Verfügbarkeit: Lehrbuch der molekularen Zellbiologie

Lehrbuch der molekularen Zellbiologie:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Format:	Buch
Sprache:	German English
Veröffentlicht:	Weinheim [u.a.] Wiley-VCH 2001
Ausgabe:	2., korrigierte Aufl.
Schlagworte:	Cellular Biology Molecular Biology Biochemistry Cytology Molecular biology Molekularbiologie Cytologie Zelle Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XXIII, 799 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3527304932

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Datensatz im Suchindex

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adam_text	BRUCE ALBERTS, DENNIS BRAY, ALEXANDER JOHNSON, JULIAN LEWIS, MARTIN RAFF, KEITH ROBERTS, PETER WALTER / LEHRBUCH DER MOLEKULAREN ZELLBIOLOGIE 2., KORRIGIERTE AUFLAGE UEBERSETZT VON MARTINA BOERSCH-SUPAN (KOORDINATION), MANON VON BUELOW, EVA-MARIA MILLER )WILEY-VCH WEINHEIM * NEW YORK * CHICHESTER * BRISBANE * SINGAPORE * TORONTO 2008 AGI-INFORMATION MANAGEMENT CONSULTANTS MAY BE USED FOR PERSONAL PURPORSES ONLY OR BY LIBRARIES ASSOCIATED TO DANDELON.COM NETWORK. INHALT EINFUEHRUNG IN DIE ZELLE 1 1.1 ZELLEN UNTER DEM MIKROSKOP 1 1.1.1 DIE ERFIN DUNG DES LICHTMIKROSKOPS FUEHRTE ZUR ENTDECKUNG VON ZELLEN 2 1.1.2 ZELLEN, ORGANELLEN UND SOGAR MOLEKUELE WERDEN IM MIKROSKOP SICHTBAR 3 1.2 DIE EUKARYONTENZELLE 9 1.2.1 DER ZELLKERN IST DER INFORMATIONSSPEICHER DER ZELLE 10 1.2.2 MITOCHONDRIEN ERZEUGEN AUS DER NAHRUNG DIE ENERGIE FUER DIE ZELLE 11 1.2.3 CHLOROPLASTEN GEWINNEN ENERGIE AUS DEM SONNENLICHT 13 1.2.4 INNERE MEMBRANEN SCHAFFEN INTRAZELLULAERE KOMPARTIMENTE MIT UNTERSCHIEDLICHEN FUNKTIONEN 14 1.2.5 DAS CYTOSOL IST EIN KONZENTRIERTES WAESSRIGES GEL AUS GROSSEN UND KLEINEN MOLEKUELEN 16 1.2.6 DAS CYTOSKELETT IST FUER DIE BEWEGUNGEN DER ZELLE VERANTWORTLICH 17 1.3 EINHEIT UND VIELFALT VON ZELLEN 18 1.3.1 ZELLEN VARIIEREN BETRAECHTLICH IN ERSCHEINUNG UND FUNKTION 20 1.3.2 DIE BIOCHEMIE ALLER LEBENDEN ZELLEN IST SEHR AEHNLICH 22 1.3.3 ALLE HEUTIGEN ZELLEN STAMMEN VERMUTLICH VON DERSELBEN URZELLE AB 22 1.3.4 BAKTERIEN SIND DIE KLEINSTEN UND EINFACHSTEN ZELLEN.. 24 1.3.5 E. COLI WURDE ZUM BEVORZUGTEN STUDIENOBJEKT DER MOLEKULARBIOLOGEN 26 1.3.6 GIARDIA KOENNTE EINE ZWISCHENSTUFE DER EVOLUTION AUF DEM WEG ZUR EUKARYONTENZELLE SEIN 26 1.3.7 BIERHEFE IST EINE EINFACHE EUKARYONTENZELLE 28 1.3.8 DIE PROTOZOEN: EINZELLER KOENNEN GROSS UND KOMPLEX SEIN UND GRIMMIG AUSSEHEN 28 1.3.9 ARABIDOPSIS WURDE UNTER 300000 SPEZIES ALS MODELLPFLANZE AUSGEWAEHLT 30 1.3.10 DIE WELT DER TIERE WIRD DURCH EINE FLIEGE, EINEN WURM, EINE MAUS UND HOMO SAPIENS REPRAESENTIERT 30 1.3.11 ZELLEN DESSELBEN VIELZELLIGEN ORGANISMUS KOENNEN TOTAL VERSCHIEDEN SEIN 33 ZUSAMMENFASSUNG 36 DIE CHEMISCHEN BESTANDTEILE DER ZELLE 39 2.1 CHEMISCHE BINDUNGEN 39 2.1.1 ZELLEN BESTEHEN AUS RELATIV WENIGEN VERSCHIEDENEN ATOMEN 40 2.1.2 DIE ELEKTRONEN DER AEUSSERSTEN HUELLE BESTIMMEN DIE REAKTIONEN ZWISCHEN ATOMEN 42 I 2.1.3 IONISCHE BINDUNGEN ENTSTEHEN DURCH GEWINN UND VERLUST VON ELEKTRONEN 44 2.1.4 KOVALENTE BINDUNGEN ENTSTEHEN DURCH GEMEINSAME NUTZUNG VON ELEKTRONEN -46 2.1.5 ES GIBT VERSCHIEDENE ARTEN KOVALENTER BINDUNGEN 48 2.1.6 DIE ZELLE BESTEHT ZUM UEBERWIEGENDEN TEIL AUS WASSER 49 2.1.7 EINIGE POLARE MOLEKUELE BILDEN IN WASSER SAEUREN UND BASEN 54 XVI INHALT 2.2 KLEINE MOLEKUELE IN ZELLEN 55 2.2.1 EINE ZELLE ENTSTEHT AUS KOHLENSTOFFVERBINDUNGEN 55 2.2.2 ZELLEN ENTHALTEN VIER GRUNDTYPEN KLEINER ORGANISCHER MOLEKUELE 56 2.2.3 ZUCKER SIND NAEHRSTOFFE DER ZELLEN UND BAUSTEINE DER POLYSACCHARIDE 57 FETTSAEUREN SIND BESTANDTEILE DER ZELLMEMBRANEN / 59 AMINOSAEUREN SIND DIE BAUSTEINE DER PROTEINE 64 NUCLEOTIDE SIND DIE BAUSTEINE VON DNA UND RNA 65 DIE UNTEREINHEITEN DER MAKROMOLEKUELE SIND IN EINER BESTIMMTEN REIHENFOLGE ANGEORDNET 71 2.2.8 NICHTKOVALENTE BINDUNGEN BESTIMMEN DIE PRAEZISE GESTALT EINES 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 MAKROMOLEKUELS 73 R R 2.2.9 NICHTKOVALENTE BINDUNGEN ERMOEGLICHEN ES DEN MAKROMOLEKUELEN, ANDERE