Medizinische Biochemie systematisch:
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| New Title: | Hofmann, Eberhard Biochemie systematisch |
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| Main Author: | |
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Bremen [u.a.]
UNI-MED-Verl.
2001
|
| Edition: | 3. Aufl. |
| Series: | Klinische Lehrbuchreihe
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 767 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 389599152X |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
m Einführung 19
^| Wasser 21
2.1. Struktur des Wassermoleküls 21
2.2. Wasser als Lösungsmittel 21
2.3. Hydrophobe Wechselwirkungen 22
2.3.1. Amphipathische Verbindungen; Micellbildung 22
2.3.2. Hydrophobe Bindungen 22
2.3.3. Biologische Bedeutung der hydrophoben Wechselwirkungen 23
2.4. Kolligative Eigenschaften wäßriger Lösungen 23
2.4.1. Dampfdruckerniedrigung, Siedepunktserhöhung und Gefrierpunktserniedrigung 23
2.4.2. Osmotischer Druck 23
2.4.3. Osmolarität und Osmolalität 24
2.4.4. Kolloidosmotischer Druck 24
2.5. Ionisation des Wassers 24
2.5.1. lonenprodukt des Wassers 24
2.5.2. pH Wert 25
2.6. Säuren und Basen 25
2.7. Puffer 26
2.7.1. Titrationskurven schwacher Säuren 26
2.7.2. Puffersysteme 26
2.7.3. Puffergleichung 27
2.7.4. Folgerungen aus der Puffergleichung 27
^J Aminosäuren, Peptide und Proteine 28
3.1. Bedeutung der Proteine 28
3.2. Aminosäuren als Bausteine der Proteine 28
3.2.1. Struktur der Aminosäuren 28
3.2.2. Einteilung der proteinogenen Aminosäuren 29
3.3. Peptidbindung und Peptide 29
3.3.1. Struktur und Eigenschaften der Peptidbindung 29
3.3.2. Nomenklatur der Peptide 32
3.3.3. Einige biologisch wichtige Oligopeptide 32
3.4. Proteine 33
3.4.1. Einteilung der Proteine 33
3.4.2. Struktur der Proteine 33
3.4.3. Stabilisierung der Raumstruktur eines Proteins 40
3.4.4. Faltung eines Proteinmoleküls in vitro: Strukturhierarchie und Selbstorganisation 41
3.4.5. Proteinfaltung in vivo: Enzyme und Proteine, die die Faltung von Polypeptidketten in der Zelle beeinflussen 43
3.4.6. Eigenschaften der Proteine 47
^| Nucleotide und Nucleinsäuren 50
4.1. Bausteine der Nucleinsäuren und Nucleotide 50
4.1.1. Purin und Pyrimidinbasen; Ribose und 2 Desoxyribose 50
4.1.2. Nucleoside 50
4.1.3. Nucleotide 51
4.2. Nucleinsäuren 51
4.2.1. DNS und RNS 51
4.2.2. Polarität der Nucleinsäuren 52
4.3. Struktur der DNS und genetischer Code 52
4.3.1. DNS Doppelhelix 52
4.3.2. Die DNS als Trägerin der Erbanlagen 53
4.3.3. Genetischer Aminosäurecode 53
43.4. Einige Besonderheiten des genetischen Aminosäurecodes 53
4.3.5. Ausnahmen von den Coderegeln 54
4.4. Ribonucleinsäure 55
4.4.1. Es gibt vier verschiedene RNS Typen 55
4.4.2. Struktur der tRNS 55
4.5. Struktur und Funktion freier Nucleotide 57
4.5.1. Adenylsäuresystem 57
4.5.2. Adenosin 3 ,5 cyclomonophosphat 57
4.5.3. Freie Nucleotide als Coenzyme 58
^| Kohlenhydrate 60
5.1. Monosaccharide 60
5.1.1. Strukturmodelle und Nomenklatur der Monosaccharide 60
5.1.2. Derivate der Monosaccharide 61
5.2. Disaccharide 62
5.3. Oligosaccharide 62
5.3.1. Oligosaccharide in Glycoproteinen und Glycolipiden 62
5.3.2. Struktur der Oligosaccharide in den Glycoproteinen 63
5.3.3. Einflüsse des Oligosaccharides auf den Proteinanteil eines Glycoproteins 64
5.3.4. Biologische Funktionen der Glycoproteine 64
5.3.5. Lectine 64
5.4. Polysaccharide 65
5.4.1. Stärke 65
5.4.2. Glycogen 65
5.4.3. Glycosaminoglycane 66
|m Lipide 68
6.1. Fettsäuren und Triglyceride 68
6.1.1. Fettsäuren 68
6.1.2. Triacylglycerine (Triglyceride) 69
6.2. Phospholipide 69
6.2.1. Glycerinphospholipide 69
6.2.2. Etherphospholipide 71
6.2.3. Sphingosinlipide 71
6.2.4. Das Lungensurfactant (Zusammensetzung und Funktion) 72
6.3. Glycolipide 72
6.4. Steroide 73
6.4.1. Cholesterin 74
6.5. Carotinoide 74
6.6. Lipopolysaccharide 75
^| Grundlagen der Enzymwirkung 77
7.1. Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit durch ein Enzym 77
7.1.1. Erniedrigung der Aktivierungsenergie 77
7.1.2. Enzym Substrat Komplex 78
7.1.3. Ein Enzym hat keinen Einfluß auf das Reaktionsgleichgewicht 78
7.2. Kinetische Aspekte einer Enzymreaktion 78
7.2.1. Katalytischer Kreisprozeß 78
7.2.2. Michaelis Menten Konstante 79
7.2.3. Michaelis Menten Gleichung 79
7.2.4. Substrat Geschwindigkeitsdiagramm einer Enzymreaktion 79
7.2.5. Geschwindigkeitsbestimmender Schritt und kinetisches Optimum einer Enzymreaktion 80
7.2.6. Graphische Ermittlung von K„ und V nach Lineweaver Burk 81
7.3. Wirkungsmechanismen von Enzymen 81
7.3.1. Aufgliederung einer Enzymreaktion in Einzelschritte 81
