Thieme: Taschenatlas Humangenetik
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IX Inhaltsverzeichnis Einführung 1 Zeittafel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Grundlagen 15 Molekulare Grundlagen DNA als Träger genetischer Information DNA und ihre Bausteine . . . . . . . . . . . . . . . DNA-Struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alternative DNA-Strukturen. . . . . . . . . . . . DNA-Replikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Die Übertragung genetischer Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gene und Mutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Genetischer Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Struktur eukaryoter Gene . . . . . . . . . . . . . . Restriktionsenzyme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DNA-Klonierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cDNA-Klonierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DNA-Bibliotheken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DNA-Amplifikation (Polymerase-Kettenreaktion, PCR) . . . . . . DNA-Sequenzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Automatisierte DNA-Sequenzierung . . . . Southern-Blot-Hybridisierung. . . . . . . . . . Veränderungen in DNA und Genen DNA-Polymorphismus . . . . . . . . . . . . . . . . . Mutationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mutationen durch verschiedene Basen-Modifikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . Transposition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trinukleotid-Repeat-Expansion . . . . . . . . Reparatur von DNA-Schäden . . . . . . . . . . . Eukaryote Zellen Zellkommunikation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hefe: Eukaryote Zellen mit diploider und haploider Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zellteilung: Mitose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Meiose in Keimzellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Crossing-over in der Prophase I . . . . . . . . 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 Rekombination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bildung der Gameten . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zellzyklus-Kontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmierter Zelltod (Apoptose) . . . . Zellkultur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Formale Genetik Die Mendelschen Merkmale . . . . . . . . . . . Aufspaltung (Segregation) Mendelscher Merkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verteilung von zwei unabhängigen Merkmalspaaren (Allelen) . . . . . . . . . . . . . Phänotyp und Genotyp . . . . . . . . . . . . . . . . Segregation elterlicher Genotypen . . . . . Monogene Vererbung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kopplung und Rekombination . . . . . . . . . Kopplungsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quantitative Unterschiede genetischer Merkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Multifaktorielles Schwellenwertmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verteilung von Genen in einer Population . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hardy-Weinberg-Äquilibrium . . . . . . . . . . Genetische Folgen von Blutsverwandtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zwillinge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unterschiedliche geographische Verteilung von Genen. . . . . . . . . . . . . . . . . . Chromosomen Chromosomen in Metaphase. . . . . . . . . . . Sichtbare funktionelle Strukturen in Chromosomen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chromosomenorganisation . . . . . . . . . . . . Funktionelle Elemente von Chromosomen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DNA und Nukleosomen . . . . . . . . . . . . . . . . DNA in Chromosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . Das Telomer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Das Bandenmuster menschlicher Chromosomen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Das Bandenmuster II: Mensch und Maus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 aus: Passarge, Taschenatlas Humangenetik (ISBN 978313759503) © 2008 Georg Thieme Verlag KG X Chromosomenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Numerische Chromosomenaberrationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Translokation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chromosomen-Strukturaberrationen . . . Vielfarb-Chromosomen-Identifizierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Molekularzytogenetische Analyse . . . . . . Regulation von Genfunktion Zellkern, ribosomale RNA, Poteinsynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transkription . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transkriptionskontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . Regulation der Genexpression . . . . . . . . . DNA-bindende Proteine. . . . . . . . . . . . . . . . Andere Transkriptions-Aktivatoren . . . . . Genabschaltung durch RNA-Interferenz (RNAi). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gezielte Gen-Inaktivierung bei transgenen Mäusen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 132 134 136 138 140 142 144 146 148 150 152 154 156 158 Epigenetische Modifikationen DNA-Methylierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reversible Veränderungen im Chromatin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Genomisches Imprinting. . . . . . . . . . . . . . . X-Chromosom-Inaktivierung . . . . . . . . . . . 162 164 166 Genetische Signalwege Zelluläre Signalübertragung. . . . . . . . . . . . Signaltransduktionswege . . . . . . . . . . . . . . TGF-b- und Wnt/b-Catenin-Signalwege Hedgehog und TNF-a-Signalwege. . . . . . Notch/Delta-Signalweg . . . . . . . . . . . . . . . . 