Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Über die Autorin Über den Übersetzer Widmung Danksagungen 7 7 8 8 Einführung 21 Über dieses Buch Konventionen in diesem Buch Was Sie nicht lesen müssen Törichte Annahmen über den Leser Wie dieses Buch aufgebaut ist Teil I: Genetische Grundlagen Teil II: Die DNS – das genetische Material Teil III: Genetik und Ihre Gesundheit Teil IV: Genetik in Ihrer Umgebung Teil V: Der Top-Ten-Teil Symbole, die in diesem Buch verwendet werden Wie es weitergeht 21 22 22 22 23 23 23 23 24 24 24 25 Teil I Genetisches Grundwissen 27 Kapitel 1 Was Genetik ist und warum man sich damit auskennen muss 29 Was ist Genetik? Klassische Genetik: Die Weitergabe von Merkmalen von Generation zu Generation Molekulargenetik: Die Chemie der Gene Populationsgenetik: Die Genetik in einer Gruppe Quantitative Genetik: Die Vererbung berechnen Aus dem Leben eines Genetikers Ein Blick ins Genetiklabor Einige Berufsaussichten in der Genetik 29 30 31 32 32 33 33 35 11 ftoc.indd 11 23.08.2006 17:43:03 Uhr Genetik für Dummies Kapitel 2 Mit der Zelle fängt es an: Grundlagen der Zellbiologie 39 Willkommen in der Zelle Zellen ohne Kern Zellen mit Kern Erkunden wir die Chromosomen Der Aufbau von Chromosomen Mitose: Wir müssen uns trennen, mein Schatz! Schritt 1: Wer sich teilen will, muss wachsen Schritt 2: Chromosomen fair geteilt Schritt 3: Trennungsschmerz Meiose: Zellen fürs Fortpflanzen Meiose, Teil I Meiose, Teil II Mami, wo komme ich eigentlich her? 39 40 41 42 44 46 47 48 50 50 52 54 54 Kapitel 3 Erbsenzählen mit Mendel: Wir entdecken die Vererbungsgesetze Flower Power: Im Garten mit Gregor Mendel Ein kurzer Sprachkurs in Vererbung Vererbung leicht gemacht Dominanz ermitteln Segregation der Allele Jedes Mal wird neu gemischt Unbekannte Allele ermitteln Wenden wir einfache Wahrscheinlichkeitsrechnung an Lösungen von einfachen genetischen Fragen Entschlüsseln Sie eine monohybride Kreuzung Die dihybride Kreuzung bewältigen Kapitel 4 Gesetzesänderung: Mendels Gesetze und komplizierte Merkmale Doch nicht so dominant Die kümmerliche partielle Dominanz Fairplay mit Codominanz Inkonsequent – die unvollständige Penetranz Viele Allele machen’s kompliziert … Mehr als zwei Allele Letale Allele … und viele Gene machen’s noch viel komplizierter Wenn Gene zusammenarbeiten 57 57 59 60 61 63 64 65 65 66 67 68 71 71 71 72 73 74 74 75 76 76 12 ftoc.indd 12 23.08.2006 17:43:03 Uhr Inhaltsverzeichnis Gene verstecken sich Gekoppelte Gene Ein Gen – viele Phänotypen Noch mehr Ausnahmen! Genomische Prägung Antizipation Umwelteffekte 78 79 82 82 83 83 84 Kapitel 5 Die Sache mit dem Geschlecht 85 Wann ist ein Mann ein Mann? XY-aufgelöst: Geschlechtsfestlegung beim Menschen Wie machen’s andere? Geschlechtsfestlegung bei anderen Organismen Störungen bei der Geschlechtsbildung des Menschen Zusätzliche X Zusätzliche Y Ein X und kein Y Geschlechtsgekoppelte Vererbung X-gekoppelte Gene Y-gekoppelte Merkmale Geschlechtslimitierte Merkmale Geschlechtsbeeinflusste Merkmale 85 86 89 93 95 95 95 96 96 98 98 99 Teil II DNS: Das genetische Material 101 Kapitel 6 Die DNS: Grundlage des Lebens 103 Nehmen wir die DNS auseinander! Die chemischen Bestandteile der DNS Aufbau der Doppelhelix: Die Struktur der DNS Verschiedene Zusammenstellungen der DNS Zellkern-DNS Mitochondrien-DNS Chloroplasten-DNS Entdeckungen und Intrigen: Die Erforschung der DNS Die Entdeckung der DNS Die Chargaff-Regeln Intrigen um die Helix: Franklin, Wilkins, Watson und Crick 103 106 109 113 113 113 115 115 115 116 116 13 ftoc.indd 13 23.08.2006 17:43:03 Uhr Genetik für Dummies Kapitel 7 Die DNS auf dem Kopierer: Die Replikation Immer für Neues aufgeschlossen: Das Muster für mehr DNS Wie die DNS sich selbst kopiert Darf ich vorstellen: Das Replikationsteam! Spalten der Helix Stückwerk Leiten und Folgen Die Stücke werden