Von Molekülen zu Zellen – 100 Jahre experimentelle Biologie

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Ernst J. M. Helmreich
Von Molekülen zu Zellen – 100 Jahre experimentelle Biologie
Betrachtungen eines Biochemikers
186 Seiten, 17 Abb., Pb., 20,00 Euro
ISBN 978-3-928186-90-2
Ein Streifzug durch die Geschichte der modernen Biologie.

Inhaltsverzeichnis

Geleitwort
Danksagung
Einleitung
Biochemie und Immunologie
- Biochemie – die Chemie des Lebens
  - Die Parabel von Schlüssel und Schloss
  - Die Biochemie – eine Tochter der Naturstoffchemie
  - Ungewöhnliche Eigenschaften der lebenden Materie
  - Das Proteinparadigma
  - Selbstreplikation von Proteinen
  - Biochemie in der »prägenetischen« Vorzeit
- Die Immunologie – Vom Molekül zur Zelle
  - Paul Ehrlichs Seitenkettentheorie
  - Chemie contra Zellbiologie
  - Die Rolle der Zellen in der Immunologie
  - Das »Selbst-nicht-Selbst«-Paradigma in heutiger Sicht
Genetik
- Mendels Genetik
- Delbrücks und Schrödingers Beschreibungen eines Gens
- Die Ursprünge der funktionellen Genetik
- Klonen, Vervielfältigen und Sequenzieren von Genen
- Die Lösung des Diauxy-Problems: Die Repressor-Operator-Wechselwirkung »revisited«
- Was ist ein Gen?
- Der Weg von DNA/RNA zum genetischen Code
- Der Triumph der Genetik
- »Molekulare« contra »klassische« Biologie
Vom Gen zum Gennetzwerk
- Genexpression und genetischer Informationstransfer in der lebenden Zelle
  - Genetik heute
    - Eine Rolle für nichtkodierende Gene: RNA-Interferenz
    - Homologe Rekombination
    - Die Rolle der Mobilität der Gene in der Transkription
    - Translation der genetischen Information
  - Nichtvererbbare Genmodifikationen: die Epigenetik
  - Informationstransfer ohne DNA: Paramutation
  - Die Stochastizität des genetischen »read out«
  - Wie funktionieren Gene in der lebenden Zelle?
    - Reprogrammierung von Stammzellen
    - Ausblick
- Humangenetik
  - Genetische Unterschiede der Menschen
  - Ein Beispiel für die Rolle der SNPs in der Humangenetik
- Gene und Morphogenese
  - Wachstum und Form
  - Das morphogenetische Feld und die »Organisatoren«
  - Die Rolle der Genduplikationen und der Genfrequenz für die Entstehung neuer Phänotypen
  - Die Homeobox
  - Dissipative Strukturen und Morphogenese
  - Morphogenese und Evolution
Vom Gen zum Protein – Kann man das Proteom aus dem Genom ableiten?
- Proteinfaltung, die andere Hälfte des genetischen Codes
  - Anfinsens Experiment
  - Domänen und Monomere
  - Ist Proteinfaltung ein unlösbares Problem?
- Macht die Variabilität der Proteine den Weg vom Gen zum Protein unberechenbar?
  - Beispiele flexibler Proteine
    - Antikörper
    - Rezeptoren
  - Ein Modell ligandeninduzierter Änderungen der Struktur von Proteinen
  - Die Folgen der Variabilität der Proteinstrukturen für die Systembiologie
Darwins Evolution
- Die Evolution aus der Sicht der Genetik
  - Adaptation und Evolution
  - Einflüsse der Umwelt
  - Adaptation durch Gewöhnung und Indokrination contra Mendels Vererbung
  - Was ist Adaptation? Eine Begriffsbestimmung
  - Die Rolle des horizontalen Gentransfers in der Evolution
  - Natürliche Selektion
  - Selektion von Genvarianten
  - Die »Quasispezies«
  - Fitness
  - Emergenz: Das Erscheinen neuer Eigenschaften in der Evolution
  - Die Ökonomie der Evolution
  - Die synthetische Biologie nutzt die Ökonomie der Evolution
  - Die Stabilität des Genoms
- Evolution aus der Sicht der Chemiker und Physiker sowie der Kreationisten
  - Chemiker, die Entstehung des Lebens und die Evolution
    - Der Beginn des Lebens
    - Änderungen der Chemie der Umwelt und ihre Folgen für die Evolution
    - Evolution, ein Prozess der Selbstorganisation?
  - Vom Gen zum Genom
  - Jünger der »Intelligent design«-Sekte missverstehen die Evolution
Techniken, die den Fortschritt in der experimentellen Biologie ermöglichten
- Physikalische Methoden
  - Geschichte der Strukturbiologie
  - Die Rolle der Strukturbiologie für die Entschlüsselung der Proteinregulation
    - Monods Modell der »allosterischen« Regulation
    - Alternative Modelle für eine ligandeninduzierte Änderung der Konformation von Proteinen
    - Die Rolle von Ideen und Modellen in der experimentellen Biologie
  - NMR-Spektroskopie und Proteindynamik
  - Optische Methoden zur Sichtbarmachung der Zellstrukturen in situ
- Die Informationstechnologie und ihre Rolle in der Systembiologie und der Systemanalyse
  - Die Systembiologie
  - Die Kybernetik, ein Vorläufer der Systembiologie
  - Das Ziel der Systembiologie
    - Sucht die Systembiologie nach mechanistischen Erklärungen?
    - Ist die Systembiologie Technik oder Wissenschaft?
    - Die Aussichten der Systembiologie
  - Systembiologie ist ein Teil der Systemanalyse
Der Mensch als biologisches Objekt
- Humanbiologie
  - Die Evolution des Menschen
  - Das menschliche Genom
  - Das menschliche Gehirn
  - Darwins Epistemologie und Altruismus
  - Der Einfluss der kulturellen Überlieferung auf die Entwicklung des Menschen
    - Wie hat der Mensch gelernt zu sprechen?
    - Bestimmen Gene das menschliche Verhalten?
    - Evolution und Religion
- Mensch und Medizin
  - Die Stammzelldebatte
  - Wissenschaft und Politik
  - Ausblick
Ein Biochemiker versucht, die Biologie zu verstehen
- Die Forschung in der Biologie
  - Wege zum Verständnis der Biologie
    - Reduktionismus
    - Grenzen der Reduzierbarkeit biologischer Prozesse
    - Teleologie und Teleonomie
    - Die historische Dimension der Biologie
  - Die Unterschiede zwischen lebender und toter Welt
  - Unterschiede in den Absichten und Methoden reduktionistischer und holistischer Biologen
- Die Arbeitsweise der experimentellen Biologen
  - Modelle in der Biologie
  - Die Wahl des geeigneten Objekts
  - Die experimentelle Biologie der Gegenwart
Begriffserläuterungen
Literatur

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