Details

Molekularbiologie für Dummies

Für Dummies 3. Auflage

von: Petra Neis-Beeckmann
21,99 €
Verlag:	Wiley-VCH
Format:	EPUB
Veröffentl.:	06.03.2020
ISBN/EAN:	9783527828029
Sprache:	deutsch
Anzahl Seiten:	438

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Beschreibungen

Titelbeschreibung

Nukleinsäuren und Proteine sind die Moleküle, auf denen sich jede Art von Leben gründet - vom einzelligen Bakterium bis zum ausgewachsenen Elefanten. Dieses Buch gibt Ihnen einen umfassenden Überblick über den Wissenschaftsbereich, der sich mit diesen Molekülen beschäftigt. Petra Neis-Beeckmann erklärt Ihnen verständlich und fundiert alles, was Sie über Genomik und Proteomik wissen müssen. Beginnend mit den genetischen und biochemischen Grundlagen tauchen Sie ein in die Welt der DNA, RNA, Enzyme und Co. Aber auch für die praktische Arbeit im Labor bekommen Sie alles Wichtige an die Hand: So werden von PCR bis Sequenzanalyse alle wichtigen molekularbiologischen Methoden besprochen. Farbige Abbildungen und ein Kapitel zum aktuellen Thema Genome Editing runden das Buch ab.