MOLEKUELE SPEZIFISCH ZU BINDEN 76 ZUSAMMENFASSUNG 78 ENERGIE, KATALYSE UND BIOSYNTHESE 81 3.1 KATALYSE UND WIE_ZELLEN EHERGIE NUTZEN 83 3.1.1 BIOLOGISCHE ORDNUNG WIRD DURCH DIE FREISETZUNG VON WAERME AUS ZELLEN ERMOEGLICHT 83 3.1.2 PHOTOSYNTHETISIERENDE ORGANISMEN VERWENDEN SONNENLICHT ZUR HERSTELLUNG VON ORGANISCHEN MOLEKUELEN 86 3.1.3 ZELLEN GEWINNEN ENERGIE AUS DER OXIDATION ORGANISCHER MOLEKUELE 88 3.1.4 OXIDATION UND REDUKTION ERFOLGEN DURCH DIE UEBERTRAGUNG VON ELEKTRONEN 89 3.1.5 ENZYME ERNIEDRIGEN DIE AKTIVIERUNGSENERGIE VON CHEMISCHEN REAKTIONEN 90 3.1.6 WIE-SICH ENZYME UND SUBSTRATE FINDEN: DIE BEDEUTUNG DER SCHNELLEN DIFFUSION 93 3.1.7 DIE VERAENDERUNG DER FREIEN ENERGIE EINER REAKTION BESTIMMT, OB SIE STATTFINDET ODER NICHT 94 3.1.8 DIE KONZENTRATION DER REAKTANTEN BEEINFLUSST; AG 95 3.1.9 IN AUFEINANDERFOLGENDEN REAKTIONEN SIND DIE AG-WERTE ADDITIV 99 3.2 AKTIVIERTE TRAEGERMOLEKUELE UND BIOSYNTHESE 100 ( 3.2.F DIE BILDUNG EINES AKTIVIERTEN TRAEGERMOLEKUELS IST AN EINE ENERGETISCH GUENSTIGE REAKTION GEKOPPELT 101 3.2.2 ATP WIRD AM HAEUFIGSTEN ALS AKTIVIERTES TRAEGERMOLEKUEL VERWENDET 102 3.2.3 . DIE IM ATP GESPEICHERTE ENERGIE WIRD OFT IN DER BIOSYNTHESE VERWENDET 103 3.2.4 NADH UND NADPH SIND WICHTIGE TRAEGERMOLEKUELE FUER ELEKTRONEN 105 3.2.5 ES GIBT NOCH VIELE ANDERE AKTIVIERTE TRAEGERMOLEKUELE IN ZELLEN 106 3.2.6 DIE SYNTHESE DER BIOLOGISCHEN POLYMERE BENOETIGT ENERGIE 108 ZUSAMMENFASSUNG 111 4 WIE ZELLEN NAHRUNG IN ENERGIE VERWANDELN 115 4.1 DER ABBAU VON ZUCKERN UND FETTEN 116 4.1.1 DIE PRODUKTION VON ATP ERFOLGT DURCH EINEN DREISTUFIGEN ABBAU VON NAHRUNGSMOLEKUELEN 116 4.1.2 GLYKOLYSE IST EIN BEDEUTENDER ATP-ERZEUGENDER REAKTIONSWEG 119 4.1.3 BEI DER GAERUNG WIRD ATP IN ABWESENHEIT VON SAUERSTOFF GEBILDET 119 4.1.4 AM BEISPIEL DER GLYKOLYSE LAESST SICH ZEIGEN, WIE ENZYME OXIDATION UND ENERGIESPEICHERUNG KOPPELN 121 4.1.5 IN DEN MITOCHONDRIEN WERDEN ZUCKER UND FETTE ZU ACETYL-COA ABGEBAUT 127 4.1.6 IM ZITRONENSAEUREZYKLUS ENTSTEHT NADH DURCLUOXIDATION VON ACETYLGRUPPEN ZU CO 2 129 4.1.7 BEIM ELEKTRONENTRANSPORT WIRD DAS MEISTE ATP DER ZELLE PRODUZIERT 131 4.2 SPEICHERUNG UND NUTZUNG DER NAHRUNG 134 V 4.2.1, ORGANISMEN SPEICHERN NAHRUNGSMOLEKUELE IN BESONDEREN VORRATSKAMMERN 134 4.2.2 VIELE BIOSYNTHETISCHE REAKTIONEN BEGINNEN MIT DER GLYKOLYSE ODER DEM ZITRONENSAEUREZYKLUS ,137 4.2.3 DIE ZELLE BESITZT EINEN ORGANISIERTEN UND REGULIERTEN STOFFWECHSEL 138 ZUSAMMENFASSUNG 139 PROTEINE - STRUKTUR UND FUNKTION 143 5.1 DIE GESTALT UND STRUKTUR YON PROTEINEN 144 5.1.1 DIE FORM EINES PROTEINMOLEKUELS WIRD DURCH SEINE AMINOSAEURESEQUENZ BESTIMMT 146 5.1.2 PROTEINE FALTEN IN EINE KONFORMATION, DIE EINEM ENERGIEMINIMUM , ENTSPRICHT 149 5.1.3 PROTEINE KOMMEN IN EINER VIELZAHL KOMPLIZIERTER FORMEN VOR 150 5.1.4 A-HELIX UND SS-FALTBLATT SIND HAEUFIG VORKOMMENDE . FALTUNGSMUSTER 151 5.1.5 PROTEINE HABEN MEHRERE ORGANISATIONSEBENEN 156 5.1.6 NUR WENIGE DER VIELEN MOEGLICHEN POLYPEPTIDKETTEN SIND UEBERHAUPT SINNVOLL 158 5.1.7 PROTEINE WERDEN IN FAMILIEN EINGETEILT 158 5.1.8 GROESSERE PROTEINMOLEKUELE BESTEHEN HAEUFIG AUS MEHR ALS EINER POLYPEPTIDKETTE 159 5.1.9 PROTEINE KOENNEN ZU FILAMENTEN, SCHICHTEN ODER KUGELN ASSEMBLIEREN 162 5.1.10 DIE HELIX IST EIN WEITVERBREITETES FALTUNGSMOTIV IN BIOLOGISCHEN STRUKTUREN 163 5.1.11 MANCHE ARTEN VON PROTEINEN HABEN EINE LANGGESTRECKTE FIBROESE GESTALT 164 5.1.12 EXTRAZELLULAERE PROTEINE WERDEN HAEUFIG DURCH KOVALENTE QUERVERNETZUNG STABILISIERT 165 R 5.2 WIE PROTEINE ARBEITEN 166 5.2.1 PROTEINE BINDEN ANDERE MOLEKUELE 166 5.2.2 DIE BINDUNGSSTELLEN VON ANTIKOERPERN SIND BESONDERS VIELSEITIG 168 5.2.3 DIE GLEICHGEWICHTSSKONSTANTE IST EIN MASS FUER DIE BINDUNGSSTAERKE .169 5.2.4 ENZYME SIND STARKE UND HOCHSPEZIFISCHE-KATALYSATOEFEN 179 5.2.5 LYSOZYM ILLUSTRIERT DIE ARBEIT EINES ENZYMS 180 5.2.6 V MAX UND K M SIND EIN MASS FUER DIE-ENZYMLEISTUNG 183 5.2.7 FEST GEBUNDENE KLEINE MOLEKUELE VERLEIHEN PROTEINEN ZUSAETZLICHE FUNKTIONEN 183 5.2.8 DIE KATALYTISCHE AKTIVITAET VON ENZYMEN WIRD REGULIERT 185 5.2.9 