7.3.2. Aktives Zentrum 81
7.3.3. Kovalente und nichtkovalente Katalyse 82
7.3.4. Katalysemechanismus des Chymotrypsins 82
7.4. Hemmung von Enzymreaktionen 84
7.4.1. Reversible Enzymhemmung 84
7.4.2. Irreversible Hemmung von Enzymreaktionen 85
7.5. Allosterische Enzyme 85
7.5.1. Enzyme mit S förmiger Kennlinie 85
7.5.2. Katalytische und regulatorische Bindungsstellen an einem allosterischen Enzym 86
7.5.3. Modell eines allosterischen Enzyms nach Monod und Changeux 87
7.5.4. Negative Rückkopplung einer Synthesekette durch einen allosterischen Effektor 87
7.6. Einfluß der Temperatur auf eine Enzymreaktion 88
7.7. Einfluß des pH Wertes auf eine Enzymreaktion 88
7.8. Cofaktoren und Coenzyme von Enzymen 89
7.8.1. Ionen als Cofaktoren 89
7.8.2. Coenzyme und prosthetische Gruppen 89
7.8.3. Wirkungsmechanismus des NAD* als Coenzym der Alkoholdehydrogenase 90
7.9. Spezifität der Enzyme 91
7.10. Nomenklatur und Einteilung der Enzyme 91
7.11. Enzyme und Zellphysiologie; Isoenzyme 92
7.11.1. Enzymprofil einer Zelle 92
7.11.2. Multiple Formen von Enzymen 93
7.11.3. Isoenzyme 93
7.12. Messung der katalytischen Aktivität von Enzymen 94
7.12.1. Enzymeinheiten 94
7.12.2. Katalytische Aktivität eines Enzyms 95
7.13. Bedeutung der Enzyme als hochspezifische Reagenzien in der Medizin 95
7.13.1. Enzyme in der Diagnostik 95
7.13.2. Enzyme im Blutplasma 97
7.13.3. Enzymimmunassay (EIA) 97
^ Die Zelle 98
8.1. Die drei Entwicklungslinien der belebten Welt: Archaea, Prokarya und Eukarya 98
8.1.1. Archaea 98
8.1.2. Prokarya (Prokaryonten) 98
8.2. Eukarya (Eukaryonten) 98
8.2.1. Zellkern 99
8.2.2. Mitochondrien 102
8.2.3. Ribosomen 104
8.2.4. Endoplasmatisches Reticulum 105
8.2.5. Lysosomen 106
8.2.6. Peroxisomen 106
8.2.7. Cytoskelett 107
8.2.8. Cytosol 111
8.3. Aufbau und Funktionen biologischer Membranen 111
8.3.1. Funktionen der Cytoplasmamembran 111
8.3.2. Aufbau biologischer Membranen aus Lipiden und Proteinen 111
8.3.3. Transport von Stoffen durch die Zellmembran 116
8.3.4. Energietransformation durch biologische Membranen; Bedeutung von Protonengradienten 121
8.3.5. lonenkanäle in der Zellmembran 122
8.3.6. Verbindungskanäle zwischen einzelnen Zellen (Connexons) 125
8.4. Receptoren und Signalwandlungssysteme 126
8.4.1. Was ist ein Receptor und welche Aufgaben hat er? 126
8.4.2. Lokalisierung der Receptoren 126
8.4.3. Prinzipieller Aufbau von Signalwandlungsbahnen 127
8.4.4. Die Receptoren der Zelloberfläche als erste Komponenten von Signalwandlungsbahnen 127
8.4.5. G Protein gekoppelte Receptoren 128
8.4.6. G Proteine 129
8.4.7. G Proteingekoppelte Effektorenzyme und das second messenger Konzept 136
8.4.8. Aktivierung von Proteinkinasen durch second messengers 140
8.4.9. Receptoren mit intrinsischen Enzymaktivitäten, die nicht mit G Proteinen gekoppelt sind 144
8.4.10. Die Signalwandlungsbahnen der Receptortyrosinkinasen 145
8.4.11. Funktionen der MAP Kinasen und der ERK in proliferativen Signalbahnen von G proteingekoppelten Receptoren ... 146
8.5. Zellcyclus 147
8.5.1. Kontrolle des Zellcyclus 149
8.6. Programmierter Zelltod (Apoptose) 151
8.6.1. Unterschiede zwischen Apoptose und Nekrose 151
8.6.2. Phagocytose apoptotischer Zellen 152
8.6.3. Orte der Apoptose 152
8.6.4. Mechanismus der Apoptose 152
8.6.5. Down Syndrom; Sauerstoffradikale und programmierter Zelltod 155
^| Gene und Replikation der DNS 156
9.1. Genetischer Informationsfluß in der Zelle 156
9.2. Die Organisation der DNS bei Eukaryonten 157
9.2.1. Histone 157
9.2.2. Nichthistonproteine 158
9.2.3. Nucleosomen 158
9.2.4. Packung und strukturelle Organisation der DNS: Introns, Exons, Spacer und repetitive DNS Abschnitte 159
9.2.5. Chromosomen 160
9.3. Die Replikation der DNS 161
9.3.1. Die Synthese der DNS 162
9.4. Reparaturen an der DNS 170
9.4.1. Fehlpaarungsreparatur 170
9.4.2. Fehlpaarungsdefekte und vererbbare Krebsanfälligkeit 171
9.4.3. Reparatur durch Basenexcision 171
9.4.4. Reparatur durch Nucleotidexcision 172
9.4.5. Das Xeroderma pigmentosum und verwandte Erkrankungen 173
9.4.6. Direkte Reparatur 175
9.5. Genetische Rekombination 175
9.5.1. Die DNS Vierwegverbindung das zentrale Intermediat der homologen Rekombination 175
9.5.2. RecA, Rad51 und Rad52 176
9.5.3. Reparatur von DNS Doppelstrangbrüchen durch Rekombination 177
9.5.4. SOS Antwort bei DNS Schädigung 177
9.5.5. Brustkrebssuszeptibilitätsgene (BRCA1 und BRCA2) 178
9.5.6. Weitere genetische Defekte in DNS Reparatur Systemen 178
9.5.7. DNS Reparatur und Krebschemotherapie durch Cisplatin 179
