Molekulargenetische Steuerungssysteme

Autorisierte Übersetzung In deutscher Sprache herausgegeben von Dr. rer. nat. habil. Klaus Bellmann Zentralinstitut für Kybernetik und Informationsprozesse der Akademie der Wissenschaften der DDR

In dieser Nonografie wird ein komplexer Überblick über den derzeitigen Kenntnisstand auf dem Gebiet der theoretischen Mutationsforschung unter besonderer Berücksichtigung der molekularen Grundlagen geben.

mit 105 Abbildungen und 22 Tabellen und einem Anhang des Herausgebers

AKADEMIE-VERLAG BERLIN 1977

von

V. A. RATNER

mit 308 Seiten

Abmessungen: 24,0 cm * 17,0 cm

Zustand: fester Leineneinband mit sauberen Schutzumschlag, Fadenheftung, sehr guter Zustand

Weitere Bilder in hoher Auflösung:

Der Autor liefert eine Bestandsaufnahme des heutigen Wissens über Struktur und Funktion des molekulargenetischen Systems unter systemtheoretischen Aspekten und versucht, sowohl für Speicher-, Codierungs- und Umcodierungsprinzipien als auch für große Klassen von Verarbeitungsprozessen der genetischen Information ein allgemeines Begriffssystem zu schaffen. Es werden einige fundamentale Prinzipien im Sinne von Axiomen über das Objekt herausgearbeitet und als Hilfsmittel einige formale Konzepte verwendet, wie z. B. die Linguistik für die Analyse der Polynukleotid- und Polypeptidsprache, die Theorie abstrakter Automaten für die Beschreibung von wechselwirkenden Genexpressionseinheiten. Das Buch gliedert sich in die Hauptteile Genetische Systeme, Genetische Sprache, Genetische Informationsverarbeitung (Prozesse der Metabolismussteuerung und der Reproduktion), Evolution genetischer Steuersysteme. In einem Anhang des Herausgebers werden die mathematisch-kybernetischen Simulationsmodelle kurz dargestellt, die in den letzten fünf Jahren in Zusammenarbeit zwischen Molekularbiologie, Kybernetik und Rechentechnik an der Akademie der Wissenschaften der DDR erarbeitet wurden; sie dienen der Analyse und Beschreibung des integrativen Verhaltens von vernetzten und einzelnen Genexpressionseinheiten bei der genetischen Informationsverarbeitung.

Inhaltsverzeichnis ( ACHTUNG : es treten "scanbedingt" Fehler auf ) :