ALLOSTERISCHE ENZYME HABEN ZWEI BINDUNGSSTELLEN, DIE MITEIN- V ANDER WECHSELWIRKEN 185 5.2.10 PROTEINPHOSPHORYLIERUNG KANN KONFORMATIONSAENDERUNGEN BEWIRKEN 188 5.2.11 GTP-BINDENDE PROTEINE KOENNEN DRASTISCHE KONFORMATIONSAENDE- - -^ RUNGEN EINGEHEN 189 , 5.2.12 MOTORPROTEINE ERZEUGEN GROSSE BEWEGUNGEN IN ZELLEN 189 5.2.13 PROTEINE BILDEN OFT GROSSE KOMPLEXE, DIE ALS PROTEINMASCHINEN WIRKEN 191 I ZUSAMMENFASSUNG 193 INHALT XVII 6.2.2 DIE SYNTHESE NEUER DNA ERFOLGT AN DEN REPLIKATIONSGABELN 205 6.2.3 DIE REPLIKATIONSGABELN SIND ASYMMETRISCH 206 6.2.4 DIE DNA-PO LYMERASE KORRIGIERT SICH SELBST 208 6.2.5 KURZE RNA-STUECKE DIENEN ALS PRIMER FUER DIE DNA-SYNTHESE 210 6.2.6 DIE PROTEINE DER REPLIKATIONSGABEL ARBEITEN IN FORM EINER REPLIKATIORISMASCHINE ZUSAMMEN 211 6.3 DNA-REPARATUR 212 6.3.1 VERAENDERUNGEN IN DER DNA SIND DIE URSACHE VON MUTATIONEN 213 6.3.2 EIN DNA-FEHLPAARUNGS-KORREKTURSYSTEM ENTFERNT REPLIKATIONSFEHLER, DIE VON DER REPLIKATIONSMASCHINE VERURSACHT WURDEN 214 6.3.3 DNA UNTERLIEGT DAUERNDEN BESCHAEDIGUNGEN IN DER ZELLE 216 6.3.4 DIE STABILITAET DER GENE IST VON DER DNA-REPARATUR ABHAENGIG 218 6.3.5 DIE HOHE GENAUIGKEIT, MIT DER DNA BEWAHRT WIRD, BEDEUTET, DASS ENG VERWANDTE SPEZIES PROTEINE MIT SEHR AEHNLICHEN SEQUENZEN HABEN 219 ZUSAMMENFASSUNG 220 7 VON DNA ZUM PROTEIN 225 7.1 VON DNA ZU RNA 226 7.1.1 DNA-TEILBEREICHE WERDEN IN RNA UMGESCHRIEBEN 227 7.1.2 DIE TRANSKRIPTION ERZEUGT RNA, DIE ZU EINEM DNA-STRANG KOMPLEMENTAER IST 228 7.1.3 IN DER ZELLE GIBT ES VERSCHIEDENE RNA-ARTEN 230 7.1.4 SIGNALE IN DER DNA TEILEN DER RNA-POLYMERASE MIT, WO SIE STARTEN UND AUFHOEREN SOLL 230 7.1.5 EUKARYONTISCHE RNAS WERDEN IM ZELLKERN BEARBEITET 233 7.1.6 EUKARYONTISCHE GENE SIND VON NICHTKODIERENDEN BEREICHEN UNTERBROCHEN 234 7.1.7 INTRONS WERDEN DURCH RNA-SPLEISSEN ENTFERNT 235 7.1.8 MRNA-MOLEKUELE WERDEN LETZTENDLICH VON DER ZELLE WIEDER ABGEBAUT 238 7.1.9 DIE ERSTEN ZELLEN HATTEN VERMUTLICH INTRONS IN IHREN GENEN 238 6 DNA 197 6.1 STRUKTUR UND FUNKTION VON DNA 198 6.1.1 GENE BESTEHEN AUS DNA 199 6.1.2 EIN DNA-MOLEKUEL BESTEHT AUS ZWEI KOMPLEMENTAEREN NUCLEOTIDSTRAENGEN 199 6.1.3 VERERBUNG BASIERT AUF DER STRUKTUR VON DNA 202 6.2 DNA-REPLIKATION 203 6.2.1 DIE DNA-SYNTHESE BEGINNT AM REPLIKATIONSURSPRUNG 204 7.2 VON RNA ZUM PROTEIN 239 7.2.1 EINE MRNA-SEQUENZ WIRD IN EINHEITEN VON DREI NUCLEOTIDEN ENTSCHLUESSELT 240 7.2.2 TRNA-MOLEKUELE VERBINDEN AMINOSAEUREN MIT DEN CODONS DER MRNA 241 7.2.3 SPEZIFISCHE ENZYME KOPPELN TRNAS AN DIE RICHTIGEN AMINOSAEUREN 242 7.2.4 DIE NACHRICHT DER RNA WIRD AM RIBOSOM ENTSCHLUESSELT 243 7.2.5 CODONS IN DER MRNA SIGNALISIEREN, WO DIE PROTEINSYNTHESE STARTEN UND ENDEN SOLL 246 - XVIII INHALT 7.2.6 PROLEINE WERDEN AN POLYRIBOSOMEN HERGESTELLT 248 7.2.7 DURCH SORGFAELTIG KONTROLLIERTEN PROTEINABBAU WIRD DIE MENGENREGULATION EINES JEDEN PROTEINS IN DER ZELLE UNTERSTUETZT 249 7.2.8 ZWISCHEN DNA UND PROTEIN LIEGEN VIELE SCHRITTE 250 7.3 RNA UND DER URSPRUNG DES LEBENS 250 7.3.1 EINFACHE BIOLOGISCHE MOLEKUELE KOENNEN UNTER PRAEBIOTISCHEN BEDINGUNGEN ENTSTEHEN 251 7.3.2 RNA KANN SOWOHL INFORMATION SPEICHERN ALS AUCH CHEMISCHE REAKTIONEN KATALYSIEREN 253 7.3.3 RNA GEHT DNA IN DER EVOLUTION VERMUTLICH VORAUS 255 ZUSAMMENFASSUNG 256 8 CHROMOSOMEN UND GENREGULATION 261 8.1 DIE STRUKTUR EUKARYONTISCHER CHROMOSOMEN 262 8.1.1 EUKARYONTISCHE DNA IST ZU CHROMOSOMEN VERPACKT 262 8.1.2 CHROMOSOMEN LIEGEN WAEHREND DER LEBENSDAUER.EINER-ZELLE IN VERSCHIEDENEN STADIEN VOR* -263 8.1.3 SPEZIELLE DNA-SEQUENZEN SORGEN FUER EINE EFFIZIENTE REPLIKATION DER CHROMOSOMEN 265 8.1.4 NUCLEOSOMEN SIND DIE GRUNDBAUSTEINE DER CHROMATINSTMKTUR 266 8.1.5 CHROMOSOMALE DNA IST IN MEHREREN STUFEN VERPACKT 268 8.1.6 INTERPHASECHROMOSOMEN ENTHALTEN KONDENSIERTES UND LOCKERES CHROMATI N 270 8.1.7 POSITIONSEFFEKTE BEI DER GENEXPRESSION LASSEN UNTERSCHIEDE IN DER VERPACKUNG VON INTERPHASECHROMOSOMEN ERKENNEN 271 8.1.8 INTERPHASECHROMOSOMEN SIND INNERHALB DES ZELLKERNS ORGANISIERT 272 8.2 GENREGULATION 274 8.2.1 EINE ZELLE REGULIERT DIE EXPRESSION