9.5.8. Reparatur von oxidativen Schäden in der DNS von Mitochondrien 180
9.6. Kontrolle des Grundbauplanes eines Organismus durch die Gene der Homöobox 180
9.6.1. Homöotische Gene 180
9.6.2. HOX Gene des Menschen 181
9.6.3. Hox Gene und Entwicklungsstörungen des Menschen 181
9.7. Aufklärung des Humangenoms und anderer Genome 181
9.8. Mutationen und Erbkrankheiten 185
9.9. Biochemie und Molekularbiologie der Muskeldystrophie der Typen Duchenne und Becker 186
9.10. Biochemie und Molekularbiologie der Cystischen Fibröse (Mucoviscidose) 188
9.11. Strategien und Ziele der Gentherapie 189
m Grundlagen der Gentechnik 193
10.1. Gentransfer 193
10.1.1. Restriktionsendonucleasen 193
10.1.2. Vektoren der Gentechnik 194
10.1.3. Genbanken 196
10.1.4. Gewinnung und Klonierung eines Gens 196
10.2. Gezielte (oligonucleotidgesteuerte) Mutagenese 198
10.3. Gezielte Korrektur genetischer Defekte in vivo 199
10.4. DNS Polymerasekettenreaktion 200
10.5. Die DNS Fingerprint Technik 201
10.6. Identifizierung und Isolierung von Mutanten eines Gens bzw. eines Proteins 201
10.7. Antisense Oligonucleotide und ihre Anwendung 202
10.8. RNS Aptamere 203
10.9. Transgene Tiere 203
10.10. Gezielte Inaktivierung von Genen (Knock out Tiere) 204
H Transcription: Mechanismen und Regulation 205
11.1. Gene der Pro und Eukaryonten 205
11.1.1. Aufbau proteincodierender Gene {Strukturgene) 206
11.1.2. Gene der ribosomalen und der tRNS 206
11.2. Transcription bei Prokaryonten 207
11.2.1. Die RNS Polymerase der Prokaryonten 207
11.2.2. Anfang und Ende der Transcription bei Prokaryonten 207
11.2.3. Regulation der Transcription bei Prokaryonten 209
11.3. Transcription bei Eukaryonten und ihre Regulation 212
11.3.1. RNS Polymerasen der Eukaryonten 212
11.3.2. Initiation der Transcription bei Eukaryonten; Transcriptionsfaktoren 212
11.3.3. Enhancer 217
11.3.4. Regulation der Transcription des Gens der Phosphoenolpyruvatcarboxykinase (PEPCK) 219
11.3.5. Strukturelle Grundlagen der Wirkungen von Transcriptionsfaktoren und enhancerbindenden Proteinen 220
11.3.6. Aufbereitung (Processing) des Primärtranscriptes: Capping, Polyadenylierung und Spleißen 221
11.3.7. Selbstspleißung der RNS; Ribozyme 225
11.3.8. Editierung der mRNS 227
^| Viren, Onkogene und Tumoren 229
12.1. Virusaufbau 229
12.2. Aufnahme eines Virus in eine Zelle 230
12.3. Vermehrung der Viren in ihren Wirtszellen 230
12.3.1. Vermehrung der DNS Viren 231
12.3.2. Vermehrung der RNS Viren 231
12.3.3. Vermehrung des Influenzavirus 232
12.3.4. Vermehrung der Polioviren 233
12.3.5. Vermehrung der Retroviren 233
12.3.6. Das Human Immunodeficiency Virus (HIV) (AIDS Virus) 235
12.3.7. Genome tumorauslösender Retroviren (Onkornaviren) 241
12.3.8. Virale und zelluläre Onkogene; Tumorsuppressorgene 241
12.3.9. Interferone 247
12.4. Prionen 248
12.5. Biochemie und Molekularbiologie des Krebses 251
12.5.1. Unterschiede zwischen Normal und Krebszellen 251
12.5.2. Kontrolle von Apoptose und Metastasierung 252
12.5.3. Embryonale Zellen und Krebszellen 252
12.5.4. Genomische Instabilität von Krebszellen 252
12.5.5. Entstehung von Krebszellen 253
12.5.6. Arnes Test 254
12.5.7. Biochemische Grundlagen der Wirkungsweise von Cancerostatica und antiviralen Substanzen 254
12.5.8. Resistenz eines Tumors gegen Cancerostatica; Möglichkeiten einer Antiangiogenesetherapie 257
^H Biosynthese der Proteine (Translation) 259
13.1. Komponenten des Proteinsynthesesystems der Zelle 259
13.2. Mechanismus der Proteinbiosynthese 259
13.2.1. Aktivierung der Aminosäuren und Bildung von Aminoacyl tRNS 259
13.2.2. Funktionen des ribosomalen Proteinsyntheseapparates 261
13.3. Steuerung der Proteinverteilung in einer Zelle durch Signalsequenzen (Protein targeting) 272
13.3.1. Adressierung von Sekret und von Membranproteinen 272
13.3.2. Signalerkennungspartikel 273
13.3.3. Der sekretorische Weg eines Proteins 274
13.3.4. Öffnung und Schließung des Translocons; Qualitätskontrolle für die richtige Faltung des neusynthetisierten Proteins 275
13.3.5. Welchen Weg nehmen die Proteine, die die Membran des ER als Bestimmungsort haben? 276
13.3.6. Posttranslationale Modifikationen von Proteinen im endoplasmatischen Reticulum 277
13.3.7. Ausbildung der nativen Raumstruktur eines Glycoproteins im ER 279
13.3.8. Adressierung mitochondrialer Proteine 281
13.3.9. Proteinimport in Mitochondrien 281
13.4. Spleißung von Proteinen 282
13.4.1. Nomenklatur der Proteinspleißung 283
13.4.2. Spleißmechanismus bei Proteinen 283
13.4.3. Genetische Mobilität der DNS Sequenzen der Inteine und Introns 284
