Biochemische Genetik

Dieter Hess ist Ordinarius für Pflanzenphysiologie an der Universität Hohenheim und Direktor des Instituts für Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen.

1. Teil Gene und chemische Merkmale.- A. Methodik: Aufklärung von Biosynthese-Wegen.- I. Primäre und sekundäre, essentielle und nicht essentielle Stoffe.- II. Isotopenversuchein vivo.- 1. "Strukturanalyse".- 2. Bausteinanalyse.- 3. Vorstufe und Zwischenstufe, Haupt- und Nebenweg.- III. Mutanten und die Aufklärung von Biosynthese-Wegen.- 1. Experimentell zugängliche Mutanten bei Mikroorganismen und höheren Pflanzen.- 2. Lokalisierung des genetischen Blocks.- a) Zufuhr von Intermediärstoffen hinter dem genetischen Block: Normalisierungsversuche.- b) Anhäufung von Zwischenstufen vor dem genetischen Block.- IV. Versuche im zellfreien System.- B. Genwirkungen in Biosynthese-Wegen.- I. Essentielle Metaboliten und Chlorophyll-Mutanten.- 1. Chlorophyll-Mutanten.- 2. Selektionstechnik.- 3. Genetisch bedingte Blockierungen der Synthese essentieller Metaboliten bei Chlorophyll-Mutanten.- a) Thiamin-pyrophosphat.- b) Chlorophylle.- c) Aminosäuren.- d) Eisen und Chelatbildung.- II. Stärke.- 1. Chemische Konstitution.- 2. Biosynthese.- 3. Genetik.- III. Fettsäuren.- 1. Chemische Konstitution.- 2. Biosynthese.- 3. Genetik.- IV. Terpenoide.- 1. Chemische Konstitution.- 2. Biosynthese.- 3. Genetik.- a) Monoterpene.- b) Diterpene (Gibberelline).- c) Triterpene (Gossypol, Cucurbitacine).- d) Tetraterpene (Carotinoide).- e) Polyterpene (Kautschuk).- V. Phenole und Phenolderivate.- 1. Chemische Konstitution.- 2. Biosynthese.- 3. Genetik.- a) Zimtsäuren.- b) Arbutin und Phloridzin.- c) Cumarine.- d) Lignin.- e) Flavan-Derivate, insbesondere Anthocyane.- VI. Alkaloide.- 1. Lupinen-Alkaloide.- 2. Morphin-Alkaloide.- C. Die Ein-Gen-Ein-Enzym-Hypothese und ihre Modifikationen.- I. Die Ein-Gen-Ein-Enzym-Hypothese.- II. Methodik.- 1. Serologische Methoden.- 2. Zonenelektrophorese.- 3. Immunoelektrophorese.- III. Ein-Gen-Ein-Enzym.- 1. Linamarase.- 2. "Direkte" Oxydasen.- a) Chemie und Funktion.- b) Genetik.- IV. Ein- Gen-Ein- Protein.- 1. Die Genetik der Reserveproteine des Maises.- 2. Immunogenetische Untersuchungen zur Selbstincompatibilität.- a) Die Selbstincompatibilität.- b) Die Immunitätstheorie.- c) Die Dimer-Hypothese.- d) Immunogenetische Untersuchungen.- V. Ein- Gen-Ein- Polypeptid.- 1. Multiple Formen von Enzymen (Isozyme).- 2. Genetik und Isozyme.- a) Steuerung durch verschiedene Gen-Loci.- b) Steuerung durch verschiedene Allele eines Gen-Locus.- 2. Teil Nucleinsäuren als Träger genetischer Informationen.- A. Chemische Konstitution der Nucleinsäuren.- B. DNS und RNS als Träger genetischer Informationen bei Viren und Bakterien.- C. DNS als Träger genetischer Informationen bei höheren Pflanzen.- I. Die autokatalytische Funktion der DNS: Reduplikation.- 1. Der Mechanismus der DNS-Reduplikation bei Mikroorganismen und Tieren.- 2. Der Mechanismus der DNS-Reduplikation bei höheren Pflanzen.- a) Veränderungen der Chromosomenzahl und Veränderungen des DNS-Gehaltes.- b) Semikonservative DNS-Reduplikation in höheren Pflanzen.- c) Hypothesen zum Feinbau der Chromosomen.- II. Die heterokatalytische Funktion der DNS: Transskription und Translation.- 1. Transskription und Translation bei Mikroorganismen und Tieren.- a)Transskription.- b)Translation.- c)Der genetische Code.- 2. Transskription und Translation bei höheren Pflanzen.