IHRER GENE 274 8.2.2 DIE TRANSKRIPTION WIRD VON PROTEINEN KONTROLLIERT, DIE AN REGULATORISCHE DNA-SEQUENZEN BINDEN 275 8.2.3 REPRESSOREN SCHALTEN GENE AB, AKTIVATOREN SCHALTEN SIE AN 278 8.2.4 1 DER BEGINN DER EUKARYONTISCHEN GENTRANSKRIPTION IST EIN KOM- PLEXER VORGANG 280 8.2.5 DIE EUKARYONTISCHE RNA-POLYMERASE BENOETIGT ALLGEMEINE TRANSKRIPTIONSFAKTOREN 281 8.2.6 EUKARYONTISCHE GENREGULATORPROTEINE KONTROLLIEREN GEN- EXPRESSION AUS DER ENTFERNUNG 282 8.2.7 DIE PACKUNG VON PROMOTOR-DNA IN NUCLEOSOMEN KANN DIE INITIATION DER TRANSKRIPTION BEEINFLUSSEN 284 8.2.8 EUKARYONTISCHE GENE WERDEN VON MEHREREN PROTEINEN REGULIERT 285 , 8.2.9 DIE EXPRESSION VERSCHIEDENER GENE KANN VON EINEM EINZIGEN PROTEIN GESTEUERT WERDEN 286 8.2.10 DURCH KOMBINATORISCHE KONTROLLE KOENNEN VERSCHIEDENE ZELLTYPEN ENTSTEHEN 287 8.2.11 STABILE GENEXPRESSIONSMUSTER KOENNEN AN TOCHTERZELLEN WEITERGEGEBEN WERDEN 288 8.2.12 DIE ENTSTEHUNG EINES GANZEN ORGANS KANN VON EINEM EINZIGEN GENREGULATOERPROTEIN INDUZIERT WERDEN 290 ZUSAMMENFASSUNG 292 GENETISCHE VARIATION 295 9.1 GENETISCHE VARIATION IN BAKTERIEN 296 9.1.1 DIE SCHNELLE TEILUNGSRATE VON BAKTERIEN BEDEUTET, DASS MUTATIONEN IN EINEM KURZEN ZEITRAUM AUFTRETEN 297 9.1.2 MUTATIONEN IN BAKTERIEN KOENNEN UEBER EINE VERAENDERUNG DER UMWELTBEDINGUNGEN SELEKTIONIERT WERDEN 299 9.1.3 BAKTERIEN KOENNEN GENE VON ANDEREN BAKTERIEN AUFNEHMEN 300 .9.1.4- BAKTERIELLE GENE KOENNEN IN EINEM VORGANG, DER BAKTERIELLE PAARUNG GENANNT WIRD, WEITERGEGEBEN WERDEN 301 9.1.5 BAKTERIEN KOENNEN DNA AUS IHRER UMGEBUNG AUFNEHMEN 303 9.1.6 HOMOLOGE REKOMBINATION KANN ZWISCHEN ZWEI DNA-MOLEKUELEN MIT AEHNLICHER NUCLEOTIDSEQUENZ STATTFINDEN 304 9.1.7 BAKTERIENVIREN KOENNEN GENE ZWISCHEN BAKTERIEN UEBERTRAGEN 307 9.1.8 TRANSPONIERBARE ELEMENTE SCHAFFEN GENETISCHE VIELFALT 309 9.2 GENETISCHER AUSTAUSCH IN EUKARYONTISCHEN GENOMEN 310 9.2.1 FAMILIEN AUS VERWANDTEN GENEN ENTSTEHEN DURCH ZUFAELLIGE DNA- DUPLIKATIONEN 312 9.2.2 DIE REKOMBINATION VON EXONS FUEHRT ZU GENEN, DIE FUER NEUE PROTEINE KODIEREN 313 9.2.3 EIN GROSSTEIL DER DNA VON VIELZELLIGEN EUKARYONTEN BESTEHT AUS REPETITIVEN NICHTKODIERENDEN SEQUENZEN 314 9.2.4 ZWEI FAMILIEN AUS TRANSPONIERBAREN ELEMENTEN MACHEN UNGEFAEHR 10% DES MENSCHLICHEN GENOMS AUS 315 9.2.5 DIE EVOLUTION VON GENOMEN WURDE DURCH TRANSPONIERBARE ELEMENTE BESCHLEUNIGT 316 9.2.6 VIREN SIND GAENZLICH MOBILE GENETISCHE ELEMENTE, DIE EINE ZELLE VERLASSEN KOENNEN 3 18 9.2.7 RETROVIREN DREHEN DEN NORMALEN FLUSS GENETISCHER INFORMATION UM 320 9.2.8 RETROYIREN, DIE WIRTSGENE AUFGENOMMEN HABEN, KOENNEN EINE ZELLE IN EINE KREBSZELLE VERWANDELN 322 9.3 SEXUELLE FORTPFLANZUNG UND NEUKOMBINATION VON GENEN 324 9.3.1 SEXUELLE FORTPFLANZUNG MACHT ORGANISMEN IN EINER UMGEBUNG, DIE SICH AUF UNVORHERSEHBARE WEISE AENDERN KANN, KONKURRENZFAEHIG 325 INHALT XIX 9.3.2 SEXUELLE FORTPFLANZUNG UMFASST SOWOHL DIPLOIDE ALS AUCH HAPLOIDE ZELLEN 325 9.3.3 HAPLOIDE ZELLEN ENTSTEHEN WAEHREND DER MEIOSE AUS DIPLOIDEN ZELLEN 327 9.4 MEIOSE FUEHRT ZU EINER ENORMEN GENETISCHEN VARIATION 329 ZUSAMMENFASSUNG 330 10 DNA-TECHNOLOGIE 333 10.1 WIE DNA-MOLEKUELE ANALYSIERT WERDEN 335 10.1.1 RESTRIKTIONSENDONUCLEASEN SCHNEIDEN DNA-MOLEKUELE AN BESTIMMTEN STELLEN 336 10.1.2 DNA-FRAGMENTE VON UNTERSCHIEDLICHER GROESSE KOENNEN MIT GELELEKTROPHORESE AUFGETRENNT WERDEN 338 10.1.3 DIE NUCLEOTIDSEQUENZ VON DNA-FRAGMENTEN KANN BESTIMMT WERDEN 339 10.2 NUCLEINSAEUREHYBRIDISIERUNG 341 10.2.1 DNA-HYBRIDISIERUNG ERLEICHTERT DIE PRAENATALE DIAGNOSE VON ERBKRANKHEITEN ~~ 3%2 10.2.2 NUCLEINSAEURESEQUENZEN LASSEN SICH DURCH /-.YW-HYBRIDISIERUNG IN ZELLEN ODER CHROMOSOMEN LOKALISIEREN 344 10.3 DNA-KLONIERUNG 346 10.3.1 DNA-LIGASE VERBINDET DNA-FRAGMENTE ZU EINEM REKOMBINANTEN DNA-MOLEKUEL 346 V 10.3.2 BAKTERIELLE PLASMIDE WERDEN ZUR KLONIERUNG VON DNA VERWENDET 347 10.3.3 MENSCHLICHE GENE WERDEN DURCH DNA-KLONIERUNG ISOLIERT 348 10.3.4 CDNA-BANKEN REPRAESENTIEREN DIE MRNA, DIE VON EINEM BE- STIMMTEN GEWEBE PRODUZIERT WIRD 351 10.3.5 MIT HILFE VON HYBRIDISIERUNG KOENNEN SOGAR