13.4.4. Mitwirkung von Inteinen bei der Regulation eukaryontischer Entwicklungsvorgänge 284
13.5. Antibiotica als Hemmstoffe der Proteinsynthese 285
13.6. Hemmung der Proteinsynthese durch das Diphtherietoxin 285
^| Einführung in den Stoffwechsel niedermolekularer Verbindungen 287
14.1. Energiebereitstellende und energieverbrauchende Vorgänge 287
14.1.1. Freie Enthalpie 287
14.1.2. Thermodynamische Aspekte der Stoffumwandlungen in einer Zelle 287
14.2. Rolle des ATP im Stoffwechsel 289
14.2.1. Struktur des ATP Ursache der großen Änderung der freien Enthalpie bei seiner Hydrolyse 290
14.3. Regulation des intermediären Stoffwechsels 290
14.3.1. Regulationsebenen 290
14.3.2. Subsysteme des Stoffwechsels 291
14.3.3. Regulation von Reaktionsketten 291
^| Biologische Oxidation und Citratcyclus 294
15.1. Atmungskette 294
15.1.1. NAD* abhängige Dehydrogenasen 295
15.1.2. FMN abhängige NADH Dehydrogenase (NADH Ubichinon oxidoreductase) 297
15.1.3. FAD abhängige Oxidation des Succinates 297
15.1.4. Cytochrome und Cytochrom c Oxidase 297
15.1.5. Hemmung des Elektronentransportes 298
15.1.6. Zusammenschluß der Atmungskettenenzyme der Mitochondrieninnenmembran zu Multienzymkomplexen 300
15.1.7. Eisen Schwefelproteine 300
15.1.8. Zusammensetzung und Funktionen der Multienzymkomplexe der Atmungskette 301
15.1.9. Cytochrom c Oxidase als Protonenpumpe 303
15.2. Atmungskettenphosphorylierung 304
15.2.1. Bilanz und Wirkungsgrad der Atmungskettenphosphorylierung 304
15.2.2. Mechanismus der Atmungskettenphosphorylierung 304
15.2.3. Struktur und Funktionsweise der ATP Synthase 305
15.2.4. Hemmung und Entkopplung der Atmungskettenphosphorylierung 306
15.3. Permeabilitätseigenschaften der Mitochondrieninnenmembran 307
15.3.1. Anionentransport 307
15.3.2. Transport von Reduktionsäquivalenten durch die Mitochondrieninnenmembran 307
15.4. Oxidasen und Oxygenasen 308
15.4.1. Oxidasen 308
15.4.2. Abbau von Wasserstoffperoxid 309
15.4.3. Sauerstoffradikale 309
15.4.4. Oxygenasen 310
15.5. Citratcyclus 311
15.5.1. Einzelschritte des Citratcyclus 311
15.5.2. Zusammenfassung des Citratcyclus 313
15.5.3. Regulation des Citratcyclus 313
jjH Kohlenhydratstoffwechsel 314
16.1. Stoffwechsel derGlucose 314
16.1.1. Aufnahme von Glucose in die Zellen 314
16.1.2. Glycolyse 315
16.1.3. Oxidative Decarboxylierung von Pyruvat durch den Pyruvatdehydrogenasekomplex 318
16.1.4. Energiebilanz von Glycolyse und Atmung 320
16.1.5. Pasteur Effekt 320
16.1.6. Oxidation von Glucose 6 phosphat; Pentosephosphatcyclus 321
16.2. Bildung und Abbau von Glycogen 321
16.2.1. Glycogensynthese 321
16.2.2. Glycogenabbau 324
16.2.3. Regulation des Glycogenstoffwechsels in Leber und Muskel 326
16.3. Stoffwechsel der D Fructose 330
16.3.1. Bildung von Fructose 1 phosphat durch die Fructokinase 330
16.3.2. Abbau des Fructose 1 phosphates 330
16.3.3. Beziehungen zwischen Fructose und Glucosestoffwechsel 330
16.3.4. Folgen einer Fructosebelastung 330
16.3.5. Mangel an Aldolase B 331
16.3.6. Fructosestoffwechsel extrahepatischer Gewebe 332
16.4. Stoffwechsel der D Galactose 333
16.4.1. Umwandlung von Galactose in Glucose 333
16.4.2. Pathobiochemie des Galactosestoffwechsels; Galactosämie 334
16.4.3. Guthrie Test 335
16.5. Gluconeogenese 335
16.5.1. Gluconeogenese aus Lactat und Alanin 335
16.5.2. f Gluconeogenese aus Glvcerin 336
16.5.3. Gluconeogenese aus Glutamin 77336
16.5.4. Intrazelluläre Lokalisation der Gluconeogenese 337
16.5.5. Regulation der Gluconeogenese 337
16.6. Homöostase des Blutglucosespiegels 340
16.6.1. Koordinierung der hepatischen Glucoseaufnahme und abgäbe 340
16.7. Biosynthese von Aminozuckern 342
16.8. Synthese und Abbau der Glycosaminoglycane 343
16.8.1. Stoffwechsel von Glucuronat und Galacturonat 343
16.8.2. Biosynthese der Glycosaminoglycane 343
16.8.3. Abbau der Glycosaminoglycane 344
^| Stoffwechsel der Lipide 346
17.1. Enzymatische Spaltung der Triglyceride 346
17.2. Abbau der Fettsäuren 346
17.2.1. ß Oxidation 346
17.2.2. Abbau ungeradzahliger Fettsäuren 347
17.2.3. Intrazelluläre Lokalisation der ß Oxidation 348
17.2.4. Vererbbarer Translocasedefekt 349
17.2.5. Energetische Aspekte der ß Oxidation 349
17.3. Stoffwechsel der Ketonkörper 349
17.3.1. Synthese von Acetoacetat 350
17.3.2. Abbau der Ketonkörper 351
17.3.3. Ursachen einer gesteigerten Ketonkörperbildung 351
17.4. Fettsäuresynthese und Bildung von Triglyceriden 351
17.4.1. Fettsäuresynthese 351
17.4.2. Herkunft von Acetyl CoA und NADPH für die Fettsäuresynthese 353 |
17.4.3. Synthese der Triglyceride 354
17.5. Beziehungen zwischen Kohlenhydrat und Lipidstoffwechsel 355
