Grundlage aller biotechnologischen Prozesse sind molekularbiologische und genetische Regelmechanismen. Um also Biotechnologie in der medizinischen Forschung, der Arzneimittelentwicklung, der Lebensmittelindustrie oder im Umweltschutz einsetzen zu können, müssen Studierende, Wissenschaftler und technisches Personal die Grundelemente der Molekularbiologie beherrschen. Die ersten fünf Kapitel dieses Lehrbuchs führen in die DNA-, RNA- und Proteinbiochemie ein und erklären die Rekombinations- und Synthesemethoden in vivo und in vitro. Leicht verständliche Texte, Merksätze, ein Glossar und viele farbige Abbildungen erleichtern das Lernen. Fragen und Antworten aus dem Originalbuch können zur Wissenskontrolle von der Internet-Produktseite heruntergeladen werden. Spannend und aktuell werden dann die einzelnen Teilgebiete der Biotechnologie und das jeweils erforderliche molekularbiologische Grundwissen beschrieben. Der Bogen wird gespannt von der Nanobiotechnologie über Stoffwechsel-Engineering, Genomics/Proteomics, Umweltbiotechnologie, transgene Pflanzen und Tiere, bis hin zur Gentherapie sowie zur Prävention und Behandlung bakterieller und viraler Erkrankungen. Die letzten Kapitel befassen sich mit Bioterrorismus, den molekularbiologischen Methoden der Forensik und ethischen Aspekten der Biotechnologie. Somit bietet dieses Buch sowohl den molekularbiologischen Lernstoff für die Studiengänge Biotechnologie und Prozesstechnik sowie eine einzigartige Übersicht über alle modernen biotechnologischen Anwendungsgebiete.

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1 Grundlagen der Biotechnologie.- Beginn der biotechnologischen Revolution. Chemische Struktur von Nucleinsäuren. Verpackung von Nucleinsäuren. Bakterien als Arbeitspferde der Biotechnologie. Escherichia coli als Modellbakterium. Viele Bakterien enthalten Plasmide. Andere Bakterien in der Biotechnologie. Grundlagen der Genetik eukaryotischer Zellen. Hefe und andere filamentöse Pilze in der Biotechnologie. Kreuzungstypen der Hefe und Zellzyklus. Vielzellige Modellorganismen in der Forschung. In vitro-Kulturen von tierischen Zellen. Arabidopsis thaliana, eine Blütenpflanze als Modellorganismus. Viren in der genetischen Forschung. Subvirale, infektiöse Agenzien und 'Genetische Einheiten'. Weiterführende Literatur.- 2 DNA, RNA und Protein.- Das zentrale Dogma der Molekularbiologie. Genexpression durch Transkription. RNA-Synthese. Stoppsignale für die Transkription. Die Anzahl der Gene auf einer mRNA ist unterschiedlich. Die eukaryotische Transkription ist komplexer. Die Regulation der Transkription in Prokaryoten. Die Regulation der Transkription in Eukaryoten. Eukaryotische mRNA wird vor der Proteinsynthese prozessiert. Die Übertragung des genetischen Codes auf Proteine. Unterschiede zwischen pro- und eukaryotischer Translation. Mitochondrien und Chloroplasten synthetisieren ihre eigenen Proteine. Weiterführende Literatur.- 3 DNA-Rekombinationstechnologie.- DNA-Isolierung und Reinigung. Elektrophorese trennt die DNA-Fragmente nach ihrer Größe. Restriktionsenzyme schneiden DNA; Ligase verknüpft DNA. Methoden zum Nachweis von Nucleinsäuren. Komplementäre Stränge trennen sich und lagern sich wieder zusammen. Hybridisierung von DNA oder RNA in Southern- und Northern-Blots. Fluoreszenz-in situ-Hybridisierung (FISH). Allgemeine Merkmale von Klonierungsvektoren. Spezielle Typen von Klonierungsvektoren. Einschleusen klonierter Gene in Bakterien durch Transformation. Herstellung einer Genbibliothek. Screening der Genbibliothek durch Hybridisierung. Expressionsbibliotheken in Eukaryoten. Eigenschaften von Expressionsvektoren. Subtraktive Hybridisierung. Weiterführende Literatur.- 4 DNA-Synthese in vivo und in vitro.- Einführung. Replikation der DNA. Vergleich der Replikation bei Genetischen Einheiten, Prokaryoten und Eukaryoten. DNA-Synthese in vitro. Chemische Synthese von DNA. Chemische Synthese von vollständigen Genen. Durch in vitro-DNA-Synthese lässt sich die Basensequenz ermitteln. Die Polymerasekettenreaktion nutzt die in vitro-Synthese, um geringe DNA-Mengen zu vermehren. Die automatisierte Zyklussequenzierung verknüpft PCR und Sequenzierung. Modifikationen der PCR-Technologie. Zufällig vervielfältigte polymorphe DNA. Reverse-Transkriptase-PCR. PCR in der Gentechnik. Weiterführende Literatur.- 5 RNA-Technologien.- Einführung. Antisense-RNA verändert die mRNA-Expression. Antisense-Oligonucleotide. Die Expression von Antisense-RNA-Konstrukten. Die gezielte Verabreichung von Antisense-Therapeutika. RNA-Interferenz nutzt Antisense-Sequenzen, um die Genexpression zu hemmen. RNAi in Pflanzen und Pilzen. MikroRNAs sind Antisense-Sequenzen, die die Genexpression verändern. Anwendungen von RNAi bei der Analyse der Genexpression. RNAi für die Untersuchung von Säugergenen. Funktionelles Screening mit RNAi-Bibliotheken. Ribozyme katalysieren Spaltungs- und Ligationsreaktionen. Kleine, natürlich vorkommende Ribozyme. Die gentechnische Veränderung von Ribozymen für medizinische und biotechnologische Anwendungen. RNA-SELEX identifiziert neue Bindungspartner von Ribozymen. In vitro-Evolution und in vitro-Selektion von Ribozymen. Synthetische Ribozyme in der Medizin. Allosterische Desoxyribozyme katalysieren spezifische Reaktionen. Riboschalter werden durch Effektormoleküle reguliert. Die gentechnische Veränderung allosterischer Riboschalter und Ribozyme. Weiterführende Literatur.- 6 Immuntechnologie.- Struktur und Funktion eines Antikörpers. Antikörper, Antigene und Epitope. Die große Vielfalt der Antikörper. Die Struktur eines Ant ...