ENTFERNT VERWANDTE GENE IDENTIFIZIERT WERDEN 353 10.3.6 DIE POLYMERASEKETTENREAKTION VERVIELFAELTIGT AUSGEWAEHLTE DNA-SEQUENZEN 354 10.4 GENTECHNIK 358 10.4.1 VOLLKOMMEN NEUARTIGE DNA-MOLEKUELE KOENNEN KONSTRUIERT WERDEN 358 10.4.2 MIT HILFE KLONIERTER DNA KOENNEN GROSSE MENGEN VON SELTEN VORKOMMENDEN PROTEINEN PRODUZIERT WERDEN 359 10.4.3 RNA KANN DURCH//T-VIYRO-TRANSKRIPTION ERZEUGT WERDEN 360 10.4.4 DIE FUNKTION EINES GENS KANN AM BESTEN AN MUTIERTEN ORGANISMEN UNTERSUCHT WERDEN 360 10.4.5 TRANSGENE TIERE TRAGEN GENTECHNISCH HERGESTELLTE GENE 363 ZUSAMMENFASSUNG 365 11 MEMBRANSTRUKTUR 369 11.1 DIE LIPID-DOPPELSCHICHT 371 11.1.1 MEMBRANIIPIDE BILDEN IN WASSER DOPPEL SCHICHTEN AUS 371 11.1.2 DIE LIPID-DOPPELSCHICHT IST EINE ZWEIDIMENSIONALE FLUESSIGKEIT 374 11.1.3 DIE FLUIDITAET DER LIPID-DOPPELSCHICHT HAENGT VON IHRER ZUSAM- MENSETZUNG AB 376 11.1.4 DIE LIPID-DOPPELSCHICHT IST ASYMMETRISCH 377 11.1.5 DIE LIPIDASYMMETRIE ENTSTEHT INNERHALB DER ZELLE 378 11.1.6 DIE LIPID-DOPPELSCHICHT IST FUER WASSERLOESLICHE STOFFE UND IONEN UNDURCHLAESSIG 379 11.2 MEMBRANPROTEINE 380 11.2.1 MEMBRANPROTEINE KOENNEN MIT DER LIPID-DOPPELSCHICHT AUF VERSCHIEDENE WEISE VERBUNDEN SEIN 381 11.2.2 UEBLICHERWEISE DURCHQUERT DIE POLYPEPTIDKETTE DIE DOPPELSCHICHT IN FORM EINER A-HELIX 382 11.2.3 MEMBRANPROTEINE LASSEN SICH MIT HILFE VON DETERGENTIEN IN LOESUNG BRINGEN UND REINIGEN 384 11.2.4 BEI SEHR WENIGEN MEMBRANPROTEINEN IST DIE STRUKTUR VOLLSTAENDIG AUFGEKLAERT 385 11.2.5 DIE PLASMAMEMBRAN WIRD VOM ZELLCORTEX VERSTAERKT 387 11.2.6 DIE ZELLOBERFLAECHE IST MIT KOHLENHYDRATEN BEDECKT 388 11.2.7 ZELLEN KOENNEN DIE BEWEGUNG VON MEMBRANPROTEINEN EINSCHRAENKEN 390 ZUSAMMENFASSUNG 392 MEMBRANTRAEHSDORT 395 12.1 CARRIERPROTEINE UND IHRE FUNKTIONEN 398 12.1.1 GELOESTE STOFFE WERDEN AKTIV ODER PASSIV DURCH DIE MEMBRAN TRANSPORTIERT 399 12.1.2 DER PASSIVE TRANSPORT KANN DURCH ELEKTRISCHE KRAEFTE ODER EINEN KONZENTRATIONSGRADIENTEN ANGETRIEBEN WERDEN 400 12.1.3 DIE BEWEGUNG VON GELOESTEN SUBSTANZEN GEGEN IHREN ELEKTROCHE- MISCHEN GRADIENTEN ERFOLGT MIT HILFE DES AKTIVEN TRANSPORTS 402 12.1.4 TIERZELLEN BENUTZEN DIE ENERGIE AUS DER ATP-HYDROLYSE, UM NA + AUS DER ZELLE ZU PUMPEN 403 12.1.5 DIE NA + -K + -PUMPE WIRD DURCH DIE VORUEBERGEHENDE BINDUNG EINER PHOSPHATGRUPPE ANGETRIEBEN 404 12.1.6 TIERZELLEN BENUTZEN DEN NA + -GRADIENTEN ZUR AKTIVEN AUFNAHME VON NAEHRSTOFFEN 404 12.1.7 DIE NA + -K + -PUMPE SORGT FUER DIE ERHALTUNG DES OSMOTISCHEN GLEICHGEWICHTS IN TIERZELLEN 408 1.2.1.8 CA + -PUMPEN SORGEN FUER EINE NIEDRIGE INTRAZELLULAERE CA + -KONZENTRATION 409 XX INHALT 12.1.9 BEI PFLANZEN, PILZEN UND BAKTERIEN DIENEN H + -GRADIENTEN ALS ANTRIEBSKRAFT FUER DEN MEMBRANTRANSPORT 4 1 0 12.2 IONENKANAELE UND DAS MEMBRANPOTENTIAL 412 , 12.2.1 LONENKANAELE WERDEN REGULIERT UND SIND FUER BESTIMMTE IONEN SELEKTIV 412 12.2.2 LONENKANAELE PENDELN ZUFAELLIG ZWISCHEN OFFENEN UND GESCHLOSSENEN ZUSTAENDEN 414 , / 12.2.3 SPANNUNGSREGULIERTE IONENKANAELE REAGIEREN AUF DAS MEMBRANPOTENTIAL 416 12.2.4 DAS MEMBRANPOTENTIAL WIRD VON DER MEMBRANPERMEABILITAET FUER BESTIMMTE IONEN BEEINFLUSST 418 12.3 IONENKANAELE UND SIGNALWEITERLEITUNG IN NERVENZELLEN 421 12.3.1 AKTIONSPOTENTIALE SIND FUER DIE SCHNELLE KOMMUNIKATION UEBER WEITE ENTFERNUNGEN ZUSTAENDIG 422 12.3.2 AKTIONSPOTENTIALE WERDEN IN DER REGEL DURCH SPANNUNGSREGULIERTE NA + -KANAELE ERZEUGT _ 423 12.3.3 SPANNUNGSREGULIERTE CA + -KANAELE WANDELN AN DER NERVEN- ENDIGUNGEN ELEKTRISCHE SIGNALE IN CHEMISCHE SIGNALE UM 426 12.3.4 TRANSMITTERREGULIERTE KANAELE IN DEN ZIELZELLEN-WANDELN DIE* CHEMISCHEN SIGNALE-WIEDER IN ELEKTRISCHE SIGNALE UM 427 12.3.5 NEURONEN ERHALTEN SOWOHL ERREGENDE ALS AUCH HEMMENDE SIGNALE 428 12.3.6 SYNAPTISCHE VERKNUEPFUNGEN ERMOEGLICHEN DAS DENKEN, HANDELN UND ERINNERN 430 ZUSAMMENFASSUNG 432 13 ENERGIEUMWANDLUNG IN MITOCHONDRIEN UND CHLOROPLASTEN 435 13.1 ~ -MITOCHONDRIEN UND OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG 439 13.1.1 MITOCHONDRIEN ENTHALTEN ZWEI MEMBRANUMHUELLTE KOMPARTIMENTE 439 13.1.2 IM