zusammengesetzt Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser Replikation bei Eukaryonten Kurz angebunden: Telomere Endabfertigung: Verpacken und Ausliefern Herr der Ringe: Replikation ringförmiger DNS Theta Rollender Ring D-Schleife Kapitel 8 Die RNS: Wie DNS, aber doch anders Sie wissen schon einiges über die RNS Ein etwas anderer Zucker Darf ich vorstellen: Uracil Knoten und Schleifen Transkription: Übersetzt DNS in RNS Fertigmachen zur Transkription Initiation Elongation Termination Nach der Transkription Hut und Schwanz dazu … und Schnitt! Kapitel 9 Knacken wir den genetischen Code Das Gute an der Degeneration In allen Kombinationen Eingerahmt! Wir lesen den Code Nicht ganz so universal Das Translationsteam stellt sich vor Auf zur Translation! 119 119 123 123 126 127 129 130 130 131 132 133 134 134 134 135 137 137 138 139 141 141 142 146 147 148 148 148 149 151 151 152 154 154 155 155 14 ftoc.indd 14 23.08.2006 17:43:03 Uhr Inhaltsverzeichnis Initiation Elongation Termination Proteine sind wertvolle Polypeptide Der Rest macht’s Geben wir dem Protein eine Form 156 159 160 162 162 164 Kapitel 10 Jedes Gen zu seiner Zeit: Genexpression 167 Ihre Gene werden kontrolliert Transkriptionskontrolle Eng gebunden: Die Auswirkungen gepackter DNS Gene kontrollieren Gene Hormone machen mich an Nachbesserung: Was nach der Transkription geschehen kann Schnippschnapp: Spleißen der RNS Ruhe bitte! mRNS-Stilllegung mRNS Zerfallsdatum Gene »Lost in Translation« Ort der Translation Zeitpunkt der Translation Modifikation der Proteinform 167 170 170 172 175 177 177 179 179 180 180 180 181 Teil III Genetik und Ihre Gesundheit 183 Kapitel 11 Sequenzierung Ihrer DNS 185 Schauen wir in ein paar Genome Der Weg zur humanen Gensequenz Das Hefegenom Das elegante Fadenwurmgenom Das Hühnergenom Das Humangenomprojekt Sequenzierung: Lesen wir die DNS Die Mitspieler bei der DNS-Sequenzierung Die Sequenzierung Finden wir die Sequenz in den Fragmenten 185 187 188 189 190 190 192 193 194 195 15 ftoc.indd 15 23.08.2006 17:43:03 Uhr Genetik für Dummies Kapitel 12 Genetische Beratung Lernen Sie genetische Berater kennen Aufbau und Analyse eines Familienstammbaums Autosomal-dominant vererbte Merkmale Autosomal-rezessiv vererbte Merkmale X-gekoppelte rezessive Merkmale X-gekoppelte dominante Merkmale Y-gekoppelte Merkmale Dem Gen ein Schritt voraus: Gentests Generelles Testen Pränataldiagnostik Neugeborenen-Screening Kapitel 13 Mutationen und Erbkrankheiten Die Arten der Mutation Die Ursachen von Mutationen Spontane Mutationen Induzierte Mutationen Die Folgen von Mutationen Die Möglichkeiten der DNS-Reparatur Einige häufige Erbkrankheiten Mukoviszidose (Zystische Fibrose) Sichelzellenanämie Tay-Sachs Kapitel 14 Die Genetik und Krebs Was ist Krebs eigentlich? Gutartige Tumore Bösartige Tumore Metastasen: Der Krebs bildet Ableger Krebs als DNS-Krankheit Der Zellzyklus und Krebs Das Geheimnis der Chromosomenanomalien Die wichtigsten Krebsarten Erbliche Krebserkrankungen Vermeidbare Krebserkrankungen 199 199 200 203 204 206 208 210 210 211 211 212 215 215 216 217 221 225 226 227 227 228 228 231 231 232 233 234 235 236 241 242 242 245 16 ftoc.indd 16 23.08.2006 17:43:04 Uhr Inhaltsverzeichnis Kapitel 15 Chromosomenanomalien 249 Chromosomenuntersuchung Chromosomen zählen Aneuploidie: Zusätzliche oder fehlende Chromosomen Euploidie: Anzahl der Chromosomen Chromosomenanomalien beim Menschen Wenn Chromosomen fehlen Wenn zu viele Chromosomen vorhanden sind Sonstige Chromosomenanomalien 249 250 251 254 255 256 257 260 Kapitel 16 Therapie ohne Couch: Die Gentherapie 267 Heilung genetisch bedingter Krankheiten Ein Gen zur richtigen Zeit am richtigen Ort Viren, die ihre DNS direkt einfügen Viren, die sich zuerst einmal zurückhalten Gesunde Gene werden ins Spiel gebracht Was ist eine DNS-Bibliothek? Die