17.6. Stoffwechsel der Phospho und Glycolipide 356
17.6.1. Biosynthese der Phospho und Glycolipide 356
17.6.2. Abbau der Phospho und Glycolipide 358
17.7. Stoffwechsel der Steroide 359
17.7.1. Stoffwechsel des Cholesterins 359
17.7.2. Bildung der Gallensäuren aus dem Cholesterin 363
17.7.3. Gallenflüssigkeit und enterohepatischer Kreislauf der Gallensäuren 363
17.7.4. Biosynthese der Steroidhormone aus dem Cholesterin 364
17.7.5. Biosynthese von Vitamin D aus dem Cholesterin 365
17.8. Die Lipoproteine des Blutplasmas 365
17.8.1. Einteilung der Lipoproteine 366
17.8.2. Apoproteine 367
17.8.3. Die Lipide der Lipoproteine 368
17.8.4. Zusammensetzung der einzelnen Lipoproteinklassen 368
17.8.5. Synthese der Lipoproteine 369
17.8.6. Abbau der Lipoproteine 369
17.8.7. Hauptfunktionen der Chylomikronen und VLDL 370
17.8.8. Abbau der Chylomikronen und VLDL 370
17.8.9. Bildung von LDL aus IDL 371
17.8.10. Receptorvermittelter Abbau der LDL 371
17.8.11. Selbstregulation des receptorvermittelten LDL Abbaues 372
17.8.12. Rolle der HDL im Cholesterinstoffwechsel 372
17.9. Klinische Aspekte der Lipoproteine 373
17.9.1. Hyperlipoproteinämien 373
17.9.2. Hypolipoproteinämien 374
17.10. Pathobiochemie der Arteriosklerose 374
17.10.1. Cholesterin, Hypertonie und Nicotin als Risikofaktoren der Arteriosklerose 375
17.10.2. Homocystein und Gefäßkrankheit 378
17.11. Lipidstoffwechsel der Leber 381
17.11.1. Regulation der nepalischen Fettsäuresynthese 381
17.11.2. Regulation des nepalischen Fettsäureabbaues und der Ketonkörperbildung 381
17.11.3. Regulation der hepatischen Triglyceridbildung und Triglyceridspaltung; Bildung der VLDL 383
17.11.4. Entstehung einer Fettleber 383
17.12. Stoffwechsel des Fettgewebes 384
17.12.1. Stoffwechselleistungen des Fettgewebes 384
17.12.2. Hormonsensitive Triglyceridlipase 385
17.12.3. Verwertung von Triglyceriden des Blutplasmas durch das Fettgewebe 385
17.12.4. Thermogenese durch das braune Fettgewebe 385
17.13. Biotransformation 386
17.13.1. Prinzipien der Biotransformation 386
^| Stoffwechsel der Proteine und Aminosäuren 388
18.1. Proteinumsatz des Menschen 388
18.1.1. Stickstoffgleichgewicht 388
18.1.2. Stickstoffminima 388
18.1.3. Abbau der Proteine 389
18.1.4. Natürliche Inhibitoren von Proteinasen 391
18.1.5. Intrazellulärer Abbau von Proteinen 393
18.2. Aufnahme der Aminosäuren in die Zellen 398
18.2.1. Aminosäuretransportsysteme 399
18.2.2. Membranorientierung eines Aminosäuretransporters 399
18.3. Dynamischer Zustand der Aminosäuren Aminosäurepool 399
18.4. Allgemeiner Stoffwechsel der Aminosäuren 400
18.4.1. Stoffwechsel der Aminogruppe von Aminosäuren 400
18.4.2. Biosynthese des Harnstoffs 403
18.4.3. Stoffwechsel des Kohlenstoffgerüstes der Aminosäuren 405
18.5. Stoffwechsel einzelner Aminosäuren beim Menschen 408
18.5.1. Serin und Glycin 408
18.5.2. Einkohlenstoffverbindungen und Tetrahydrofolat 409
18.5.3. Methionin 412
18.5.4. Cystein und Cystin 414
18.5.5. Threonin 414
18.5.6. Abbau verzweigtkettiger Aminosäuren (Valin, Leucin und Isoleucin) 414
18.5.7. Lysin .. 415
18.5.8. Phenylalanin und Tyrosin 415
18.5.9. Tryptophan 418
18.5.10. Histidin 420
18.5.11. Arginin 421
18.5.12. Synthese von Kreatin aus Arginin 421
18.6. Aminoacidopathien 422
18.6.1. Aminosäureausscheidung beim Gesunden 422
18.6.2. Erworbene Schäden im Aminosäurestoffwechsel 422
18.6.3. Erbliche Schäden im Aminosäurestoffwechsel 423
18.7. Aminosäure und Proteinstoffwechsel der Leber 424
18.8. Aminosäure und Proteinstoffwechsel des Muskels 426
^| Stoffwechsel der Nucleinsäuren und Nucleotide 428
19.1. Synthese der Purin und Pyrimidinnucleotide 428
19.1.1. Synthese der Purinnudeotide 428
19.1.2. Synthese der Pyrimidinnucleotide 430
19.1.3. Phosphorylierung der Nucleosidmonophosphate 433
19.1.4. Bildung von CTP aus 5 UMP 433
19.1.5. Synthese von NAD* 433
19.1.6. Bildung von Desoxynucleotiden 434
19.1.7. Synthese von Thyminnucleotiden 435
19.2. Enzymatische Spaltung der Nucleinsäuren 435
19.2.1. Exo und Endonucleasen 435
19.3. Abbau der Nucleotide und Nucleoside 437
19.3.1. Nucleotidabbau durch Phosphatabspaltung 437
19.3.2. Desaminierung von Nucleotiden (Adenylatdesaminase) 437
19.3.3. Spaltung der Nucleoside 438
19.3.4. Abspaltung der Aminogruppe von Purinen und Pyrimidinen 439
19.3.5. Adenosindesaminasemangel 439
19.3.6. Abbau von NAD* und NADP* 440
19.4. Stoffwechsel der freien Purin und Pyrimidinbasen 440
19.4.1. Wiederverwertung (Bergung) freier Purinbasen 440
19.4.2. Lesch Nyhan Syndrom 440
19.4.3. Harnsäure als Endprodukt des Purinabbaues 440
19.4.4. Gicht 440