ZITRONENSAEUREZYKLUS WERDEN ENERGIEREICHE ELEKTRONEN GEBILDET 441 13.1.3 DIE ELEKTRONEN WERDEN ENTLANG EINER KETTE AUS PROTEINEN IN DER MITOCHONDRIALEN INNENMEMBRAN UEBERTRAGEN 443 13.1.4 DER ELEKTRONENTRANSPORT ERZEUGT EINEN PROTONENGRADIENT UEBER DIE MEMBRAN 444 13.1.5 DER PROTONENGRADIENT TREIBT DIE ATP-SYNTHESE 446 13.1.6 DER GEKOPPELTE TRANSPORT DURCH DIE INNERE MITOCHONDRIALE MEMBRAN WIRD DURCH DEN ELEKTROCHEMISCHEN PROTONENGRADIENT ANGETRIEBEN 448 13.1.7 PROTONENGRADIENTEN PRODUZIEREN DIE HAUPTMENGE AN ATP IN-DER ZELLE 449 13.1.8 DIE SCHNELLE UMWANDLUNG VON ADP IN AETP IN DEN MITOCHONDRIEN HAELT IN DEN ZELLEN EIN HOHES ATP:ADP-VERHAELTNIS AUFRECHT 450 13.2 ELEKTRONENTRANSPORTKETTEN UND DAS PUMPEN VON PROTONEN 451 13.2.1 ELEKTRONENTRANSPORT BEWEGT BEREITWILLIG PROTONEN 451 13.2.2 DAS REDOXPOTENTIAL IST EIN MASS FUER ELEKTRONENAFFINITAETEN 452 13.2.3 DER ELEKTRONENTRANSFER SETZT GROSSE ENERGIEMENGEN FREI 453 13.2.4 PROTEINE MIT STABIL GEBUNDENEN METALLATOMEN SIND VIELSEITIGE ELEKTRONENCARRIER 455 13.2.5 DIE DREI ATMUNGSENZYMKOMPLEXE PUMPEN PROTONEN DURCH DIE MEMBRAN 457 13.2.6 DIE ZELLATMUNG HAT EINEN ERSTAUNLICH HOHEN WIRKUNGSGRAD 460 13.3 CHLOROPLASTEN UND PHOTOSYNTHESE 460 13.3.1 CHLOROPLASTEN AEHNELN DEN MITOCHONDRIEN, BESITZEN ABER EIN ZUSAETZLICHES KOMPARTIMENT 461 13.3.2 CHLOROPLASTEN FANGEN ENERGIE VOM SONNENLICHT EIN UND VERWEN- DEN SIE ZUR FIXIERUNG VON KOHLENSTOFF 463 13.3.3 ANGEREGTE CHLOROPHYLLMOLEKUELE LENKEN DIE ENERGIE IN EIN REAKTIONSZENTRUM 463 13.3.4 LICHTENERGIE TREIBT DIE SYNTHESE VON ATP UND NADPH AN 465 13.3.5 RIBULOSEBISPHOSPHAT-CARBOXYLASE KATALYSIERT DIE FIXIERUNG VON KOHLENSTOFF 467 13.3.6 DIE FIXIERUNG VON KOHLENSTOFF IN DEN CHLOROPLASTEN ERZEUGT SACCHAROSE UND STAERKE 469 13.3.7 DIE GENETISCHEN SYSTEME DER MITOCHONDRIEN UND CHLOROPLASTEN SIND ZEUGNISSE IHRER PROKARYONTISCHEN ABSTAMMUNG 469 13.4 UNSERE EINZELLIGEN VORFAHREN 471 1 3.4.1 RNA-SEQUENZEN ENTHUELLEN DIE EVOLUTIONAERE VERGANGENHEIT 471 13.4.2 DIE URZEITLICHEN ZELLEN ENTSTANDEN WAHRSCHEINLICH IN EINEM HEISSEN LEBENSRAUM 472 13.4.3 METHANOCOCCUS LEBT IN VOELLIGER DUNKELHEIT UND ERNAEHRT SICH AUS- SCHLIESSLICH VON ANORGANISCHEN SUBSTANZEN 473 ZUSAMMENFASSUNG 475 14 INTRAZELLULAERE KOMPARTIMENTE UND DER TRANSPORT VON BIOMOLEKUELEN 479 14.1 MEMBRANUMSCHLOSSENE ORGANELLEN 480 14.1.1 ALLE EUKARYONTENZELLEN BESITZEN EINE BASISAUSRUESTUNG AN MEM- BRANUMSCHLOSSENEN ORGANELLEN 481 14.1.2 MEMBRANUMSCHLOSSENE ORGANELLEN SIND AUF VERSCHIEDENEN EVO- LUTIONSWEGEN ENTSTANDEN 483 14.2 PROTEINE MUESSEN SORTIERT WERDEN 485 14.2.1 DREI VERSCHIEDENE MECHANISMEN ERLAUBEN DEN PROTEINIMPORT IN ORGANELLEN 486 V 14.2.2 SIGNALPEPTIDE LENKEN PROTEINE ZUM RICHTIGEN KOMPARTIMENT 487 14.2.3 DURCH DIE KERNPOREN KOENNEN PROTEINE IN DEN KERN EINDRINGEN 488 INHALT XXI 14.2.4 PROTEINE GELANGEN IM UNGEFALTETEN ZUSTAND IN MITOCHONDRIEN UND CHLOROPLASTEN 490 14.2.5 NOCH WAEHREND DER SYNTHESE IHRER POLYPEPTIDKETTE GELANGEN PROTEINE INS ENDOPLASMATISCHE RETICULUM 491 14.2.6 LOESLICHE PROTEINE WERDEN INS ER-LUMEN ENTLASSEN 493 14.2.7 START- UND STOPSIGNALE BESTIMMEN DIE ANORDNUNG EINES TRANS- MEMBRANPROTEINS IN DER LIPID-DOPPELSCHICHT 493 14.3 VESIKULAERER TRANSPORT 495 14.3.1 TRANSPORTVESIKELN BEFOERDERN LOESLICHE PROTEINE UND MEMBRANSEG- MENTE ZWISCHEN DEN KOMPARTIMENTEN. 496 14.3.2 DIE BILDUNG DER VESIKELKNOSPEN WIRD DURCH KRAEFTE ANGETRIEBEN, DIE BEI DER ZUSAMMENLAGERUNG DER PROTEINHUELLE ENTSTEHEN 497 14.3.3 DIE SPEZIFITAET DES VESIKELANDOCKENS IST ABHAENGIG VON PROTEINEN, DIE SNARES GENANNT WERDEN 499 14.4 SEKRETORISCHE (BIOSYNTHETISCHE) TRANSPORTWEGE: EXOCYTOSE 501 14.4.1 DIE MEISTEN PROTEINE WERDEN IM ER KOVALENT MODIFIZIERT 501 14.4.2 BEIM AUSTRITT AUS DEM ER FINDET EINE QUALITAETSKONTROLLE FUER PROTEINE STATT 502 14.4.3 IM GOLGI-APPARAT FINDEN ZUSAETZLICHE MODIFIKATION UND SORTIERUNG STATT 503 ___ _--- 14.4.4 SEKRETORISCHE PROTEINE WERDEN VON DER ZELLE DURCH EXOCYTOSE NACH AUSSEN ABGEGEBEN 505 15.1.4 EINIGE SIGNALMOLEKUELE KOENNEN DIE PLASMAMEMBRAN DURCHQUEREN 524 15.1.5 STICKSTOFFMONOXID