Inhaltsverzeichnis
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Inhaltsverzeichnis Vorwort 1. 1.1. 1.2. Die Genetik und ihre Teildisziplinen Genetische Teildisziplinen Die weitgehende Austauschbarkeit genetischer Objekte 2. 2.1. 2.2. Erbträger der Pro-und Eukaryoten Erbträger der Prokaryoten Erbträger der Eukaryoten 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. Struktur und Replikation des genetischen Materials . . . . Nucleinsäuren - Träger der genetischen Information . . . Struktur der Nucleinsäuren Prinzip der Replikation der Nucleinsäuren Enzymatik der DNA-Replikation bei Prokaryoten . . . . Wirtskontrollierte Modißkation, Restriktion und Restriktionsenzyme Prinzip der Realisierung der genetischen Information . . . Phagen und Viren mit R N A als Informationsträger . . . . Viroide - nackte RNA-Moleküle als subvirale Pathogene . . Phagen und Viren mit D N A als Informationsträger . . . Doppelsträngige D N A als Träger der genetischen Information bei Bakterien D N A der Eukaryotenchromosomen Plastiden-DNA und Mitochondrien-DNA als Träger der extranucleären genetischen Information 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 4. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. Reparatur von DNA-Schäden Übersicht über Mechanismen der DNA-Reparatur DNA-Schadenstypen Photoreaktivierung Excisionsreparatur Postreplikationsreparatur Reparatur, Mutagenese und Krebs 5. 5.1. Mutationen I: Genmutationen Direkte und indirekte Mutagenese http://d-nb.info/840913273 . . . . . . 80 83 88 91 91 92 93 95 99 103 106 106 Inhaltsverzeichnis Zufälligkeit und ungerichteter Charakter der Genmutationen Verschiedene Typen von Genmutationen Von prämutativen Situationen zu fixierten Mutationen . . Isolierung von Mutanten und Ermittlung der Mutationsraten Vergleich von Mutationsraten 107 109 112 124 130 Mutationen II Chromosomenmutationen Genommutationen Extranucleäre Mutationen Wege und Ziele der Mutagenitätstestung 134 134 156 169 172 Übertragung und Rekombination der Erbanlagen bei Prokaryoten 180 Rekombinationsarten i n Prokaryoten, Phagen u n d Viren . . 1 8 1 Rekombination bei Phagen u n d Viren 182 Übertragung u n d Rekombination d e r Erbanlagen bei Bakterien 192 Rekombination von IS-Elementen u n d Transposons . . . 212 Übertragung und Rekombination nucleärer Erbanlagen bei Eukaryoten Regelmäßiger Wechsel von H a p l o p h a s e u n d D i p l o p h a se u n d genetische Folgen der Meiose Interchromosomale Rekombination bei Haplonten . . . . Interchromosomaie Rekombination bei D i p l o m e n . . . . Z u s a m m e n h a n g zwischen Genverteilung u n d Chromosomenverteilung — „Chromosomentheorie" Geschlechtschromosomen-gebundene Vererbung als Beweis für die Chromosomentheorie Intrachromosomale Rekombination bei Haplonten . . . . Intrachromosomale Rekombination bei Diplonten . . . . Cytologische Basis u n d genetische Kontrolle des Crossingover Molekulare Mechanismen der Rekombination Nichtreziproke Rekombination - Gen-Konversion . . . . 215 215 217 221 230 231 238 259 269 272 275 Übertragung und Rekombination extranudeärer Erbanlagen bei Eukaryoten - plasmatische Vererbung Piastidenvererbung Mitochondrienvererbung 279 280 292 Zellbiologische Manipulationen an Eukaryoten Künstliche Besamung (Artifizielle Insemination) Embryo-Transfer („Ei-Transplantation") In-vitro-Befruchtung bei Tier und Mensch 302 302 302 304 . . . . Inhaltsverzeichnis 10.4. 10.5. 10.6. 10.7. 