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . .Teil I: Genetische Systeme Kapitel 1: Genetische Prozesse und Funktionseinheiten 1.1. Fundamentale genetische Prozesse . . 1.2. Irreguläre Polymere . . . . . . . . . 1.3. Reduplikation der DNA . . . . . . . 1.4. Transkription . . . . . . . . . . . 1.5. Replikation der RNA und reverse Transkription 1.6. Translation . . . . . . . . . . . . 1.7. Segregation . . . . . . . . . . . . 1.8. Mutationen und Reparatur von Schäden . 1.9. Rekombination . . . . . . . . . . . 1.10. Abbau von DNA, RNA und Polypeptiden . 1.11. Die Universalität der Prozesse und der ausführenden Systeme 1.12. Genetische Funktionseinheiten . . . . Kapitel 2: Allgemeine Bauprinzipien realer genetischer Systeme. 2.1. Genetische Systeme von Zellen, Viren, Organismen und Populationen . 2.2. Das Matrizenprinzip . . . . . . . . . 2.3. Funktionsteilung zwischen Polynukleotiden und Polypeptiden 2.4. Interpunktionsprinzipien . . . . . . . . 2.5. Das Verstärkerprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , 2.6. Das Hierarchieprinzip . . . . . . . . 2.7. Einschränkungen und strukturelle Lokalisation der molekularen Funktionen . 2.8. Autoreproduktion . . . . : . . . . . 2.9. „Freiheitsgrad°' der Segregation und Unentbehrlichkeit der Ontogenese . Kapitel 3: Allgemeine Eigenschaften genetischer Steuersysteme . 3.1. Genetische Systeme als Steuersysteme . 3.2. Prozeßtypen . . . . . . . . . . . . 3.3. Hierarchie der Transkodierungsprozesse . 3.4. Stabilität im weiten Sinne von Autoreproduktionssystemen und Subsystemen der Reproduktion . . . . . . . . . . . . . Teil II: Genetische Sprache Kapitel 4: Allgemeine Charakteristik der genetischen Sprache. 4.1. Definition der genetischen Sprache . . 4.2. Polynukleotid-Sprache . . . . . . . . 4.3. Polypeptid-Sprache . . . . . . . . . 4.4. Spezifität und Symmetrie der Interpunktion . 4.5. Genetische Sprache und natürliche Sprachen . .- . 4.6. Kryptographische Probleme . . . . . Kapitel 5: Genetische Sprache auf der Codonebene 5.1. Kontextbesonderheiten von Codons und Nonsensetriplets 5.2. Eindeutigkeit, Degeneration und Zusammenhang der Codons 5.3. Eigenschaften der Symmetrie und Regularität des genetischen Codes 5.4. Ungleichmäßigkeit der Degeneration des Codes . 5.5. Kryptographische Probleme und Universalität des Codes. Kapitel 6: Genetische Sprache auf der Cistronebene . 6.1. Kontextbesonderheiten der DNA- und RNA-Cistrons 6.2. Linguistische Elemente der PP-Form der Cistrons: Reguläre Substrukturen 6.3. Linguistische Elemente der PP-Form der Cistrons: Funktionale Zentren (Sues) . 6.4. Prinzipien der Synonymität von Cistrons. 6.5. Quantitative Untersuchungen zur semantischen Ähnlichkeit alleler Cistrons Kapitel 7: Theorie der Gene . . . . . . . . 7.1. Operativer phänomenologischer Genbegriff . 7.2. Gene als informationelle Einheiten . . Teil III: Genetische Informationsverarbeitung: Prozesse der Metabolismussteuerung in peripheren Subsystemen Kapitel 8: Operontypen . . . . . . . . . . 8.1. Negative Induktion von Operons . . . 8.2. Negative Repression von Operons . . . 8.3. Positive Induktion und Repression von Operons Kapitel 9: Komplexe Operonsysteme der Metabolismussteuerung 9.1. Familien verzweigter anabolischer Prozesse und ihre Operonsysteme. 9.2. Familien vereinigter katabolischer Prozesse und sie kontrollierende Cistrons 9.3. Regulation der amphibolischen Stoffwechselwege . Kapitel 10: Elemente und Modelle von Operonsystemen . 10.1. Elemente und Kontextbesonderheiten von Scriptons. 10.2. Migrierende Elemente operonaler Regulationssysteme . 10.3. Informationsmodelle autonomer peripherer Subsysteme der genetischen Regulation 10.4. Einfache Informationsmodelle von Operonsystemen mit Rückkopplungsmechanismen 10.5. Automatenmodelle von Operonsystemen: Elementare Automaten . 10.6. Modelle eines bioperonalen Triggers . . 10.7. Kollektive Formen der Steuerung in komplexen metabolischen Ketten. Teil IV: Genetische Informationsverarbeitung: Genetische Steuerung der Reproduktion Kapitel 11: Replicons, Segregons und Repliconsteuersysteme . 11.1. Kontextbesonderheitenund Interpunktion von Replicons 11.2. Ringförmige und lineare polyrepliconale Systeme und ihre Organisationsprinzipien. 11.3. Repliconsteuersysteme bei Phagen und Bakterien . 11.4. Informationsmodelle der Steuerung von Replicons. Kapitel 12: Einfache molekulargenetische Steuersysteme der intrazellulären Ontogenese . 12.1. Ontogenese kleiner Phagen . . . . . . 12.2. Scriptons und Replicons des Phagen A, . 12.3. Ontogenese des A-Phagen: Steuerung der Transkription und Reduplikation . 12.4. Morphogenese des Phagen T4 . . . . . Kapitel 13: Einige Organisationsprinzipien und Modelle ontogenetischer Systeme 13.1. Besonderheiten der intrazellulären Ontogeneseprogramme bei Phagen . 13.2. Die Kodierung des intrazellulären Ontogeneseprogramms im Erbmaterial 13.3. Trigger und extragenomale Vererbung des Locuszustandes. Strukturelles und dynamisches genetisches Gedächtnis . . . . . 13.4. Modelle von Scriptons mit komplizierter Interpunktion und ihre mögliche Rolle in der Ontogenese . . . . . . . . . . . . . Teil V: Probleme der Entstehung und Evolution genetischer Steuersysteme Kapitel 14: Entstehung und Evolution des genetischen Codes. 14.1. Heuristische Prinzipien . . . . . . . 14.2. Modellkonturen der Entstehung des Codes, der Cistrons und des Translationsapparates 14.3. Entstehung der Codonäquivalenzklassen (Serien) und der Degeneration 14.4. Populationsmodell der „Erfassung" freier. Nonsense-Tripletts durch Codeserien . 14.5. Die Stabilität des entstandenen Kodierungssystems in der Population . Kapitel 15: Evolutionsprinzipien von Cistrons und Proteinen . 15.1. Mikroevolution und Makroevolution. Vielfalt synonymer Proteine . 15.2. Mikroevolution von Cistrons und Proteinen. 15.3. Makroevolution von Proteinen: Mutationsaustausch und phylogenetische Stammbäume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.4. Interpretation phylogenetischer Stammbäume: die Familie der Globine 15.5. Evolutionsprinzipien von Cistrons und Proteinen . Kapitel 16: Prinzipien der Entstehung und Evolution von Operons, Replicons und Segre- gons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.1. Hypothese der Entstehung des Interpunktionssystems . . . . . . . . . . 16.2. Hypothetische Möglichkeiten der Operon-Entstehung 16.3. Möglichkeiten der Entstehung und Evolution polyreplikonaler Systeme 16.4. Populationsdynamik der Scriptonsequenz in Replicons und Segregons . Schlußbemerkung . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . Anhang des Herausgebers: Mathematisch-kybernetische Simulationsmodelle der Regulation der Genexpression . . . . . . . . . . Sachregister . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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