Artikel zur Biologie

Genetik

Mireille Schäfer

Das poly(A)-Ende der mRNA. Seine Rolle in der Genexpression

Der poly(A)-Schwanz am 3'-Ende der mRNA hat unterschiedliche Funktionen bei der Genexpression. Seine Länge bestimmt die Effizienz, mit der eine mRNA translariert werden kann. Sinkt die Länge unter einen bestimmten Wert, so fällt die mRNA der Degradation anheim. Eine neuerliche (sekundäre) Verlängerung des poly(A)-Schwanzes wird bei der Keimzellentwicklung beider Geschlechter im Zusammenhang mit Translationskontrollmechanismen beobachtet. Beim Fadenwurm Caenorhabditis, der als Hermaphrodit beide Geschlechter nacheinander entwickelt, steuert die poly(A)-Länge an der mRNA eines bestimmten Gens sogar den Wechsel vom männlichen zum weiblichen Geschlecht.

Biologie in unserer Zeit 22, 39 - 44 (1992)

Ulrich Kuck und Stefanie Faßbender

Zur Verwandtschaft mobiler genetischer Elemente

Strukturelle und funktionelle Eigenschaften lassen vermuten, daß Retroviren, Transposonen und Intronen einen gemeinsamen evolutionären Ursprung besitzen. Allen ist gemeinsam, daß sie innerhalb der Erbinformation "ortsbeweglich" sind und für den Transfer von Genen zwischen artverschiedenen Organismen verantwortlich sein können.

Biologie in unserer Zeit 21, 31 - 36 (1991).

Otto Schmidt

Genetische Kontrolle der Zellproliferation in Drosophila

Aus Regenerationsanalysen geht hervor, daß Zellen im Gewebeverband ihre Nachbarzellen über zelluläre Wechselwirkungen registrieren. Unterbrechungen der Nachbarschaftsverhältnisse durch Wundverschlüsse wirken als Proliferationsstimulus, bis ein kontinuierlicher Zellverband wiederhergestellt ist. Die Entstehung von Zellen mit unterschiedlichen Eigenschaften durch entwicklungsbedingte regulative Prozesse kann in analoger Weise die Proliferation beeinflussen, wodurch determinative Prozesse mit der Zellteilung gekoppelt werden. Voraussetzung für den Abschluß der Proliferation ist die strukturelle Einbindung der Zellen in den Gewebeverband. Diese ist in einigen rezessiven Tumormutanten gestört.

Biologie in unserer Zeit 21, 211 - 216 (1991).

Knöchel, Walter

Differentielle Genaktivität im Froschembryo

Gestaltsveränderungen und Musterbildung während der Embryogenese gehen zurück auf die Expression einer Vielzahl verschiedener Gene. Dabei werden zu festgelegten Zeitpunkten der Entwicklung bestimmte Gene an- oder abgeschaltet (differentielle Genexpression). Mit den Methoden der cDNA Klonierung sowie der Hybridisierung können stadienspezifische RNA Sequenzen isoliert und analysiert werden. Experimentelle Befunde weisen auf mögliche Kontrollmechanismen, die für die gleichzeitige Expression verschiedener Gene in einem Entwicklungsstadium bzw. in einem Gewebe (koordinierte Genexpression) von Bedeutung sind.

Biologie in unserer Zeit 15 (1985, Heft 3), Seite 65.

Kerstin Hagen-Mann, Wolfgang Mann

Polymerase Chain Reaction. Eine revolutionäre Methode für die Biologie

Eine der wichtigsten Entwicklungen für die Biotechnologie ist die PCR, die eine schnelle und effiziente Vervielfältigung von Genen oder DNA-Abschnitten in vitro ermöglicht. Die Methode hat bereits in vielen Bereichen biologischer Forschung Anwendung gefunden. Hier werden einige der grundsätzlichen Möglichkeiten besprochen.

Biologie in unserer Zeit 20, 257 - 262 (1990).

Harald Jockusch

Neuromuskuläre Erbkrankheiten: Tiermodelle und Molekulargenetik

Erbkrankheiten, die zu Störungen des Nerv-Muskelsystems führen, sind derzeit nur sehr begrenzt therapierbar, aber das Verständnis ihrer Ursachen hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht, wobei die Molekulargenetik eine Schlüsselrolle gespielt hat. Neueste Ergebnisse zu den menschlichen Muskelkrankheiten Duchenne-Muskeldystrophie, Myotonien und Spinale Atrophien sowie zu den entsprechenden Erbkrankheiten bei der Maus werden dargestellt. Am Beispiel neuromuskulärer Erbkrankheiten werden die Aussagekraft von Tier- und Zellkulturmodellen für menschliche Krankheiten und die Relevanz molekulargenetischer Vergleiche zwischen Tier und Mensch für die Medizin diskutiert.

