Biowissenschaften

Mathematik im Labor

mathematik im labor

Mathematik im Labor
Ein Arbeitsbuch für Molekularbiologie und Biotechnologie

Frank H. Stephenson
Elsevier Spektrum Akademischer Verlag, 260 Seiten, 1. Aufl. , 28,- €

ISBN: 3-8274-1596-9

Beurteilung

Überall in der Molekularbiologie und Biotechnologie werden Computer genutzt, um Berechnungen und Sequenzanalysen durchzführen, Messwerte zu interpretieren, Modellierungen vorzunehmen und Hypothesen zu testen.
Das vorliegende Buch führt den Leser durch die quantitativen Aspekte der Laborarbeit und vermittelt ihm ein besseres Gefühl dafür, wie sich verlässliche Ergebnisse erzielen und optimal interpretieren lassen. Mit seinen zahlreichen Beispielrechnungen greift das Buch immer wiederkehrende - darunter auch scheinbare triviale - Probleme auf, die gerade Einsteigern im biologischen Labor oft das Leben schwer machen.
Das Buch zeigt nicht nur, wie elementare Berechnungen durchgeführt werden, sondern legt auch großen Wert auf die Beherrschung grundsätzlicher Prinzipien. Indem es Schritt für Schritt den Umgang mit Maßeinheiten und Umrechnungsfaktoren, mit Formeln und Versuchsergebnissen einübt, erweist es sich als hervorragende Hilfe für Studenten wie für technische Assistenten und Laboranten - und gelegentlich auch für manchen "Profi", der sein mathematisches Handwerkszeug auffrischen muss.
Das Spektrum der Themen reicht dabei von der grundlegenden wissenschaftlichen Notation bis zu kniffligen Spezialbereichen wie Nucleinsäurechemie und DNA-Rekombinationstechnik. Auch aktuelle Anwendungen der vorgestellten Verfahren und Berechnungen in Kliniken, Universitäten und Industrie, sowie in der Grundlagenforschung werden im Text berüchsichtigt.