KANN IN DIE ZELLE EINDRINGEN UND ENZYME DURCH DIREKTE BINDUNG AKTIVIEREN 526 15.1.6 DIE ZELLE BESITZT DREI HAUPTKLASSEN AN OBERFLAECHENREZEPTOREN 527 15.1.7 LONENKANALGEKOPPELTE REZEPTOREN VERWANDELN CHEMISCHE SIGNALE IN ELEKTRISCHE 529 15.1.8 INTRAZELLULAERE SIGNALKASKADEN WIRKEN WIE EINE SERIE MOLEKULARER SCHALTER 529 15.2 SIGNALUEBERTRAGUNG DURCH G-PROTEINGEKOPPELTE REZEPTOREN 530 15.2.1 DIE STIMULIERUNG VON G-PROTEINGEKOPPELTEN REZEPTOREN AKTIVIERT G-PROTEINUNTEREINHEITEN 531 15.2.2 EINIGE G-PROTEINE REGULIEREN IONENKANAELE 533 15.2.3 EINIGE G-PROTEINE AKTIVIEREN MEMBRANGEBUNDENE ENZYME 534 15.2.4 CYCLISCHES AMP KANN ENZYME AKTIVIEREN UND GENE ANSCHALTEN 535 15.2.5 DIE SIGNAL UEBERTRAGUNG DURCH PHOSPHOLIPASE C FUEHRT ZUM ANSTIEG DES INTRAZELLULAEREN CA 2+ 538 15.2.6 EIN CA 2+ -SIGNAL LOEST VIELE BIOLOGISCHE PROZESSE AUS 539 15.2.7 INTRAZELLULAERE SIGNALKASKADEN KOENNEN EINE ERSTAUNLICHE GESCHWINDIGKEIT, EMPFINDLICHKEIT UND .ANPASSUNGSFAEHIGKEIT (ADAPTATION) ERREICHEN, WIE DAS BEISPIEL DES PHOTOREZEPTORS IM AUGE ZEIGT 540 14.5 ENDOCYTOSE 506 14.5.1 SPEZIALISIERTE PHAGOCYTIERENDE ZELLEN KOENNEN SICH GROSSE PARTIKEL EINVERLEIBEN 507 V 14.5.2 FLUESSIGKEIT UND MAKROMOLEKUELE WERDEN DURCH PINOCYTOSE AUFGENOMMEN 508 14.5.3 REZEPTORVERMITTELTE ENDOCYTOSE ERMOEGLICHT DEN SPEZIFISCHEN ZUGANG ZUR TIERISCHEN ZELLE 508 14.5.4 DURCH ENDOCYTOSE AUFGENOMMENE MAKROMOLEKUELE WERDEN IN DEN ENDOSOMEN SORTIERT 510 14.5.5 ZELLULAERE VERDAUUNGSVORGAENGE FINDEN HAUPTSAECHLICH IN DEN LYSOSOMEN STATT 51 1 ZUSAMMENFASSUNG 512 15 ZELLKOMMUNIKATION: ZELLEN VERSTAENDIGEN SICH UNTEREINANDER 517 15.3 SIGNALUEBERTRAGUNG DURCH ENZYMGEKOPPELTE REZEPTOREN 542 15.3.1 AKTIVIERTE REZEPTORTYROSINKINASEN VERSAMMELN UM SICH EINEN KOMPLEX AUS INTRAZELLULAEREN SIGNALMOLEKUELEN 543 15.3.2 REZEPTORTYROSINKINASEN AKTIVIEREN DAS GTP-BINDENDE RAS-PROTEIN 544 15.3.3 PROTEINKINASE-NETZWERKE INTEGRIEREN INFORMATION ZUR KONTROLLE DES KOMPLEXEN ZELLVERHALTENS 546 ZUSAMMENFASSUNG 548 16 DAS CYTOSKELETT 551 16.1 INTERMEDIAERFILAMENTE 553 16.1.1 DIE INTERMEDIAERFILAMENTE SIND WIDERSTANDSFAEHIG UND HALTBAR 553 16.1.2 INTERMEDIAERFILAMENTE MACHEN DIE ZELLEN GEGENUEBER MECHANISCHER BEANSPRUCHUNG WIDERSTANDSFAEHIG 555 15.1 ALLGEMEINE PRINZIPIEN DER ZELLULAEREN SIGNALUEBERTRAGUNG 518 15.1.1 SIGNALE KOENNEN UEBER KURZE ODER WEITE DISTANZEN WIRKEN 519 15.1.2 JEDE ZELLE ANTWORTET AUF EINE BESTIMMTE KOMBINATION VON SIGNALEN 521 15.1.3 REZEPTOREN UEBERMITTELN SIGNALE AUF INTRAZELLULAEREN SIGNAL WEGEN 523 16.2 MIKROTUBULI 557 , 16.2.1 MIKROTUBULI BESTEHEN AUS HOHLEN ROEHREN, DIE AN DEN ENDEN UNTERSCHIEDLICH AUFGEBAUT SIND 557 16.2.2 BEI DER INSTANTHALTUNG DER MIKROTUBULI HALTEN SICH POLYMERISATION UND DEPOLYMERISATION DIE WAAGE 559 16.2.3 IN TIERZELLEN IST DAS CENTROSOM DAS WICHTIGSTE ORGANSISATIONS- ZENTRUM DER MIKROTUBULI 559 XXII INHALT 16.2.4 WACHSENDE MIKROTUBULI ZEIGEN EINE DYNAMISCHE INSTABILITAET 561 16.2.5 DIE MIKROTUBULI ORGANISIEREN DAS INNERE DER ZELLE 563 16.2.6 MOTORPROTEINE TREIBEN DEN INTRAZELLULAEREN TRANSPORT AN 564 16.2.7 DIE ORGANELLEN WANDERN AN DEN MIKROTUBULI ENTLANG 566 16.2.8 CILIEN UND FLAGELLEN ENTHALTEN STABILE MIKROTUBULI, DIE MIT HILFE VON DYNEIN VERSCHOBEN WERDEN 567 16.3 ACTINFILAMENTE 569 16.3.1 ACTINFILAMENTE SIND DUENN UND BEWEGLICH 570 16.3.2 DIE POLYMERISATION VON ACTIN UND TUBULIN ERFOLGT UEBER EINEN AEHNLICHEN MECHANISMUS 1 570 / 16.3.3 VIELE PROTEINE BINDEN AN ACTIN UND VERAENDERN SEINE EIGENSCHAFTEN 572 16.3.4 IN DEN MEISTEN EUKARYONTISCHEN ZELLEN BEFINDET SICH UNTERHALB DER PLASMAMEMBRAN EIN ACTINREICHER CORTEX 573 16.3.5 DIE KRIECHBEWEGUNG DER ZELLE IST VON ACTIN ABHAENGIG 574 16.3.6 ACTIN BINDET AN MYOSIN, UM KONTRAKTILE STRUKTUREN ZU BILDEN 576 16.3.7 BEI DER MUSKELKONTRAKTION GLEITEN ACTIN- UND MYOSINFILAMENTE ANEINANDER VORBEI 578 CA -KONZENTRATION AUSGELOEST-581 ZUSAMMENFASSUNG 583 17 ZELLTEILUNG 587 17.1 DER ZELLZYKLUS IM UEBERBLICK 589 17.1.1 DER EUKARYONTISCHE ZELLZYKLUS WIRD IN VIER PHASEN EINGETEILT 590 17.1.2 DAS CYTOSKELETT IST SOWOHL AN DER MITOSE ALS AUCH AN DER CYTOKINESE BETEILIGT 591 17.1.3 EINIGE ORGANELLEN ZERFALLEN IN DER MITOSE 592 17.2 MITOSE 592 17.2.1 DER AUFBAU DER MITOSESPINDEL BEGINNT IN DER PROPHASE 593 17.2.2 IN DER PROMETAPHASE HEFTEN SICH DIE CHROMOSOMEN AN DIE MITOSESPINDEL 596 17.2.3 IN DER METAPHASE ORDNEN SICH DIE CHROMOSOMEN AM AEQUATOR DER SPINDEL AN 598 17.2.4 IN DER ANAPHASE TRENNEN SICH DIE TOCHTERCHROMOSOMEN 599 17.2.5 IN DER TELOPHASE WIRD WIEDER EINE KERNHUELLE GEBILDET 600 17.3 CYTOKINESE 601 17.3.1 DIE MITOSESPINDEL BESTIMMT DIE TEILUNGSEBENE BEI DER SPALTUNG DES CYTOPLASMAS 601 * - .. 