Kartierung des Gens Langsamer Fortschritt an der Gentherapiefront 267 268 269 270 270 272 275 276 Teil IV Genetik und Ihre Umwelt 279 Kapitel 17 Vergangenheit und Zukunft: Die Geschichte der Menschheit und die Entwicklung der Erde 281 Genetische Variation ist überall Allelfrequenzen Genotypfrequenzen Das Hardy-Weinberg-Gesetz in der Populationsgenetik Die Beziehung von Allelen und Genotypen Gegen das Gesetz Kartierung des Genpools Eine große, glückliche Familie Das geheime soziale Leben der Tiere 281 282 286 287 287 291 292 293 294 17 ftoc.indd 17 23.08.2006 17:43:04 Uhr Genetik für Dummies Kapitel 18 Forensische Genetik: Mit der DNS Geheimnisse lüften Ihre Identität steckt in der Junk-DNS Spurensuche am Tatort: Wo ist die DNS? Sammlung von biologischen Beweismitteln Auf ins Labor! Verbrecher dingfest machen (oder die Unschuld beweisen) Den Verbrecher entlarven Fehlurteile aufdecken Ja, wir sind verwandt! Familienfragen Vaterschaftstest Verwandtschaftstests Kapitel 19 Genetischer Umbau: Das Einfügen neuer Gene in Pflanzen und Tiere Genetisch modifizierte Organismen sind überall Genetische Veränderung auf dem Bauernhof Anwendung von Strahlen oder Chemikalien Ungewollte genetische Modifizierungen Alte Gene an neuen Orten An genetisch modifizierten Pflanzen herumwerkeln Wie macht man eine transgene Pflanze? Mögliche kommerzielle Anwendungen Abwägung der Streitpunkte Folgenabschätzung Spiel mit transgenen Tieren Spaß mit transgenen Insekten An transgenen Bakterien herumfummeln Kapitel 20 Klonen: Du und dein zweites Ich Angriff der Klone Aus der Brust geschnitten Vor Dolly: Klonen mit Embryonalzellen Was an Dolly wirklich einzigartig ist Klone selbst gemacht! Zwillinge machen Klone aus Körperzellen Die Probleme beim Klonen Schnelleres Altern Größere Nachkommen Entwicklungsstörungen 297 297 300 300 302 307 307 308 309 309 312 317 317 318 318 320 320 322 322 324 325 328 330 333 333 335 335 336 336 338 339 339 339 342 343 344 345 18 ftoc.indd 18 23.08.2006 17:43:04 Uhr Inhaltsverzeichnis Umwelteffekte Das Für und Wider des Klonens Argumente für das Klonen Argumente gegen das Klonen 346 347 347 347 Kapitel 21 Ethik & Genetik: Die gute und die dunkle Seite der Macht 349 Extrem: der genetische Rassismus Der Schritt zum Designerbaby Der Mythos Designer-Babys Die heutige Realität: Pränatale Diagnostik Die Sache mit der Einwilligung Restriktionen für Gentests Nur noch sichere Gentherapie Der Zugang zu Informationen Wem gehören die Gene? 350 351 351 352 352 353 354 355 356 Teil V Der Top-Ten-Teil 359 Kapitel 22 Zehn entscheidende Ereignisse in der Genetik 361 Die Publikation Darwins »Ursprung der Arten« Die Wiederentdeckung Mendels Arbeit Das transformierende Prinzip Die Entdeckung der springenden Gene Die Geburt der Sequenzierung Die Erfindung der PCR Die Entwicklung der rekombinanten DNS-Technologie Die Erfindung des DNS-Fingerabdrucks Die Entdeckungen in der Entwicklungsgenetik Die Arbeit von Francis Collins und das Humangenomprojekt 361 362 363 364 364 365 366 366 367 367 Kapitel 23 Die zehn heißesten Themen in der Genetik 369 Pharmacogenetik Stammzellforschung Genetik des Alterns Proteomik Bioinformatik Nanotechnologie 369 370 370 371 372 372 19 ftoc.indd 19 23.08.2006 17:43:04 Uhr Genetik für Dummies Genchips Die Evolution der Antibiotikaresistenz Genetik der Infektionskrankheiten Bioterrorismus 373 374 374 375 Kapitel 24 (Mehr als) zehn nützliche Webseiten über Genetik 377 Die virtuelle Zelle Lehrmaterialien Biologie Genetiklexikon Vom Klostergarten bis zum Genlabor Virtuelles DNS-Labor 50 Jahre Doppelhelix Jobs in der Genetik Gendatenbank für Profis Gene, die wir mit anderen Organismen teilen Genetik von Haustieren Die neuesten Entdeckungen 377 377 378 378 378 379 379 379 379 380 380 Anhang Glossar 381 Stichwortverzeichnis 385 20 ftoc.indd 20 23.08.2006 17:43:04 Uhr