Inhaltsverzeichnis

Über die Autorin 9 Über die Fachkorrektorin 9 Einführung 21 Über dieses Buch 21 Konventionen in diesem Buch 22 Was Sie nicht lesen müssen 22 Törichte Annahmen über den Leser 23 Wie dieses Buch aufgebaut ist 23 Teil I: Molekularbiologisches Grundwissen 23 Teil II: Das Werkzeug des Molekularbiologen 24 Teil III: Genomik – die Arbeit mit genetischem Material 24 Teil IV: Proteomik – die Arbeit mit den Genprodukten 24 Teil V: Molekularbiologie im Alltag 24 Teil VI: Der Top-Ten-Teil 24 Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 25 Wie es weitergeht 25 Teil I: Molekularbiologisches Grundwissen 27 Kapitel 1 Was Molekularbiologie überhaupt ist 29 Was geht uns Molekularbiologie an? 29 Genetik + Biochemie = Molekularbiologie 30 Molekularbiologie im »engen« Sinne: Nukleinsäuren und Proteine 34 Die DNA: Molekül der Vererbung 34 Die RNA: Kleine Schwester der DNA 35 Die Proteine: Perlenketten aus Aminosäuren 35 Molekularbiologie im »weiten« Sinne: Weitere Moleküle 36 Kapitel 2 Grundlagen der Molekularbiologie 39 Aufbau der Zelle in Kürze 39 DNA-Verstecke in der eukaryotischen Zelle 42 RNA geht ihren eigenen Weg 43 Chromosomen sind Träger der Gene 44 Gene und Genstruktur 46 Der Fluss genetischer Information 47 Ein Gen – ein Protein – eine Eigenschaft 48 Die DNA als Träger genetischer Information 49 RNA als Übersetzerin genetischer Information 49 Proteine bestimmen die Vielfalt des Lebens 50 Kapitel 3 DNA – das Molekül des Lebens 53 DNA-Chemie oder warum eine (Nuklein-)Säure aus Basen aufgebaut ist 53 Grundbaustein Nummer eins: Die Basen 55 Grundbaustein Nummer zwei: Der Zucker 56 Grundbaustein Nummer drei: Der Phosphatrest 58 Die Hälfte des DNA-Moleküls: Der Einzelstrang 59 Die Doppelhelix und etwas DNA-Physik 60 DNA-Wendeltreppe mit großen und kleinen Furchen 62 Chemische und physikalische Eigenschaften – oder was die DNA für ein Typ ist 63 Von Ränkespielen und Intrigen – oder wie man die DNA entdeckte 65 Kapitel 4 RNA – Transportunternehmen für genetische Information 69 Nur ein kleines bisschen anders als DNA 69 Ribose oder Sauerstoff macht aktiv 70 Uracil ist das Thymin der RNA 70 Einzelsträngigkeit macht RNA flexibel 71 Das RNA-Molekül ist vielseitig einsetzbar 71 Transkription: Aus DNA mach RNA 73 Ein bisschen anders als andere: Retroviren 76 Kapitel 5 Lebewesen sind aus Proteinen gemacht 79 Der genetische Code 79 Die Code-Sonne: Hilfsmittel zum Entschlüsseln 81 Degeneration ist halb so schlimm 82 Proteine sind Perlenketten aus Aminosäuren 83 Aminosäuren halten über Peptidbindungen zusammen 86 Nur gefaltet aktiv: Von der Primär- zur Quartärstruktur 87 Zu Besuch in einer Proteinfabrik 88 Die Translation: Aus RNA wird Protein 89 Genexpression: Alles unter Kontrolle! 91 Teil II: Das Werkzeug des Molekularbiologen 95 Kapitel 6 Die Hardware des Molekularbiologen 97 Die Grundausrüstung: Pipette und Co 97 Das Laborkarussell und andere Geräte 100 Keine Angst vor großen (und teuren) Geräten 105 Ordnung ist das halbe (Molekularbiologen-)Leben 107 Das Labor: Rumpelkammer oder Hochsicherheitstrakt? 110 Molekularbiologen arbeiten in Sicherheitsstufen 111 Weg damit: Wie man biologische Abfälle entsorgt 112 Alternativen zum Gift 112 Biohacking: Das Labor in der eigenen Garage 113 Kapitel 7 Bakterien – die fleißigen Helfer des Molekularbiologen 115 Wie man sich ein Bakterium hält 116 Das Medium macht’s 117 Kuschelig muss es sein 118 Molekularbiologie – undenkbar ohne Helfer 119 Klonieren ist nicht Klonen, nur ein bisschen 120 Das Bakterium als Bioreaktor 122 Das Bakterium als Werkzeuglieferant 123 Welche Bakterien nehme ich? 124 Kapitel 8 Das Virus – der Kuckuck unter den Helfern 127 Ein Virus ist kein lebender Helfer, oder? 128 Viren fangen mit sich allein nichts an 128 Was bei einer Infektion passiert 129 Wie der Molekularbiologe den Kuckuck nutzt 132 Klonieren – das Wunsch-Gen isolieren 132 Gentherapie – Taxi in die Zelle, bitte! 133 Welches Virus nehme ich? 134 Kapitel 9 Enzyme – die Handwerker des Molekularbiologen 139 Ohne Enzym läuft gar nichts 139 Handwerker und Werkzeug zugleich 140 Runter mit der Aktivierungsenergie 141 Manche mögen’s heiß, andere überhaupt nicht 142 Des Molekularbiologen Lieblinge – ein Überblick 143 Die Schere 144 Der Klebstoff 149 Die Zerstörer 151 Das Arbeitstier 152 Ist teurer immer besser? 