- a)Selektive Hemmungen mit Antimetaboliten.- b)Selektive Hemmung der Blütenbildung und m-RNS.- c)Versuche zum direkten Nachweis von m-RNSin vivo.- d)RNS- und Protein-Synthese im zellfreien System.- dl. Die Komponenten des Systems der Transskription und Translation in höheren Pflanzen.- d2. Die Funktion der Komponenten: Transskription und Translation im zellfreien System.- III. Piastiden als Träger extrachromosomaler Erbfaktoren.- 1. Extrachromosomale Vererbung.- 2. Piastiden (Chloroplasten) als Träger extrachromosomaler Erbfaktoren.- 3. Cooperation zwischen Genom und Plasmon, speziell Piastom.- 3. Teil Die Regulation der Gen-Aktivität.- A. Différentielle Gen-Aktivität.- I. Veränderungen der genetischen Konstitution während der Individualentwicklung.- 1. Somatische Mutationen einzelner chromosomaler Erbfaktoren.- 2. Erbungleiche Mitosen.- 3. Polyploidie.- 4. Totipotenz.- II. Différentielle Gen-Aktivität bei Dipteren.- 1. Definitionen.- 2. Gewebe- und Stadien-spezifische Puffmuster auf Riesenchromosomen.- 3. Puffs als Orte primärer Genaktivität.- III. Différentielle Genaktivität bei höheren Pflanzen.- 1. Nachweis einer differentiellen Genaktivität bei der Induktion der Anthocy an-Synthese.- 2. Différentielle Synthese vom m-RN S.- 3. Différentielle Synthese von Proteinen.- a) Différentielle Protein-Muster.- b) Différentielle Isozym-Muster.- c) De novo-Synthese von Enzymen während der Entwicklung.- 4. Aktivitätszustände von Genen.- B. Regulation der Gen-Aktivität.- I. Möglichkeiten der Regulation von St off Wechselprozessen.- II. Die intracelluläre Regulation von Stoff Wechselprozessen.- a) Regulation der Genaktivität: Regulation der Transskription nach dem Jacob-Monod-Modell.- b) Regulation der Enzym-Aktivität.- c) Vergleich der intrazellulären Regulations-Mechanismen; konstitutive Enzyme.- III. Induktion und Repression bei höheren Pflanzen.- 1. Induktion.- 2. Repression.- IV. Regulation der Enzym-Aktivität bei höheren Pflanzen.- V. Wirkungsmechanismus tierischer Hormone: Ecdyson und primäre Genaktivität.- 1. Das Häutungs-Hormon Ecdyson.- 2. Ecdyson und Puffbildung.- 3. Ecdyson, Synthese von m-RN S und Enzym-Induktion.- 4. Hormone als Effektoren bei der Enzym-Induktion.- VI. Phytohormone und andere Regulatoren als Effektoren bei Induktion und Repression.- 1. Phytohormone.- 2. Phytohormone und Abscissin II: Effektoren bei Induktion und Repression?.- a) Gibberellinsäure.- b) IE S.- c) Phytokinine.- d) Abscissin II (Dormin).- VII. Histone und Heterochromatin.- 1. Histone und Gen-Inaktivierung.- a) Repression durch Histone im zellfreien System.- b) Histon-Muster während der Entwicklung.- c) RNS-Histon-Komplexe als Repressoren?.- 2. Heterochromatin und Gen-Inaktivierung.- a) Regulation auf dem Niveau des Gens und auf dem des Chromosoms.- b) Heterochromatin.- c) Gene auf dem Heterochromatin.- d) Heterochromatin und Gen-Inaktivierung.- VIII. Genetische Befunde an höheren Pflanzen und Jacob-Monod-Modell.- 1. Operon?.- 2. Kontrollelemente bei Zea mays: Regulator- und Operator-Gene ?.- IX. Außenfaktoren und Gen-Aktivität: das Phytochromsystem.- 1. Äußere und innere Faktoren.- 2. Phytochrom-abhängige Photomorphosen.- 3. Phytochromsystem und différentielle Gen-Aktivierung.- a) Différentielle Gen-Aktivierung bei der Phytochrom-induzier-ten Anthocyan-Synthese.- b) Hypothesen zum Mechanismus der Phytochrom-induzierten Gen-Aktivierungen bzw. -Inaktivierungen.- Autorenverzeichnis.- Verzeichnis der Familien, Gattungen und Arten.