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...