154 Kapitel 10 Vektoren – die nützlichen Transporter 155 Vektoren nehmen DNA-Moleküle mit 155 Plasmide – die Minis unter den Vektoren 156 Phagen – die Anhänger unter den Vektoren 158 Cosmide – die Kombis unter den Transportern 158 Künstliche Chromosomen – die Schwertransporter 159 Kapitel 11 Nukleinsäuren für alle Fälle: Synthetische Oligonukleotide 161 DNA und RNA auf Bestellung 161 So wird’s gemacht 162 Oligos als Primer für PCR und Sequenzierung 163 Oligos als Sonden für Hybridisierungen 165 Mit Oligos die Herstellung krank machender Proteine blockieren 165 Kapitel 12 Lasst Roboter an die Bench: Laborautomation 169 Automation in der Molekularbiologie – wozu? 170 Automation für Arme 171 Laborautomatisierung für »Normalos« 173 Die Edelvariante der Laborautomatisierung 174 Zukunftsvision: Mobile Roboterschwärme 176 Teil III: Genomik – die Arbeit mit genetischem Material 177 Kapitel 13 Molekularbiologische Standardmethoden: Die muss man können 179 Wie man Nukleinsäure aus Zellen isoliert 179 Die Extraktion genomischer DNA 181 DNA-Isolierung aus Plasmiden: Maxi- und Minipräp 182 Die Isolierung von Phagen-DNA 184 Die RNA-Isolierung 186 Wie Sie die Konzentration von Nukleinsäuren bestimmen 189 Wie man’s macht: Doppelsträngige DNA 189 Wie man’s macht: Oligos und RNA 191 Wie man’s macht: Den »Schmutz« bestimmen 191 Nukleinsäure isoliert – und dann? 192 Wie man Nukleinsäuren manipuliert 192 Fang mich auf, Membran: DNA und RNA blotten 194 Ab in den Süden: Der Southern Blot 195 Auf in den Norden: Der Northern Blot 197 Suche Partner für gemeinsame Bindung: Die Hybridisierung 198 Aus RNA mach cDNA: Die reverse Transkription 201 Kapitel 14 Die Elektrophorese – Wettlauf der Nukleinsäuren 205 Wie die Nukleinsäure zum Pluspol wandert 206 Für Anfänger: Die Agarose-Gelelektrophorese 208 Einmal Farbe für die Nukleinsäure, bitte! (Teil 1) 211 Für Fortgeschrittene: Die Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE) 214 Farbe und Co für die Nukleinsäure (Teil 2) 217 RNA – ein Spezialfall? 218 Nukleinsäuren getrennt – was dann? 218 Für Leute mit Geld, vielen Proben oder wenig Zeit: Die Kapillar-Gelelektrophorese 220 Noch winziger für Leute mit noch weniger Zeit: Die Mikrochip-Elektrophorese 222 Kapitel 15 Die Polymerase-Kettenreaktion PCR –Kopierer für Nukleinsäuren 223 (Fast) Alles dreht sich um die PCR 223 Was man alles braucht: Oligos, Arbeitstiere und mehr 224 Wie es funktioniert: Trennen, binden und kopieren 228 PCR und dann? 232 PCR noch raffinierter 236 Verschachtelt: Die nested PCR 236 Mehrere auf einmal: Die Multiplex-PCR 236 Mit RNA gemacht: Die reverse Transkriptase-PCR (RT-PCR) 237 Live dabei: Die Real-Time-PCR 238 Zufällig: RAPD und Kollegen 240 Kapitel 16 Klonieren: Einmal schneiden, kleben und vervielfältigen, bitte! 243 Massenhafte DNA-Vermehrung 244 Klonierung zum Ersten: Die Kopiervorlage 245 Klonierung zum Zweiten: Der Vektor 248 Klonierung zum Dritten: Die Ligation 250 Klonierung zum Vierten: Die Transformation 251 Klonierung zum Fünften: Selektion und Vermehrung 252 Aufbewahrungsinstitut für Gene: Die Genbank 254 Das komplette Genom als Genbank 255 Mitten aus dem Leben: Die cDNA-Bank 255 Kapitel 17 Sequenzanalyse: Den Nukleinsäure-Code übersetzen 257 Der direkte Weg: Die Sequenzierung 258 Die Sanger-Methode: Kettenabbruch macht’s möglich 258 Die Maxam-Gilbert-Methode: Spaltung statt Abbruch 268 Next Generation Sequencing: Schneller, günstiger und mehr im Ultrahochdurchsatz 268 Der indirekte Weg: Unterschiede entdecken ohne Sequenzierung 271 RFLP: Der Schnitt macht den Unterschied 271 SSCP: Ja, wo laufen sie denn? 273 Repetitive DNA: Der Unterschied steckt im Müll 275 Snips: Klein, aber oho! 282 Alles mini oder was: Wie man Snips untersucht 283 Die Genkarte: Eine Landkarte fürs Erbgut 285 Die genetische Kartierung: Zusammen oder getrennt? 286 Die physikalische Kartierung: Chromosom gesucht 290 Kapitel 18 Auf der Suche nach dem Sinn: Der Weg zur Genfunktion 293 Genexpressionsstudien: Wie aktiv ist das Gen? 294 Das »Wie viel«: Quantitative Genexpressionsanalyse 294 Scharf auf Einzelstränge: Nuklease-S1-Analyse und Ribonuclease Protection Assay 295 Das »Wo«: Qualitative Genexpressionsanalyse 297 Expressionsstudien auf Fingernagelgröße: Microarrays 298 Genexpression live untersuchen: Mach mir das Protein! 