Inhalt

Vorwort

  1. Wissenschaftliche Notation und metrische Vorsilben
    (Einleitung, Signifikante Stellen, Runden signifikanter Stellen bei Berechnungen, Exponenten und wissenschaftliche Notation, Ausdrücken von Zahlen in wissenschaftlicher Notation, Umwandlung von Zahlen aus der wissenschaftlichen Notation in Dezimalnotation, Addieren und Subtrahieren in wissenschaftlicher Notation geschriebener Zahlen, Multiplizieren und Dividieren in wissenschaftlicher Notation geschriebener Zahlen, Metrische Vorsilben, Umrechnungsfaktoren und Kürzen von Ausdrücken)
  2. Lösungen, Gemische und Medien
    (Einleitung, Berechnung von Verdünnung: Ein allgemeiner Ansatz, Konzentration um einen Faktor X, Herstellung in Prozent angegebener Lösungen, Mol und Molekülmasse: Definiton, Molarität, Verdünnen molekularer Lösungen, Umwandlung von Molarität in Prozent, Umwandlung von Prozent in Molarität, Normalität, pH)
  3. Zellwachstum
    (Die bakterielle Wachstumskurve, Arbeiten mit Zellkonzentrationen, Auftragen des OD550 gegen die Zeit im linearen Koordinatensystem, Direkte Bestimmung der Generationszeit im halblogarithmischen Koordinatensystem, Auftragen der Zelldichte gegen die OD550 im halblogarithmischen Koordinatensystem, Der Fluktuationstest, Beispiel für einen Fluktuationstest, Varianz, Messen der Mutationsrate, Bestimmung der Mutationsrate auf Agrarplatten, Messen der Zellkonzentration im Hämocytometer)
  4. Arbeiten mit Bakteriophagen
    (Einleitung, Multiplizität der Infektion, Wahrscheinlichkeiten und Multiplizität der Infektion, Messen des Phagentiters, Verdünnen von Bakteriophagen, Messen des Phagenertrags)
  5. Quantitative Bestimmung von Nucleinsäuren
    (Quantitative Bestimmung von Nucleinsäuren mittels UV-Spektroskopie, Bestimmung der Konzentration doppelstrangiger DNA, Berechnung der Konzentration doppelstrangiger DNA mittels Absorption und Extinktionskoeffizient, Berechnung einer millimolaren mM DNA-Konzentration, Bestimmung der Konzentration einzelstrangiger DNA-Moleküle, Qualifizierung von Oligonucleotiden, Messen von RNA-Konzentrationen, Molekülmasse, Molarität und Nucleinsäurelänge, Abschätzen der DNA-Konzentration auf einem Ethidiumbromidgel)
  6. Markierung von Nucleinsäuren mit Radioisotopen
    (Einleitung, Einheiten zur Messung der Radioaktivität: das Curie, Abschätzung der Plasmidkopienzahl, Markierung von DNA mit zufallsgemäß erzeugten Primern (Random Primer Labeling), Markierung von 3'-Enden mit Terminaler Transferase, cDNA-Synthese, Homopolymer-Tailing, In vitro-Transkription)
  7. Oligonucleotidsynthese
    (Einleitung, Syntheseausbeute, Messen der Ausbeute pro Schritt und der Gesamtausbeute mittels DMT-Kautionen-Test, Gesamtausbeute, Ausbeute pro Schritt, Berechnung der bei jeder Basenaddition hinzugefügter Nucleosidmenge in Mikromol)
  8. Die Polymerasekettenreaktion
    (Einleitung, Matrizen und Amplifikation, Exponentielle Amplifikation, PCR-Effizienz, Berechnen von Tm der Zielsequenz, Primer, Tm des Primers, dNTPs, DNA-Polymerase, Quantitative PCR, Verwendete und weiterführende Literatur)
  9. Rekombinante DNA
    (Einleitung, Restriktionsendonucleasen, Die Häufigkeit von Restriktionsendonuclease-Schnittstellen, Berechnung der Menge an Fragment-Enden, Ligation, Transformationseffizienz, Genomische Banken: Wie viele Klone braucht man?, cDNA-Banken: Wie viele Klone reichen aus?, Expressionsbanken, Screening rekombinanter Banken durch Hybridisierung mit DNA-Sonden, Größenbestimmung von DNA-Fragmenten mittels Gelelektrophorese, Erzeugung verschachtelter Deletionen mit Nuclease BAL 31, Literatur)
  10. Proteinbestimmung
    (Einleitung, Quantitative Bestimmung der Proteinkonzentration durch Messen der Absorption bei 280 nm, Bestimmung der Proteinkonzentration mit Absorptionskoeffizienten und Extionktionskoeffizienten, Zusammenhang zwischen Absorptionskoeffizient und molarem Extionktionskoeffizienten, Bestimmung des Extionktionskoeffizienzten eines Proteins, Zusammenhang zwischen der Konzentration in Milligramm pro Millimeter und der Molarität, Quantitative Bestimmung der Proteinkonzentration bei 280 nm beim Vorliegen von Nucleinsäureverunreinigungen, Quantitative Bestimmung der Proteinsäurekonzentration bei 205 nm beim Vorliegen von Nucleinsäureverunreinigungen, Messen der Proteinkonzentration mit einem kolorimetrischen Test - der Bradford-Test, Messung von Promotoraktivität und Genexpression mittel β-Galactosidase, Spezifische Aktivität, Der CAT-Test, Verwendung von Luciferase in einem Reportertest, In vitro-Translation - Bestimmung des Aminosäureeinbaus, Literatur)
  11. Zentrifugation
    (Einleitung, Relative Zentrifugalkraft ("g"-Kraft), Umwandlung von g in Umdrehungen pro Minute, Bestimmung von "g"-Kraft und Umdrehungen pro Minute mit einem Nomogramm, Berechnung der Sedimentationszeiten)
    12. Index