19.4.5. Pyrimidinabbau 442
19.5. Überblick über die Umwandlungen auf Nucleosid und Nucleotidebene 442
^| Porphyrine Struktur, Funktion und Stoffwechsel 444
20.1. Grundstruktur der Porphyrine 444
20.1.1. Komplexbildung mit Eisenionen 444
20.1.2. Nomenklatur 444
20.1.3. Häm und Hämin 444
20.1.4. Eisen im Hämoglobin ist para oder diamagnetisch 445
20.1.5. Methämoglobin 445
20.2. Stoffwechsel der Porphyrine 446
20.2.1. Biosynthese des Häms 446
20.2.2. Klinische Aspekte der Ausscheidung von Porphyrinen 447
20.2.3. Abbau des Häms und Bildung der Gallenfarbstoffe 449
20.2.4. Pathobiochemie des Bilirubinstoffwechsels 452
^ Blut 454
21.1. Aufgaben und Zusammensetzung des Blutes 454
21.2. Die zellulären Bestandteile des Blutes 454
21.3. Hämopoese 454
21.3.1. Hämocytoblast 454
21.3.2. Wirkungen von Cytokinen auf die Hämopoese 455
21.4. Erythrocyten und Hämoglobin 456
21.4.1. Erythropoese 456
21.4.2. Pathologische Veränderungen der Erythrocytenzahl 456
21.4.3. Funktionen der Erythrocyten 456
21.4.4. Erythrocytenstoffwechsel 457
21.4.5. Hämoglobin 460
21.4.6. Bindung des Sauerstoffs an Hämoglobin 464
21.4.7. Kohlendioxidtransport im Blut 468
21.5. Biochemie der Blutgruppen 469
21.5.1. ABO System 469
21.5.2. Rhesus Antigen 470
21.6. Blutplasma 473
21.6.1. Niedermolekulare Bestandteile des Blutplasmas 473
21.6.2. Plasmaproteine 473
21.6.3. Umsatzgeschwindigkeit und Abbau der Plasmaproteine 474
21.6.4. Wichtige Plasmaproteine 474
21.7. Thrombocyten und Blutstillung 477
21.7.1. Thrombocyten 477
21.7.2. Blutstillung (Hämostase) 479
21.8. Biochemie der Phagocytose 491
21.8.1. Ablauf der Phagocytose 491
21.8.2. Sekretorische Funktion der Phagocyten 493
21.8.3. Pathobiochemische Aspekte der Phagocytose 494
21.9. Biochemie der Entzündung 494
21.9.1. Allgemeine Vorbemerkungen 494
21.9.2. Auslöser und Mediatoren des Entzündungsgeschehens 496
21.9.3. Der Transcriptionsfaktor NF k B und seine Bedeutung im Entzündungs und Immungeschehen 499
21.9.4. Wirkungsweise entzündungshemmender Substanzen 500
21.9.5. Biochemie und Zellbiologie der Sepsis 500
H| Biochemie des Abwehrsystems 505
22.1. Einführende Bemerkungen 505
22.2. Lymphokine, Cytokine und Interleukine 505
22.2.1. Einteilung und Nomenklatur 505
22.2.2. Signalwandlungsbahnen der Cytokine 506
22.3. Lymphocyten 508
22.3.1. T Lymphocyten und ihre Entwicklung 508
22.3.2. B Lymphocyten 519
22.4. Antikörper (Immunglobuline) 523
22.4.1. Einführende Bemerkungen 523
22.4.2. Struktur der Antikörper 523
22.4.3. Immunglobulingene 525
22.5. Komplementsystem 528
22.5.1. Einführende Bemerkungen 528
22.5.2. Klassischer Aktivierungsweg 530
22.5.3. Alternativer (properdinabhängiger) Weg der Komplementaktivierung 532
22.5.4. Collectine 533
22.5.5. Chemotaktische, anaphylaktische und opsonierende Wirkungen der Komplementfaktoren 534
22.5.6. Die Rolle von Makrophagen und des Komplementsystems bei der Infektion mit Mycobacterium tuberculosis 534
22.5.7. Inhibitoren der Komplementaktivierungskaskade 535
^| Hormone und Stoffwechsel 536
23.1. Prinzipien der Regulation der Hormonsekretion 536
23.2. Molekulare Mechanismen der Hormonwirkungen 538
23.3. Vorstufen von Peptidhormonen 538
23.3.1. Vorläufer, die mehrere verschiedene Hormone enthalten 539
23.3.2. Biologische Bedeutung der Prohormonstufe 539
23.4. Hormone des Hypothalamus 540
23.4.1. Liberine und Statine des Hypothalamus 540
23.5. Hormone des Hypophysenvorderlappens 541
23.5.1. Somatotropin 541
23.5.2. Adrenocorticotropin (adrenocorticotropes Hormon, ACTH) 544
23.5.3. Thyreotropin (TSH) 544
23.5.4. Gonadotrope Hormone des HVL 544
23.5.5. Lipotropin 545
23.5.6. Melanotropin 545
23.6. Hormone des HHL: Vasopressin und Oxytocin 545
23.6.1. Wirkungen des Vasopressins 546
23.6.2. Regulation der Vasopressinsekretion 546
23.6.3. Mangel an Vasopressin 546
23.6.4. Oxytocin 546
23.7. Hormone der Schilddrüse 547
23.7.1. Biosynthese und Sekretion der Schilddrüsenhormone 547
23.7.2. Transport der Schilddrüsenhormone im Blut und ihr Abbau in den Geweben 549
23.7.3. Wirkungen der Schilddrüsenhormone 549
23.7.4. Pathobiochemie der Schilddrüse 550
23.8. Parathormon, das Hormon der Nebenschilddrüsen 551
23.8.1. Regulation der Sekretion des Parathormons 551
23.8.2. Wirkungen des Parathyrins 551
23.8.3. Unter und Überfunktion der Nebenschilddrüsen 552
23.9. Thyreocalcitonin 552
23.10. Zirbeldrüse 553
23.10.1. Wirkungen des Melatonins 553
23.10.2. Synthese des Melatonins 553
23.11. Hormone der Nebenniere 554
23.11.1. Hormone des Nebennierenmarks 554
23.11.2. Die Hormone der Nebennierenrinde 556
