Methode des „Chromosomal Walking 426
20 6 4 Insektenresistenz bei Pflanzen durch gentechnische Maßnahmen 427
20 6 5 Pränatale Untersuchung von DNA 428
20 6 6 Mikroinjektion von DNA in Eizellen von Tieren 429
20 6 7 Gentherapie? 430
21 Immungenetik 430
21 1 L-Ketten 432
21 2 H-Ketten 433
21 3 Joining in den V-Regionen 435
21 4 Allelic exclusion 436
22 Lokalisierung genetischer Bereiche 436
22 1 Genetische Methoden 437
22 1 1 Zuordnung zum Genom oder Plasmon bei Eukaryoten 437
22 1 2 Zuordnung zum Genom oder zu den Plasmiden bei Prokaryoten 437
22 1 3 Bestimmung der Koppelungsgruppen 437
22 1 4 Lokalisierung von Genen im Chromosom 438
22 1 5 Aufstellung von genetischen Karten bei Prokaryoten 440
22 1 6 Lokalisierung von Mutationsorten im Gen 440
22 1 7 Vergleich des Abstandes in Rekombinationseinheiten mit dem Abstand in Ami-
nosäuren und Nucleotidpaaren 441
22 2 Molekularbiologische Methoden 443
22 2 1 Isolation und Trennung von Eukaryoten-Chromosomen 444
22 2 2 DNA-Bibliotheken 445
22 2 3 Identifizierung von Clonen aus der DNA-Bibliothek 446
22 2 4 Zuordnung der Clone aus der DNA-Bibliothek oder anderer Clone zum Genom 446
22 3 Optische Messung genetischer Bereiche 449
22 3 1 Elektronenoptischer Vergleich mit einer Referenz-DNA 449
22 3 2 Heteroduplexanalyse 449
22 3 3 Bestimmung A-T-reicher Sequenzen 451
23 Vererbung durch Gene außerhalb des Kerns 451
23 1 DNA-Strukturen außerhalb des Kerns 452
23 1 1 DNA der Mitochondrien 452
23 1 2 DNA der Piastiden 454
23 1 3 Plasmide der Eukaryoten 455
23 2 Nachweis einer nichtchromosomalen Vererbung 455
23 2 1 Mütterliche Vererbung 455
23 2 2 Nichtmendelnde Vererbung 458
23 2 3 Vegetative Umkombination 460
23 2 4 Keine Lokalisierung in Koppelungsgruppen der Chromosomen 461
23 3 Entstehung von Plasmonmutationen 461
23 4 Auslösung extrachromosomaler Mutationen durch Kerngene 461
14 Inhaltsverzeichnis
23 5 Komplementation nach Zellfusion 462
23 6 Genetischer Flux 463
23 7 Senescence 463
23 8 Das Killer-Prinzip bei Paramecium 463
24 Populationsgenetik 465
24 1 Autogame Populationen 465
24 2 AUogame Populationen 466
24 3 Veränderungen der Population 469
24 3 1 Einfluß der Selektion auf die Population 469
24 3 2 Einfluß der Mutationen auf die Genfrequenz 471
24 3 3 Weitere auf die Population einwirkende Faktoren 471
25 Anwendung der Rekombinations- und Populationsgenetik in der Züchtung 471
25 1 Selektionszüchtung 472
25 2 Kreuzungszüchtung 472
25 3 Heterosiszüchtung 475
Literaturverzeichnis 478
Register 491
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