Prüfungs-Trainer Genetik (eBook)

Andreas Held (Autor)

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2004 | 1. Auflage
201 Seiten
Spektrum Akademischer Verlag
978-3-8274-1473-1 (ISBN)

Infos

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. 

Inhalt

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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Textauszug

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

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.1.2004
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Biologie
• Themenwelt: Technik
• ISBN-10: 3-8274-1473-3 / 3827414733
• ISBN-13: 978-3-8274-1473-1 / 9783827414731