11 Kerntransplantation Blastomerenmischung und Zelltransplantation Fusion somatischer tierischer und menschlicher Zellen . . Fusion somatischer pflanzlicher Zellen und ihre Regeneration zu somatischen Bastardpflanzen Transformation eukaryotischer Zellen durch reine eukaryotischeDNA Prokaryotische D N A in Eukaryotenzellen Inkorporation einzelner Chromosomen in Eukaryotenzellen . Transduktionsähnliche Übertragung von Erbanlagen in eukaryotische Zellen 304 307 309 11. 11.1. 11.2. Methoden und Ziele der Gentechnik Verfahren der Gentechnik Ziele der Gentechnik 321 321 328 12. 12.1. 12.2. Realisierung der genetischen Information Transcription Translation 333 334 340 13. Genetischer Code und molekulare Folgen von Punktmutationen Genetischer Code Gen-Polypeptid-Beziehungen und ihre Veränderung durch Mutationen („Vorwärtsmutationen") Stille Mutationen Sinnmutationen Fehlsinnmutationen Nichtsinnmutationen Rasterverschiebungsmutationen Restaurierende und Suppressormutationen 10.8. 10.9. 10.10. 10.11. 13.1. 13.2. 13.3. 13.4. 13.5. 13.6. 13.7. 13.8. 14. 14.1. 14.2. 14.3. 314 317 318 319 319 360 360 365 367 369 370 371 371 372 14.4. 14.5. 14.6. Feinstruktur des Gens Gen (Cistron), Muton, Recon Feinstruktur prokaryotischer Gene Überlappung und Doppelnutzung prokaryotischer Gensequenzen Feinstruktur eukaryotischer Gene Genstruktur von Viren eukaryotischer Organismen . . . . Definition des Gens . . . . " . 375 375 383 390 391 401 402 15. 15.1. 15.2. 15.3. 15.4. Regulation der Genaktivität bei Prokaryoten Operon-Modell Attenuation Tryptophan-Operon als Beispiel für Enzymrepression . . . Lactose-Operon als Beispiel für Enzyminduktion . . . . 405 406 410 411 414 Inhaltsverzeichnis Positive Kontrolle der Transcription am Beispiel des lac-Operons und des ara-Operons Auswirkungen von Mutationen auf die Funktion des Operons Regulon-Modell 16.5. 16.6. 16.7. 16.8. 17. 17.1. 17.2. 17.3. 17.4. 17.5. 17.6. 19. 19.1. 19.2. Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten Aufbau des Chromatins Ebenen der Kontrolle der Genaktivität bei Eukaryoten . . Regulation der Aktivität einzelner Gene und Gengruppen . Regulation durch Inaktivierung (fakultative Heterochromatisierung) von Chromosomenabschnitten oder ganzen Chromosomen Regulation der Genaktivität auf der Ebene der Replikation . Translationskontrolle Genfusion als Mittel der Genreifung - Bildung der Immunglobulingene Genetische Basis und Mechanismen der Differenzierungsprozesse bei Vielzellern 417 419 421 423 424 428 429 433 436 437 439 445 Wechselwirkungssysteme bei den Prozessen der Merkmalsausbildung Zusammenwirken zwischen verschiedenen Allelen eines Gens Beziehungen zwischen verschiedenen Genen innerhalb des Genotypus (Gen-Interaktionen)' Beziehungen zwischen Genotypus und Plasmotypus . . . Zusammenwirken von Erbanlagen und Umwelt Systeme der Geschlechtsbestimmung als Beispiele für Interaktionen zwischen Erbanlagen, inneren und äußeren Bedingungen . . . .' Allgemeine Beziehungen zwischen Erbanlage und Merkmal . 467 474 Populationsgenetik M e r k m a l e u n d M e t h o d e n d e r Populationsgenetik . . . . Genetische S t r u k t u r v o n P o p u l a t i o n e n Evolutionsfaktoren Mutabilität Selektion u n d A d a p t a t i o n M i g r a t i o n , Meiotic D r i v e u n d Genetische Drift . . . . . Genetische B ü r d e Rassen- u n d A r t b i l d u n g .•• . 481 481 482 487 490 493 498 503 504 Anwendung genetischer Erkenntnisse in der Landwirtschaft, Medizin und Industrie Landwirtschaft Medizin 505 505 510 451 452 455 459 462 Inhaltsverzeichnis 19.3. Industrie 13 512 Zeittafel 515 Literatur 520 Sachregister 526