Biologie in unserer Zeit 22, 203 - 211 (1992)

Gerhard Czihak

Das Centrosom

Über den Aufbau der Centrosomen ist trotz ihrer Bedeutung für die Zellteilung noch wenig bekannt. Sie bilden die Spindelpole, indem sie an gegenüberliegende Positionen "wandern". Von dort aus organisieren sie den Aufbau der Mikrotubuli der Spindelfasern. Ihre Entfernung macht die Zelle teilungsunfähig. Im Drosophila-Embryo haben sie sich als Embryo-Organisatoren erwiesen, indem sie auch bei Abwesenheit von Zellkernen ein Blastoderm und Polzellen bilden können.

Biologie in unserer Zeit 23, 29 - 35 (1993)

Wolfgang Schuster, Axel Brennicke

RNA-Editing

RNA-Editing verändert in der RNA den Sinn der genetischen Information des Gens, so daß von der DNA nicht mehr das Proteinprodukt vorhergesagt werden kann. Die bisher bekannten Beispiele für RNA-Editing werden diskutiert.

Biologie in unserer Zeit 20, 201 - 210 (1990).

Otto Schmidt

Springende Gene in Eukaryoten

Mobile genetische Elemente sind in der Lage, ihre Position innerhalb eines Genoms zu verändern. Dabei kommt es zu Modifikationen des genetischen Materials in dem betreffenden Wirtsgenom. Die Frage, welche Bedeutung diese Elemente für das Genom und den Organismus haben, ist noch nicht eindeutig beantwortbar.

Biologie in unserer Zeit 18 (1988, Heft 2), Seite 53.

Herzog, Richard

Die Struktur der DNA

Neben dem vor 30 Jahren von Watson und Crick veröffentlichten Strukturmodell der DNA-Doppelhelix existieren einige weitere, davon abweichende DNA-Modelle, so das Seite-an-Seite-Modell (Rodley), das Modell einer linkshändigen "Z"-DNA, außerdem eines mit gegenüber der B-Form geänderten Strangpolarität (Hopkins). Bei wichtigen biologischen Vorgängen liegt die DNA als Superhelix vor, die durch 3 Parameter näher charakterisiert wird.

Biologie in unserer Zeit 13 (1983, Heft 1), Seite 11 - 15.

Franz Hoffmann und Shyun-Shyun Tsay

Das Experiment: Zellwandsynthese in plasmolysierten Zellen verhindert Protoplastenfusion in vivo

In einem klassischen Experiment beobachtete Küster vor mehr als 80 Jahren, daß sich Zellfraktionen, die als Folge der Plasmolyse von länglichen Pflanzenzellen entstehen können, durch mechanischen Druck wieder verschmelzen lassen, falls nicht eine kritische Zeit seit der Fraktionierung verstrichen ist. Dieser für die somatische Pflanzengenetik richtungsweisende Fusions-Versuch wird beschrieben und die Fusionshemmung als Folge von Zellwandbildung durch die kernhaltige Fraktion (Protoplast) nachgewiesen. Da in kernlosen Fraktionen (Cytoplasten) keine oder nur sehr wenig Cellulose-Synthese nachweisbar ist, scheint ein Kernsignal diese schnelle Reaktion auf den Verlust von Membran/Zellwand-Kontakt auszulösen.

Biologie in unserer Zeit 21, 45 - 48 (1994).

Gerd Gellissen

Mobilität von DNA zwischen Organellen

Neben dem Zellkern stellen Chloroplasten und Mitochondrien genetische Kompartimente der eukaryotischen Zelle dar. Seit etwa drei Jahren sind DNA-Sequenzen bekannt, die in mehr als einem dieser Kompartimente vorkommen. Die bisherigen Befunde werden zusammengefaßt und in funktionellem und evolutionärem Zusammenhang diskutiert.

Biologie in unserer Zeit 17 (1987, Heft 1), Seite 15.

Christoph Kessler

Molekularer Nachweis von Erbkrankheiten

Die zahlreichen Erbkrankheiten beim Menschen und ihre pränatale Diagnose bilden zur Zeit ein wichtiges Forschungsfeld. Im vorliegenden Aufsatz wird ein Überblick über die molekularen Nachweismethoden für Erbkrankheiten gegeben und ihre Anwendung besonders am Beispiel der verschiedenen Hämoglobinopathien des Menschen diskutiert.

Biologie in unserer Zeit 16 (1986, Heft 2), Seite 46.

Rainer Roggenkamp Heterologe

Genexpression in Hefe

Die Entwicklung von Vektoren und eines Transformationssystems haben für die Hefe Saccharomyces cerevisiae die Expression von Fremdgenen ermöglicht. Eine Reihe von grundlegenden Erkenntnissen bezüglich Transkription, Translation und sekretorischer Prozesse wurde mit dem bakteriellen β-Laktamase-Gen gewonnen. Die überwiegende Zahl der bis heute in Hefe exprimierter Genprodukte sind von medizinischer bzw. alimentärer Bedeutung.