168 170 172 174 176 Gene in der Embryonalentwicklung Entwicklungsmutanten bei Drosophila melanogaster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Musterbildung in der Embryonalentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Entwicklungsgenetik bei einem Vertebraten: Der Zebrafisch . . . . . . . . . . . . Entwicklungsprogramm für einzelne Zellen (C. elegans) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Genomik 160 178 180 182 184 187 Genomik Genomik, die Analyse der Organisation von Genomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Identifizierung eines Gens . . . . . . . . . . . . . Identifizierung eines codierenden DNA-Abschnitts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ansätze zur Genomanalyse . . . . . . . . . . . . Architektur des menschlichen Genoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Genomische Struktur des menschlichen X- und Y-Chromosoms. . . . . . . . . . . . . . . . . Analyse des Genoms mittels DNAMikroarrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Genom-Scan und Array-CGH . . . . . . . . . . . Evolution von Genen und Genomen . . . . Vergleichende Genomik . . . . . . . . . . . . . . . Das mitochondriale Genom des Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Genetik in der Medizin Homeostase Defekter Chlorid-Ionenkanal: Cystische Fibrose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Genetische Defekte in Ionenkanälen: Beispiel Herzarrhythmie . . . . . . . . . . . . . . . Protease-Inhibitor a1-Antitrypsin . . . . . . Blutgerinnungsfaktor VIII und Hämophilie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bluterkrankheit von Willebrand. . . . . . . . Pharmakogenetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cytochrom-P450-Gene (CYP). . . . . . . . . . . Mitochondriale Erkrankungen beim Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stoffwechsel Diabetes mellitus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenylketonurie/Harnstoffzyklus. . . . . . . Cholesterol-Biosynthese . . . . . . . . . . . . . . . Distaler Cholesterol-Biosyntheseweg . . . Familiäre Hypercholesterolämie. . . . . . . . Mutationen im LDL-Rezeptor . . . . . . . . . . Lysosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Krankheiten durch Enzymdefekte in Lysosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mucopolysaccharid-Speicherkrankheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Peroxisomale Krankheiten . . . . . . . . . . . . . 190 192 194 196 198 200 202 204 206 208 211 212 214 216 218 220 222 224 226 228 230 232 234 236 238 240 242 244 246 Immunsystem Komponenten des Immunsystems . . . . . 248 Immunglobulin-Moleküle. . . . . . . . . . . . . . 250 Genetische Diversität durch genomische Umstrukturierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 aus: Passarge, Taschenatlas Humangenetik (ISBN 978313759503) © 2008 Georg Thieme Verlag KG XI Mechanismen der Umordnung der Immunglobulin-Gene . . . . . . . . . . . . . . . . . . T-Zell-Rezeptoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Die MHC-Region. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Die Immunglobulin-Superfamilie . . . . . . Hereditäre Immundefizienz-Krankheiten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Entstehung von Tumoren Genetische Ursachen von Tumoren. . . . . Kategorien von Tumor-Genen . . . . . . . . . . Das Tumorsuppressor-Gen p53. . . . . . . . . APC-Gen und Polyposis coli . . . . . . . . . . . . Für Brustkrebs disponierende Gene . . . . Retinoblastom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chromosomentranslokation und Leukämie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neurofibromatose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Genomische Instabilitäts-Krankheiten . . Defekte Nukleotid-ExzisionsReparatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zell- und Gewebestruktur Zytoskelett-Proteine in Erythrozyten . . . Neuromuskuläre Krankheiten . . . . . . . . . . Muskeldystrophie Typ Duchenne . . . . . . Collagen-Moleküle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Osteogenesis imperfecta . . . . . . . . . . . . . . . Molekulare Grundlagen der Knochenbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hämoglobin-Krankheiten Normales Hämoglobin . . . . . . . . . . . . . . . . . Hämoglobin-Gene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sichelzell-Anämie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Typen von Mutationen in Hämoglobin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Thalassämien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hereditäre Persistenz von Fetalhämoglobin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sex-Determination und Differenzierung Sex-Determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Geschlechtsdifferenzierung . . . . . . . . . . . . Genetische Störungen der Geschlechtsentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Störungen der Androgen-Biosynthese . . 254 256 258 260 Krankheiten mit Atypischen Genetischen Mechanismen Krankheiten durch unstabile Trinukleotid-Wiederholungen. . . . . . . . . . 316 Fragiles-X-Syndrom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Imprinting-Krankheiten . . . . . . . . . . . . . . . 320 262 264 266 268 270 272 274 276 278 280 282 284 286 288 290 292 294 296 298 300 302 304 Sinneswahrnehmung Rhodopsin, ein Lichtrezeptor. . . . . . . . . . . Pigmentäre Degeneration der Retina . . . Farbsehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Genetische Hörstörungen . . . . . . . . . . . . . . Rezeptoren für Duftstoffe . . . . . . . . . . . . . . Geschmacks-Rezeptor-Gen-Familien bei Säugetieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 324 326 328 330 332 Chromosomenkrankheiten (Beispiele) Autosomale Trisomien . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 Andere numerische Chromosomenaberrationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 Mikrodeletionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 Grundlagen genetischer Diagnostik Prinzipien der genetischen Diagnostik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Segregationsanalyse mittels genetischer Marker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Indirekte DNA-Analyse. . . . . . . . . . . . . . . . . Nachweis von Mutationen ohne Sequenzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen einer Gentherapie . . . . . . . . . 340 342 344 346 348 Pathologische Anatomie des humanen Genoms 350 Tabellen 360 Glossar 369 Sachverzeichnis 382 306 308 310 312 314 aus: Passarge, Taschenatlas Humangenetik (ISBN 978313759503) © 2008 Georg Thieme Verlag KG