23.12. Hormone der Bauchspeicheldrüse 564
23.12.1. Glucagon 564
23.12.2. Insulin 566
23.13. Das Hormonmilieu unter verschiedenen Bedingungen 576
23.13.1. Integrative Wirkungen von Hormonen 576
23.13.2. Sekretorische Kontrollmechanismen für Insulin, Glucagon und Somatotropin 576
23.13.3. Hormonwirkungen auf die Hauptsubstrate des Stoffwechsels 576
23.13.4. Hormonales Milieu nach Nahrungsaufnahme und bei Nahrungskarenz 577
23.13.5. Stoffwechsel beim Fasten 579
23.13.6. Substratbereitstellung und Hormonmilieu bei Muskelarbeit 582
23.13.7. Energiebereitstellung im Herzmuskel 583
23.14. Leptin 584
23.14.1. Regulation der Leptinsekretion 584
23.14.2. Leptinreceptor und Zielgewebe des Leptins 585
23.14.3. Eine Mutation im menschlichen Leptinreceptorgen verursacht Fettsucht und HVL Dysfunktion 585
23.14.4. Das Neuropeptid Y und weitere Appetitstimulatoren 585
23.14.5. Wirkungen des Leptins auf das Neuropeptid Y 586
23.14.6. Die Rolle des Leptins in der Schwangerschaft 586
23.15. Diabetes mellitus 587
23.15.1. Hormonmilieu und Stoffwechselveränderungen 587
23.15.2. Ursachen des Diabetes mellitus und Krankheitsentstehung 587
23.15.3. Stoffwechselveränderungen im Diabetes mellitus 589
23.16. Sexualhormone 590
23.16.1. Androgene 590
23.16.2. Estrogene und Gestagene 594
23.16.3. Steuerung der Ovarialfunktion 599
23.16.4. Pathobiochemische Aspekte der Sexualhormone 603
23.17. Hormone und Altern 604
23.18. Gewebshormone 605
23.18.1. Hormone des Gastrointestinaltraktes 605
23.18.2. Atriales natriuretisches Hormon (Atriopeptin) 607
23.18.3. Erythropoietin 608
23.18.4. Kinine des Blutplasmas 608
23.18.5. Renin Angiotensin System 609
23.18.6. Amine 610
23.18.7. Hormone des Thymus 611
23.19. Prostaglandine und Leukotriene 611
23.19.1. Prostaglandine 611
23.19.2. Leukotriene 615
^| Wasser und Elektrolythaushalt 617
24.1. Wassergehalt des Menschen 617
24.2. Flüssigkeitsverteilung im Organismus 617
24.2.1. Extra und intrazelluläre Flüssigkeit 617
24.3. Am Flüssigkeitshaushalt beteiligte Organe 618
24.3.1. Bilanz zwischen Zufuhr und Ausscheidung von Wasser; Wassergleichgewicht 619
24.4. Zusammensetzung der Körperflüssigkeiten 619
24.4.1. Extrazelluläres Kompartiment: Blutplasma und interstitielle Flüssigkeit 621
24.4.2. Intrazelluläres Kompartiment 622
24.4.3. lonogramme von Magensaft, Pancreassaft und Darmsaft 622
24.4.4. Zusammensetzung weiterer Körperflüssigkeiten 622
24.5. Klinisch wichtige Veränderungen im Flüssigkeits und Elektrolythaushalt 623
24.5.1. Isoosmotische Veränderungen 624
24.5.2. Hyperosmotische und hypoosmotische Veränderungen 625
24.5.3. Regulation der Wasseraufnahme 626
24.5.4. Veränderungen des lonogramms der extrazellulären Flüssigkeit bei Funktionsstörungen des Magen Darm Traktes . 626
24.6. Harn 628
24.6.1. Normale Harnbestandteile 628
24.6.2. Pathologische Harnbestandteile 629
24.6.3. Entstehung von Blasen und Nierensteinen 630
24.7. Säure Basen Haushalt 631
24.7.1. Der pH Wert und die Puffersysteme des Blutes 631
24.7.2. Die drei Parameter der Henderson Hasselbalch Gleichung 632
24.7.3. Graphische Darstellung der Henderson Hasselbalch Gleichung 632
24.7.4. Pufferbasen und Basenüberschuß 634
24.7.5. Pathologische Veränderungen des pH Wertes des Blutes (Acidose und Alkalose) 635
24.7.6. Prinzipien der Kompensation der Veränderungen im Säure Basen Haushalt 636
24.7.7. Renale Mechanismen der Regulation des Säuren Basen Haushaltes 637
24.7.8. Kompensation einer nichtrespiratorischen Acidose am Beispiel einer diabetischen Acidose 639
24.7.9. Die Handhabung des Siggaard Andersen Nomogrammes 640
^J Biochemie des Nervensystems 642
25.1. Stoffwechsel des Gehirns 642
25.1.1. Glucosestoffwechsel des Gehirns 642
25.1.2. Aminosäurestoffwechsel des Gehirns 643
25.2. Neurotransmitter 644
25.2.1. Acetylcholin als Neurotransmitter 644
25.2.2. Katecholamine als Neurotransmitter 647
25.2.3. Aminosäuren und Aminosäureabkömmlinge als Transmitter 647
25.3. Biochemie und Zellbiologie des Sehvorganges 652
25.3.1. 11 cis Retinal und Vitamin A 652
25.3.2. Stäbchenzellen der Retina 653
25.3.3. Sehpurpur (Rhodopsin) 653
25.3.4. Lichtverursachte Isomerisierung des Retinais 654
25.3.5. Kationenspezifische Kanäle in der Zellmembran der Stäbchen 654
25.3.6. Wirkungen des durch Licht erregten Rhodopsins 655
25.3.7. Rückkehr zum Zustand vor der Belichtung 657
25.3.8. Farbensehen und Farbenblindheit 657
25.3.9. Degeneration der Macula lutea (Stargardt Erkrankung) 658
25.4. Signalübertragung beim Geruchssinn 658
25.4.1. Signalerzeugung und Signaltransduction in den Cilien der olfaktorischen Receptorzellen 658
