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Die Zelle als genphysiologisches System

  • Peter Schopfer
  • Axel Brennicke
Chapter
Part of the Springer-Lehrbuch book series (SLB)

Zusammenfassung

Die genetische Information der Pflanzenzelle ist in den DNA-Molekülen des Zellkerns (nukleares Genom) der Piastiden (plastidäres Genom) und der Mitochondrien (mitochondriales Genom) niedergelegt. Die Genome der Piastiden und Mitochondrien leiten sich von Genomen prokaryotischer Organismen ab, die während der Evolution als Endosymbionten in die Eukaryotenzelle aufgenommen wurden (Endosymbiontentheorie). Diese Organellengenome und die zugehörigen Mechanismen der Genexpression zeichnen sich auch heute noch durch viele prokaryotische Merkmale aus. Andererseits unterscheiden sie sich von den heutigen Prokaryotengenomen z.B.dadurch, daß sie viele Gene an den Zellkern verloren habender in der Pflanzenzelle die dominierende Rolle bei der Replication und Transkription der genetischen Information übernommen hat und so viele Funktionen der Organellen steuert. Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die Organisation der Genome und die komplexen Mechanismen der Informationsverarbeitung in der Pflanzenzelle sowie die während der Evolution etablierten Abhängigkeitsverhältnisse und Kooperationen zwischen ihren drei genetischen Systemen. Unter Genexpression verstehen wir die Abfolge der molekularen Einzelschritte zwischen einem Gen und seinem reifen Genprodukt, z.B.einem funktionsfähigen Enzym. Dieser Begriff schließt also neben der DNA-Transkription auch die Reifungsprozesse auf der RNA-Ebene, die RNA-Translation (Proteinsynthese) und die Mechanismen der Proteinmodifikation und -(in)aktivierung ein. Die auf diesen verschiedenen Ebenen angreifende Regulation der Genexpression liefert die mechanistischen Grundlagen für die Steuerung der Zelldifferenzierung im vielzelligen Organismus und ist daher ein zentrales Thema der molekularen Entwicklungsbiologie.

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Weiterführende Literatur

  1. Benfey PN, Chua N-H (1989) Regulated genes in transgenic plants. Science 244:174–181PubMedCrossRefGoogle Scholar
  2. Brennicke A, Grohmann L, Hiesel R, Knoop V, Schuster W (1993) The mitochondrial genome on its way to the nucleus: Different stages of gene transfer in higher plants. FEBS Lett 325:140–145Google Scholar
  3. Brennicke A, Klein M, Binder S et al. (1996) Molecular biology of plant mitochondria. Naturwissenschaften 83:339–346CrossRefGoogle Scholar
  4. Darnell J, Lodish H, Baltimore D (1994) Molekulare Zellbiologie. de Gruyter, BerlinGoogle Scholar
  5. Filipowicz W, Hohn T (eds) (1996) Post-transcriptional control of gene expression in plants.CrossRefGoogle Scholar
  6. Kluwer, Dordrecht Hagemann R (1991) Allgemeine Genetik. Fischer, JenaGoogle Scholar
  7. Hemleben V (ed) (1990) Molekularbiologie der Pflanzen. Fischer, StuttgartGoogle Scholar
  8. Herrmann RG (1996) Eukaryotismus und seine Evolution. Leopoldina 42:343–361Google Scholar
  9. Koorneef M, Alonso-Blanco C, Peeters AJM (1997) Genetic approaches in plant physiology. New Phytol 137:1–8CrossRefGoogle Scholar
  10. Lea PJ, Leegood RC (1993) Plant biochemistry and molecular biology. Wiley, New YorkGoogle Scholar
  11. Lewin B (1988) Gene. VCH, WeinheimGoogle Scholar
  12. Unseld M, Marienfeld JR, Brandt P, Brennicke A (1997) Nature Genet 15:57–61PubMedCrossRefGoogle Scholar
  13. Verma DPS, Goldberg RB (eds) (1988) Temporal and spatial regulation of plant genes. Springer, Berlin Heidelberg New York TokyoGoogle Scholar
  14. Westhoff P, Jeske H, Jürgens G, Kloppstech K, Link G (1996) Molekulare Entwicklungsbiologie der Pflanzen. Thieme, StuttgartGoogle Scholar
  15. Williams JG, Patient RK (1991) Gentechnologie. Thieme, StuttgartGoogle Scholar
  16. Wobus U, Borisjuk L, Panitz R et al. (1995) Control of seed storage protein gene expression: New aspects on an old problem. J Plant Physiol 145:592–599Google Scholar

In Abbildungen und Tabellen zitierte Literatur

  1. Carels N, Barakat A, Bernardi G (1995) Proc Natl Acad Sci USA 92:11057–11060PubMedCrossRefGoogle Scholar
  2. Gallie DR (1996) In: Filipowicz W, Hohn T (eds) Post-transcriptional control of gene expression in plants. Kluwer, DordrechtGoogle Scholar
  3. Goldberg RB, Barker SJ, Perez-Grau L (1989) Cell 56:149–160PubMedCrossRefGoogle Scholar
  4. Gruissem W, Barkan A, Deng XW, Stern D (1988) Trends Genet 4:258–263PubMedCrossRefGoogle Scholar
  5. Hajdukiewicz PTJ, Allison LA, MaligaP (1997)Google Scholar
  6. EMBO J 16:4041–4048Google Scholar
  7. Hung C-Y, Lin Y, Zhang M, Pollock S, Marks MD, Schiefelbein J (1998) Plant Physiol 117:73–84PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  8. Kadouri A, Atsmon D, Edelman M (1975) Proc Natl Acad Sci USA 72:2260–2264PubMedCrossRefGoogle Scholar
  9. Lea PJ, Leegood RC (1993) Plant biochemistry and molecularbiology. Wiley, New YorkGoogle Scholar
  10. Narayan RKJ, Rees H (1976) Chromosoma 54:141–154CrossRefGoogle Scholar
  11. Nugent JM, Palmer JD (1991) Cell: 473–481Google Scholar
  12. Rees H (1976) Trends Biochem Sci 1:N250-N251CrossRefGoogle Scholar
  13. Ronemus MJ, Galbiati M, Ticknor C, Chen J, Dellaporta SL (1996) Science 273:654–657PubMedCrossRefGoogle Scholar
  14. Takahashi Y, Niwa Y, Machida Y, Nagata T (1990) Proc Natl Acad Sci USA 87:8013–8016PubMedCrossRefGoogle Scholar
  15. Umesono K, Ozeki H (1987) Trends Genet 3:281–287CrossRefGoogle Scholar
  16. Westhoff PJeske H, Jürgens G, Kloppstech K, Link G (eds) (1996) Molekulare Entwicklungsbiologie der Pflanzen. Thieme, StuttgartGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999

Authors and Affiliations

  • Peter Schopfer
    • 1
  • Axel Brennicke
    • 2
  1. 1.Institut für Biologie II, BotanikUniversität FreiburgFreiburgDeutschland
  2. 2.Allgemeine BotanikUniversität UlmUlmDeutschland

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