300 Transfektion: Wie das Gen in die Zelle kommt 301 Öfter mal was Neues: Die Mutagenese 302 So wird’s gemacht: Das Erbgut verändern 303 Gen abgeschaltet: Knock-out-Mäuse 304 Fremdgegangen: Transgene Organismen 307 Laterne fürs Gen: Das Green Fluorescent Protein GFP 308 Kapitel 19 Tintenkiller fürs Gen: Genome Editing 311 Zinkfingernukleasen: Mutagenese per Designerenzym 312 Mit TALENs ganz einfach zum Wunsch-Gen 313 CRISPR-Cas9-System: Gene editieren für jedermann 315 CRISPR als Bakterienwaffe 317 So funktioniert’s: Genome Editing mit dem CRISPR-Cas9-System 319 Scheren in unterschiedlichen Varianten 321 Mögliche Anwendungen der Genschere 321 Korrektur der kleinen Schwester: RNA-Editierung 323 Teil IV: Proteomik – die Arbeit mit den Genprodukten 325 Kapitel 20 Mit den Genprodukten forschen: Proteine im Labor 327 Proteomik – die Arbeit der Proteinfreunde 328 Proteinanalytik: Das grundlegende Handwerkszeug des Proteomikers 331 Die Proteinisolierung: Keine 08/15-Methode 332 Die Menge bestimmen: Darf’s ein bisschen Farbe sein? 338 Riesenmoleküle handlich machen: Die Proteinspaltung 340 Wettlauf der Proteine: Die Elektrophorese 341 Proteinsequenzierung: Die Primärstruktur entschlüsseln 352 Massenspektrometrie: Auch Proteine können fliegen 355 Kapitel 21 Beziehungstests für Biomoleküle: Protein-Protein-Interaktionen erforschen 359 Proteine – Freunde fürs Leben? 360 Wie man Protein-Interaktionen untersucht 361 Klassiker für Beziehungskisten: Das Yeast-Two-Hybrid-System 361 Freunde machen Lichtsignale: Die FRET-Methode 364 Partnerschaftstests im Miniformat: Proteinchips 365 Teil V: Molekularbiologie im Alltag 367 Kapitel 22 Jedem das Seine: Personalisierte Medizin und Pharmakogenomik 369 Was Pharmakogenomik ist 370 Warum Menschen mit gleicher Krankheit verschieden auf gleiche Behandlungen reagieren 370 Personalisierte Medizin durch Genotypisierung 374 Kapitel 23 Genchips und Co: Das molekularbiologische Minilabor 377 Chips in verschiedenen Geschmacksrichtungen 378 Beim Genchip macht’s die Wasserstoffbrücke 379 Beim Proteinchip macht’s die Spezifität 381 Kapitel 24 Serviceunternehmen Zelle: Proteine auf Bestellung 383 Molekülproduktion mit Hilfestellung: Rekombinante Proteine 384 Insulinproduktion mit Bakterienhilfe 385 Muteine: Künstliche Proteinvarianten 389 Milliardenmarkt der rekombinanten Proteine 390 Kapitel 25 Molekularbiologie in Landwirtschaft und Ernährung 393 Warum will man Tiere klonen? 394 Gene Pharming: Medikamente aus Euter, Blatt und Co 398 Transgene Tiere: Die Milch macht’s 399 Transgene Pflanzen: Grüne Pharmafabriken 400 Xenotransplantationen: Tiere als Lebensretter für Schwerkranke? 401 Genfood: Auf dem Weg zur Designernahrung 401 Functional Food und Gentechnik 403 Ist Genfood gefährlich? 403 Nutrigenomik: Ernährungsplan nach Genprofil 406 Bioethik: Was darf die Molekularbiologie? 409 Beispiel aus der Bioethik: Gentechnisch veränderte Lebewesen 410 Teil VI: Der Top-Ten-Teil 413 Kapitel 26 Die zehn (plus vier) wichtigsten Standardlösungen des Molekularbiologen 415 Puffer: Ausgleich für den pH-Wert 415 Ladepuffer für Elektrophoresegele 417 Lösungen für die Hybridisierung 418 Bakterienmedien: Nahrung für die Helfer 419 Kapitel 27 Zehn plus zwei nützliche Internetadressen für (angehende) Molekularbiologen 421 Die offizielle Nobelpreis-Seite 422 Pimp your Brain 422 Deutsches Referenzzentrum für Ethik in den Biowissenschaften 422 Laborjournal online 422 Medizinische und molekularbiologische Datenbanken 423 Die Enzym-Seite 423 Die European Molecular Biology Organisation 423 Das National Center for Biotechnology Information 424 Die wichtigste Proteindatenbank 424 DNA from the Beginning 424 DNA Learning Center des Cold Spring Harbor Laboratory 425 Protokolldatenbank Bio-101 425 Stichwortverzeichnis 427

Rezension

"Tolles Buch zum Einstieg in die Molekularbiologie, aber auch zur Vertiefung des vorhandenen Basiswissens. Komplexe Vorgänge so einfach wie möglich beschreiben. Auch die übersichtliche Gliederung durch Symbole für Wichtiges, interessantes Zusatzwissen usw. ist hilfreich ? bin sehr angetan und werde es meinen Auszubildenden auf jeden Fall empfehlen." (H.H.Akademie für Gesundheitsberufe Heidelberg; april 2021)

Autorenportrait

Petra Neis-Beeckmann promovierte in Genetik, studierte danach Journalistik und arbeitet zurzeit als freie Journalistin. Seit 2013 berichtet sie über Themen der Life-Science-Branche für die Bioregio Stern.