25.4.2. Die olfaktorischen Receptormoleküle 659
25.5. Pathobiochemische Aspekte des Nervensystems 659
25.5.1. Huntington Chorea 659
25.5.2. Dynamische Mutationen als Ursache von vererbbaren Erkrankungen 660
25.5.3. Alzheimer Krankheit 660
25.5.4. Parkinson Krankheit 664
25.5.5. Neurodegenerative Proteinfaltungskrankheiten 665
m Muskelkontraktion 667
26.1. Feinstruktur des quergestreiften Muskels 667
26.1.1. Myosin 668
26.1.2. Actin, Troponin und Tropomyosin 668
26.2. ATP als Energiedonor der Muskelkontraktion; Kreatinphosphat 669
26.3. Mechanismus und Kontrolle der Muskelkontraktion 670
26.3.1. Kontraktionscyclus 670
26.3.2. Rolle der Ca2* lonen bei der Muskelkontraktion 671
26.3.3. Regulation der Ca;* Konzentration im Cytoplasma der Muskelzelle 672
26.3.4. Relaxation des Muskels 676
26.3.5. Kontraktion der glatten Muskulatur 678
JH Biochemie des Binde und Stützgewebes 679
27.1. Kollagen 679
27.1.1. Allgemeine Eigenschaften des Kollagens 679
27.1.2. Struktur des Kollagens 679
27.1.3. Biosynthese des Kollagens 681
27.1.4. Umsatz und Abbau des Kollagens 684
27.2. Elastin 684
27.3. Glycosaminoglycane und Proteoglycane; Aufbau des Knorpels und der Grundsubstanz 685
27.3.1. Funktionen der Proteoglycane 685
27.4. Wechselwirkungen zwischen Zellen und extrazellulärer Matrix 687
27.4.1. Adhäsive Glycoproteine in der extrazellulären Matrix 687
27.4.2. Integrine als Adhäsionsmoleküle auf der Zelloberfläche 688
27.4.3. Syndecane sind multifunktionelle Coreceptoren auf der Zelloberfläche 688
27.5. Einfluß von Hormonen auf die extrazelluläre Matrix 689
27.6. Biochemische Aspekte der Blutgefäßbildung 689
27.7. Pathobiochemie der Receptoren des Fibroblasten Wachstumsfaktors 691
27.8. Knochen 691
27.8.1. Knochenzellen 692
27.8.2. Knochenmatrix 692
27.8.3. Knochenmineral 692
27.8.4. Knochenbildung und Mineralisierung 693
27.8.5. Knochenresorption 694
27.9. Klinische Aspekte 694
27.9.1. Erbliche Defekte im Stoffwechsel der Glycosaminoglycane 694
27.9.2. Kollagenosen 695
27.9.3. Osteoporose 696
27.10. Zahn 696
27.10.1. Chemischer Aufbau des Zahnes und Aspekte der Zahnbildung 696
27.10.2. Stoffwechsel des Zahnes 697
27.10.3. Zahnkaries 697
m Mineralstoffwechsel 698
28.1. Stoffwechsel der Ca Ionen 698
28.2. Stoffwechsel der Mg Ionen 700
28.3. Stoffwechsel des Phosphates 701
28.4. Eisen 701
28.5. Spurenelemente 706
28.5.1. Kupfer 706
28.6. Zink, Kobalt, Molybdän, Mangan 707
28.7. Fluorid 707
28.8. Weitere Spurenelemente 708
m Verdauung und Resorption 709
29.1. Verdauungssäfte 709
29.1.1. Speichel 709
29.1.2. Magensaft 709
29.1.3. Pancreassekret 712
29.1.4. Dünndarmsaft 713
29.2. Resorption 714
29.2.1. Resorption der Monosaccharide 714
29.2.2. Resorption der Aminosäuren 716
29.2.3. Verdauung und Resorption der Fette 717
29.2.4. Resorption von Wasser und Elektrolyten 719
29.3. Bildung der Faeces 720
m Vitamine 722
30.1. Einteilung der Vitamine 722
30.2. Mangel und Überdosierung von Vitaminen 722
30.3. Vitamin A (Retinol) 723
30.4. Vitamin D (Calciferole) 724
30.5. Vitamin E (Tocopherole) 727
30.6. Vitamin K (Phyllochinon) 729
30.7. Vitamin C (L Ascorbat) 731
30.8. Vitamin B Komplex 732
30.8.1. Thiamin (Vitamin B,) 732
30.8.2. Riboflavin (Vitamin B2) 733
30.8.3. Niacin 734
30.8.4. Pyridoxin (Vitamin B6) 735
30.8.5. Cobalamin (Vitamin B„) 735
30.8.6. Folat 739
30.8.7. Pantothenat 739
30.8.8. Biotin 739
^J Stoffwechsel und Ernährung 740
31.1. Energiebilanz 740
31.2. Grundumsatz 741
31.3. Energieumsatz bei körperlicher Arbeit 741
31.4. Spezifisch dynamische Wirkung der Nahrungsstoffe 741
31.5. Isodynamieregel und Nährstoffbedarf des Menschen 742
31.6. Forderungen an die Nahrungszusammensetzung 742
31.7. Ernährungsphysiologische Bedeutung der Proteine 743
31.7.1. Biologische Wertigkeit der Nahrungsproteine 744
31.7.2. Bilanzversuche am Menschen 744
31.7.3. Eiweißbedarf 745
31.8. Ernährungsphysiologische Bedeutung der Kohlenhydrate 745
31.8.1. Folgen eines zu hohen Saccharosekonsums 746
31.9. Ernährungsphysiologische Bedeutung der Fette 746
31.9.1. Essentielle Fettsäuren 746
31.10. Einzelne Nahrungsmittel 747
31.10.1. Ausnutzung der Nahrung 747
31.10.2. Ballaststoffe 748
31.11. Beurteilung des Ernährungszustandes durch das Körpergewicht 748
31.12. Die Regulation des Körpergewichtes 748
31.13. Die hormonal nervale Regulation der Energiebilanz des Menschen 749
31.14. Körperliche Aktivität und Gewichtszunahme 754
31.15. Psychische Störungen der Nahrungsaufnahme (Eßstörungen) 755
31.16. Unterernährung 756
31.17. Überernährung 757
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