Ein gutes Verständnis der grundlegenden Prozesse bei der Realisierung der auf den Gegen codierten Information und den zahlreichen Regulationsmöglichkeiten dieses Prozesses ist Grundlage und Schlüssel zugleich für die zunehmend biochemisch-molekularbiologische Herangehensweise auch an die Pflanzenphysiologie.

Der Weg zu einem mechanistischen Verständis der Vorgänge ist noch weit. Doch es zeichnet sich bereits ab: Alle Lebensvorgänge lassen sich mit Prozessen der Genexpression in Zusammenhang bringen. Leben wird zu einem wesentlichen Teil durch die hochgradig regulierte Verarbeitung von Information bestimmt.

Diese im eigentlichen Sinne biochemisch/molekularbiologisch/genetische Ebene löst zunehmend die klassischen Methoden der Physiologie ab. Sie ist Fundament und Bindeglied aller Disziplinen der Life Science bis hin zur Bioinformatik.

• Vorläufige Fassung des ersten Kapitels (PS.GZ, 378 KB) - Stand: 2003-11-14

Bei den im folgenden vorgestellten „Web-Abbildungen“ handelt es sich um vom Autor für das Skriptum erstellte Abbildungen. Sie sollen einen ersten Eindruck von der Ausgestaltung des Kapitels vermitteln. Das Copyright aller Abbildungen liegt beim Autor.

Die bei den Web-Abbildungen in eckigen Kammern angegebenen Quellen werden an anderer Stelle noch detailliert aufgeschlüsselt werden.

Phasen des Zellzyklus. Mikroskopische Untersuchungen ergaben zwei eindeutige Zustände: (1) die durch Kondensation der Chromosomen und Kernteilung charakterisierte Mitose und (2) die Interphase, in der die Chromosomen diffus erscheinen und sich die Zelle nicht teilt. Die Entdeckung, daß die DNA-Synthese in der Interphase abläuft, führte zur Identifikation von vier Phasen des Zellzyklus: Mitose (M), DNA-Synthese (S) und zwei Lückenphasen (Gap-Phasen, G1 und G2), die diese beiden Ereignisse voneinander trennen. Aus [buchanan00:_bioch_mol_bio_plants], verändert

Schema der Realisierung der auf den Genen codierten Information. Dem Schema zugrunde liegt das Zentrale Dogma der Molekularbiologie (Central Dogma, [crick58:_central_dogma]), daß der Informationsfluß immer von der DNA über die RNA zum Protein hin gerichtet ist. Erst mit der Entdeckung der Reversen Transkriptase 1970 [temin70:_reverse_transcriptase] [baltimore70:_reverse_transcriptase] wurde die Grundlage für heute in der Genomforschung wichtige Verfahren (z.B. cDNA) gelegt.

Die Regulation der eukaryotischen Genexpression kann auf vielen Ebenen erfolgen: (1) Regulation auf Genom-Ebene durch Genamplifikation, DNA-Reorganisation, Chromatin-Dekondensation oder -Kondensation oder DNA-Methylierung; (2) Regulation auf Transkriptions-Ebene; (3) RNA-Prozessierung und RNA-Turnover im Zellkern, Transport der RNA über die Kernporen in das Cytosol; (4) Regulation auf Translations-Ebene (inklusive Bindung an das ER in manchen Fällen); (5) posttranslationale Regulation durch mRNA-Turnover im Cytosol, Faltung, Assemblierung Modifikation und Import von Proteinen in Organellen. Nach [becker96:_world_cell] aus [taiz02:_plant_physiol], verändert.