Biologie in unserer Zeit 16 (1986, Heft 2), Seite 39.

Sperling, Karl, Sabine Zakrzewski u. Heidemarie Neitzel

Das Experiment: Darstellung und Analyse der menschlichen Chromosomen

Bei dem hier beschriebenen Verfahren zur Chromosomendarstellung reichen wenige Tropfen Blut aus der Fingerbeere aus, um viele gut gespreitete Metaphasen zu erhalten. Die Aufarbeitung der Kulturen geht rasch und erfordert keine Zentrifuge, da die Zellen auf Polylysin-beschichtete Objektträger gegeben und dort fixiert werden. Zusammen mit dem hier vorgestellten Anschauungsmaterial kann der Schüler bzw. Student Einblick in ein wichtiges biologisch-medizinisches Gebiet erhalten.

Biolologie in unserer Zeit 13 (1983, Heft 5), Seite 153 - 157.

Hans-Peter Mühlbach

Viroide: Freie infektiöse RNA-Moleküle als Erreger von Pflanzenkrankheiten

Viroide sind weltweit verbreitete Erreger von Pflanzenkrankheiten, die bedeutende wirtschaftliche Schäden verursachen. Es sind kleine, einzelsträngige, ringförmige RNA-Moleküle, die nicht in eine Proteinhülle verpackt sind, sondern in freier Form existieren. Sie werden im Zellkern der infizierten Pflanzenzellen mit Hilfe pflanzlicher RNA-Polymerasen repliziert. Ihre pathogene Wirkung beruht vermutlich auf einer Störung der Genexpression der Wirtspflanzen.

Biologie in unserer Zeit 17 (1987, Heft 3), Seite 65.

Kahl, Günter

Transfer-Ribonucleinsäuren

Die Übersetzung der genetischen Information der DNA in Proteine setzt neben einer korrekten Transkription, einem präzisen Processing des primären Transkriptes zur transportablen Messenger-RNA auch eine exakte Ablesung des Triplettcodes am Ribosom voraus. Diese Aufgabe übernehmen aminosäurespezifische Transfer-RNAs, deren Struktur und Funktion in den letzten Jahren weitgehend aufgeklärt werden konnte.

Biologie in unserer Zeit 13 (1983, Heft 2), Seite 39 - 47.

Günter Kahl, Kurt Weising

Gentransfer bei Pflanzen

Vor wenigen Jahren ist es erstmals gelungen, fremde Gene in Pflanzen zu überführen, dort stabil zu integrieren und zu exprimieren. Seitdem sind Gentechnik und Gentransfer in Pflanzen in rasanter Entwicklung begriffen. Zwei wesentliche Voraussetzungen waren für diese Entwicklung mitverantwortlich. Zum einen die Aufklärung der molekularen Grundlagen eines natürlich vorkommenden Gentransfers, der Übertragung von Sequenzen des sog. Ti-Plasmids von Agrobacterium tumefaciens in Wirtspflanzen, zum anderen die Weiterentwicklung des methodischen Repertoires der rekombinaten DNA-Technologie.

Biologie in unserer Zeit 18 (1988, Heft 6), Seite 181.

Wolfgang Schuster, Rudolf Hiesel, Werner Schobel, Bernd Wissinger, Axel Brennicke

Molekulare Grundlagen der cytoplasmatisch vererbten Sterilität höherer Pflanzen

Bei cytoplasmatischen, männlich sterilen Mutanten höherer Pflanzen wird die Pollenreifung durch Veränderungen im mitochondrialen Genom gestört. Umkombinationen von DNA-Fragmenten führen zur Entstehung neuer, chimärer Proteine, die die mitochondriale Funktion bei der Ausbildung fertilen Pollens verändern. Die Herkunft solcher chimären Gene wird an mehreren Beispielen erläutert.

Biologie in unserer Zeit 17 (1987, Heft 5), Seite 144.

Schumann, Wolfgang

Bewegliche DNA-Sequenzen bei Escherichia coli

Bei E. coli wurden bislang mehr als zwei Dutzend verschiedener beweglicher DNA-Sequenzen gefunden, die man aufgrund ihrer Organisation und mechanistischen Eigenschaften in drei Klassen einteilt: IS- und Tn3-ähnliche Elemente sowie Transponierbare Bakteriophagen. Alle sind charakterisiert durch eine definierte DNA-Struktur mit meist etwa 30 bp langen, umgekehrten Wiederholungen an ihren Enden. Sie codieren für mindestens ein Protein, das an ihrer Verdoppelung und der Integration (= Transposition) der Kopie an einer anderen Stelle des gleichen oder eines anderen Wirts-DNA-Moleküls beteiligt ist.

