Vorwort 7


Grundlagen der Zellbiologie 9

1. Die Zelle 10

2. Die Chromosomen 14
2.1 Der Bau von Chromosomen 15
2.2 Chromosomensätze 16
2.3 Die Chromosomen des Menschen 18

3. Die Mitose 19
3.1 Der Zellteilungszyklus (Zellzyklus) 20
3.2 Die einzelnen Phasen des Zellzyklus im Überblick 22

4. Die Meiose 24
4.1 Die einzelnen Phasen der Meiose im Überblick 25
4.2 Neukombination und genetische Variabilität 27

5. Gegenüberstellung von Mitose und Meiose 31


Die Mendel'sche Genetik 32

1. Die Zeit vor Mendel 32

2. Kreuzungsversuche mit Erbsen 33
2.1 Mendels experimentelle Vorgehensweise 33
2.2 Die 1. und 2. Mendel'sche Regel 35
2.3 Die Deutung der Ergebnisse 36
2.4 Die Rückkreuzung 38
2.5 Die 3. Mendel'sche Regel 39

3. Weiterentwicklung der Mendel'schen Regeln 42
3.1 Der intermediäre Erbgang 42
3.2 Multiple Allelie und Kodominanz 43
3.3 Polygene Vererbung 45
3.4 Pleiotropie 46
3.5 Modifikationen 46

4. Die Mendel'schen Regeln in Bezug auf den Menschen 50
4.1 Die Blutgruppen des Menschen 50
4.2 Familienforschung 51
4.3 Erbleiden des Menschen 53


Die Chromosomen als Grundlage der Vererbung 58

1. Die Chromosomentheorie der Vererbung 58
1.1 Thomas Hunt Morgan 60
1.2 Genkopplung 60
1.3 Genaustausch (Crossing-over) 63
1.4 Genanordnung auf den Chromosomen 65
1.5 Die Genkarte des Menschen 68

2. Geschlechtschromosomal gekoppelte Vererbung 70
2.1 Die Geschlechtsbestimmung bei Organismen 72
2.2 Die Geschlechtschromosomen des Menschen 73
2.3 Geschlechtschromosomal gekoppelte Krankheiten 78

3. Chromosomenanomalien 79
3.1 Chromosomenmutationen/-aberrationen 80
3.2 Genommutationen 82
3.3 Polyploidie 84

4. Genomische Prägung 86

5. Nicht chromosomale Vererbung 87


Molekulargenetik 89

1. Proteine 90
1.1 Die Aufgabe von Proteinen 90
1.2 Die Struktur von Proteinen 91

2. Untersuchungsobjekte der Molekulargenetik 100
2.1 Grundlagen der Bakteriengenetik 101
2.2 Gewinnung von Bakterienmutanten 104
2.3 Rekombination bei Bakterien 107
2.4 Grundlagen der Virengenetik 111
2.5 Die Vermehrung von Viren 113
2.6 Grippeviren 115

3. Nukleinsäuren 118
3.1 Die Versuche von F. Griffith und O.T. Avery 118
3.2 Die Versuche von A. D. Hershey und M. Chase 120
3.3 Die Struktur der DNA 121
3.4 Die Struktur der RNA 125

4. Die DNA-Replikation 126
4.1 Der Versuch von M. Meselson und F. Stahl 126
4.2 Der Replikationsmechanismus 128
4.3 Die Polymerase-Ketten-Reaktion 134

5. Proteinbiosynthese 135
5.1 Der genetische Code 136
5.2 Transkription 140
5.3 RNA-Prozessierung 143
5.4 Translation 145
5.5 Proteinmodifikationen 153

6. Was ist ein Gen? 154

7. Mutationen 156
7.1 Genmutationen 157
7.2 Mutationsrate und Mutationsauslösung 159
7.3 Reparaturmechanismen der Zelle 161
7.4 Mutation und Evolution 162


Genregulation 165

1. Genomorganisation und Genstruktur 166

2. Genregulation bei Prokaryonten 169
2.1 Substratinduktion: Das lac-Operon 169
2.2 Endproduktrepression 173

3. Genregulation bei Eukaryonten 174
3.1 Die Regulation der Genaktivität auf der Ebene der DNA 175
3.2 Transkriptionelle Regulation 178
3.3 Posttranskriptionelle Regulation 184

4. Krebsentstehung durch Störungen der Genregulation 187


Angewandte Genetik 192

1. Pflanzen- und Tierzüchtung 193
1.1 Pflanzenzüchtung 194
1.2 Tierzüchtung 196

2. Gentechnologie 198
2.1 Werkzeuge der Gentechnologie 199
2.2 Die DNA-Klonierung 203
2.3 Proteinherstellung in Bakterien 207
2.4 Methoden der DNA-Analyse und -Vermehrung 208

3. Gentechnologie in der Landwirtschaft 218
3.1 Transgene Pflanzen 219
3.2 Transgene Tiere 226

4. Gentechnik in der Medizin 228
4.1 Das Human-Genom-Projekt 228
4.2 Medizinische Forschung 231
4.3 DNA-Diagnostik 235
4.4 Gentherapie 239
4.5 Medikamenten- und Impfstoffproduktion 241

5. Das reproduktive Klonen 242
5.1 Klonen bei Pflanzen und Tieren 242
5.2 Reproduktives Klonen beim Menschen 244

6. Ethische und gesetzliche Aspekte der Gentechnologie 245


Lexikon 250


Register 317