Biologie in unserer Zeit 13 (1983, Heft 5), Seite 137 - 143.

Lieb, Eckhard

Das Experiment: Geschlechtsbestimmung und Chromosomentheorie der Vererbung

Bei geeigneter genetischer Markierung der Geschlechtschromosomen lassen sich die Nachkommen einer Kreuzung von attached-X- mit X/Y- von Drosophila melanogaster sowohl genetisch als auch cytologisch als XX/Y- und XO- erkennen; letztere besitzen keine beweglichen Spermatozoen. Damit läßt sich die Rolle des Y-Chromosoms bei der Geschlechtsbestimmung bei Drosophila auf die Kontrolle der Spermiohistogenese einschränken. Seltene Ausnahmetiere, die in dieser Kreuzung auftreten, geben Auskunft über die Häufigkeit von Nondisjunction und die Genbalancetheorie der Geschlechtsbestimmung.

Biologie in unserer Zeit 13 (1983, Heft 4), Seite 120 - 125.

Ulrich Petzoldt

Klonen von Säugetieren, Möglichkeit oder Utopie?

Große Erfolge in Zellkultur und Eimanipulation haben den Säugetierembryologen die experimentellen Wege eröffnet, auch das Klonen von Säugetieren zu versuchen. Es werden 3 Methoden dargestellt, mit denen dieses Problem in den letzten Jahren bevorzugt angegangen worden ist. Die Erfolgschancen dieser Methoden werden besprochen und die Frage diskutiert, ob und in welchem Ausmaß das Klonen von Säugetieren und sogar des Menschen zur Zeit tatsächlich möglich ist oder in den nächsten Jahren möglich werden könnte.

Biologie in unserer Zeit 16 (1986, Heft 5), Seite 143.

Johannes Wöstemeyer, Anke Burmester

Genetische Manipulation von Pilzen. Konzepte zur Konstruktion von Vektorsystemen

Am Beispiel der in Biotechnologie und Grundlagenforschung ständig an Bedeutung gewinnenden Pilze werden Konzepte zur Konstruktion von Vektorplasmiden dargestellt. Anhand von Beispielen werden die drei wichtigsten Grundvoraussetzungen für die Etablierung effizienter Systeme für die in vitro Manipulation von Pilzen erläutert: Methodik zur Herstellung, Fusion und Transformation von Protoplasten -- Klonierung und Anpassung selektiver Markergene -- Isolierung von DNA-Elementen, die eine Replikarion der Vektorplasmide ermöglichen.

Biologie in unserer Zeit 17 (1987, Heft 4), Seite 114.

Stefan Hohmann

Regulation der Genexpression

Die molekularen Mechanismen der Regulation der Transkription scheinen über das Reich der Eukaryoten konserviert zu sein. Aktivatorproteine binden an die Promotoren und bewirken die Initiation der Transkription. Die Bindung oder die Aktivität dieser Proteine wird auf verschiedene Weise reguliert. Weitere Regulationsmechanismen, die nach der Transkription eingreifen, werden angeschnitten.

Biologie in unserer Zeit, 19, 149 - 156 (1989).

Hildegard Kienzle-Pfeilsticker

DNA-Replikation in Eukaryoten

Das Genom höherer Eukaryoten ist in etwa 10⁴ Replikationseinheiten unterteilt, die je einen Replikationsursprung tragen. Von ihm aus starten nach der Initiation zwei Replikationsgabeln in entgegengesetzter Richtung. Die Elongation der neusynthetisierten DNA wird fortgesetzt, bis zwei benachbarte Replikationsgabeln aufeinandertreffen. Während der Termination werden die neusynthetisierten Tochter-Stränge miteinander verbunden. An der Replikationsgabel wirken mehrere Enzyme zusammen: DNA-Polymerase, Primase, Helicase, Topoisomerase, Ribonuclease und Ligase.

Biologie in unserer Zeit 17 (1987, Heft 4), Seite 107.

Sperling, Karl

Chromosomenanomalien beim Menschen: Häufigkeit und Entstehung

Etwa 0,6% aller Neugeborenen beim Menschen, nahezu 50% aller Spontanaborte und insgesamt vermutlich mehr als 20% sämtlicher befruchteten Eizellen weisen eine Chromosomenanomalie auf. Von keinem anderen Lebewesen sind ähnlich hohe Werte bekannt. Mit Hilfe der chromosomalen Polymorphismen ist es heute möglich, einzelne Chromosomen zu identifizieren und ihre Weitergabe von den Eltern auf die Nachkommen zu verfolgen. Auf diese Weise konnte Einblick in Auswirkungen und Entstehungsweise -- speziell der numerischen -- Chromosomenanomalien gewonnen werden.

Biologie in unserer Zeit 13 (1983, Heft 5), Seite 144 - 152.