17.3.2 DER KONTRAKTILE RING IN TIERZELLEN BESTEHT AUS ACTIN UND MYOSIN 602 17.3.3 BEI DER CYTOKINESE IN PFLANZENZELLEN WIRD EINE NEUE ZELLWAND GEBILDET 603 17.4 MEIOSE 604 17.4.1 IN DER MEIOSE TRENNEN SICH DIE HOMOLOGEN CHROMOSOMEN 605 17.4.2 DIE MEIOSE BESTEHT AUS ZWEI STATT NUR AUS EINER ZELLTEILUNG 606 ZUSAMMENFASSUNG 633 18 ZELLZYKLUSKONTROLLE UND ZELLTOD 613 18.1 DAS ZELLZYKLUSKONTROLLSYSTEM 614 18.1.1 DIE WESENTLICHEN VORGAENGE BEIM ZELLZYKLUS WEIDEN DURCH EIN ZENTRALES KONTROLLSYSTEM AUSGELOEST 614 18.1.2 ZYKLISCH AKTIVIERTE PROTEINKINASEN BILDEN DIE GRUNDLAGE DES ZELLZYKLUSKONTROLLSYSTEMS 616 18.1.3 MPF IST EIN CYCLIN-CDK-KOMPLEX, DER DEN EINTRITT IN DIE M-PHASE KONTROLLIERT 617 16.3.8 DIE MUSKELKONTRAKTION WIRD DURCH EINE PLOETZLICH ERHOEHUNG DER * 18.1.4 BEI DER REGULATION DER CYCLINABHAENGIGEN PROTEINKINASEN WIRD CYCLIN ZUNAECHST AKKUMULIERT UND SPAETER ABGEBAUT 619 18.1.5 DIE AKTIVITAET DER CDKS WERDEN AUSSERDEM UEBER PHOSPHORYLIERUNG UND DEPHOSPHORYLIERUNG REGULIERT 621 18.1.6 VERSCHIEDENE CYCLIN-CDK-KOMPLEXE LOESEN IM ZELLZYKLUS VERSCHIEDENE SCHRITTE AUS 621 18.1.7 DER ZELLZYKLUS KANN IN DER G I -PHASE DURCH CDK-INHIBITORPROTEINE ANGEHALTEN WERDEN 622 18.1.8* DIE ZELLEN KOENNEN IHR KONTROLLSYSTEM AUSSER KRAFT SETZEN UND SICH VOM ZELLZYKLUS ZURUECKZIEHEN 624 18.2 DIE KONTROLLE DER ZELLZAHL BEI VIELZELLIGEN ORGANISMEN 624 18.2.1 DIE ZELLPROLIFERATION HAENGT VON SIGNALEN AB, DIE VON ANDEREN ZELLEN AUSGESENDET WERDEN 625 18.2.2 TIERZELLEN KOENNEN SICH NICHT BELIEBIG OFT TEILEN 627 18.2.3 ZELLEN BENOETIGEN SIGNALE VON ANDEREN ZELLEN, UM DEM PROGRAM- MIERTEN ZELLTOD ZU ENTGEHEN 628 18.2.4 AM PROGRAMMIERTEN ZELLTOD IST EINE INTRAZELLULAERE PROTEOLYTISCHE KASKADE BETEILIGT 629 18.2.5 BEI KREBSZELLEN WIRD DIE VERMEHRUNGUND DAS UEBERLEBEN DER ZELLE NICHT MEHR KONTROLLIERT 630 ZUSAMMENFASSUNG 633 19 GEWEBE 637 19.1 EXTRAZELLULAERE MATRIX UND BINDEGEWEBE 638 19.1.1 PFLANZENZELLEN BESITZEN HARTE AUSSENWAENDE 639 19.1.2 CELLULOSEFASERN GEBEN DER PFLANZENZELLWAND IHRE ZUGFESTIGKEIT 640 INHALT XXIII 19.1.3 TIERISCHES BINDEGEWEBE BESTEHT HAUPTSAECHLICH AUS EXTRAZELLULAERER MATRIX 641 19.1.4 KOLLAGEN VERLEIHT DEM TIERISCHEN BINDEGEWEBE ZUGFESTIGKEIT 643 19.1.5 ZELLEN KOENNEN DAS KOLLAGEN, DAS SIE AUSSCHEIDEN,.ORGANISIEREN 646 19.1.6 INTEGRINE KOPPELN DIE MATRIX AUSSERHALB DER ZELLE AN DAS IN DER ZELLE LIEGENDE CYTOSKELETT 648 / / 19.1.7 POLYSACCHARID-PROTEIN-GELE FUELLEN ZWISCHENRAEUME UND WIDERSTE- HEN DRUCKKRAEFTEN 649 19.2 EPITHELGEWEBE UND ZEIL-ZEIL-VERBINDUNGEN 650 19.2.1 EPITHELGEWEBE SIND POLARISIERT UND RUHEN AUF EINER BASALLAMINA 651 19.2.2 TIGHT JUNCTIONS VERSIEGELN DIE ZELLEN IM EPITHELIUM SEITLICH UND TRENNEN DIE APIKALEN UND BASALEN ZELLOBERFLAECHEN DER EPITHELSCHICHT 653 19.2.3 CYTOSKELETTVERKNUEPFTE VERBINDUNGEN KOPPELN ZELLEN DAUERHAFT ANEINANDER UND AN DIE BASALLAMINA 654 19.2.4 GAP JUNCTIONS ERMOEGLICHEN IONEN UND KLEINEN MOLEKUELEN DEN DURCHGANG VON ZELLE ZU ZELLE 658 19.3.4 KREBS IST EINE FOLGE VON MUTATION UND NATUERLICHER AUSLESE INNERHALB DER ZELLPOPULATIONEN, DIE DEN KOETPER BILDEN 665 19.3.5 KREBS ERFORDERT EINE ANHAEUFUNG VON MUTATIONEN 667 19.4 ENTWICKLUNG 668 19.4.1 PROGRAMMIERTE ZELLBEWEGUNGEN SCHAFFEN DEN BAUPLAN DES TIERES 669 19.4.2 ZELLEN AKTIVIEREN JE NACH IHRER LAGE UND VORGESCHICHTE VERSCHIEDENE GRUPPEN VON GENEN 671 19.4.3 DIFFUSIONSFAEHIGE SIGNALE KOENNEN ZELLEN MIT STANDORTINFORMATION AUSSTATTEN 672 19.4.4 UNTERSUCHUNGEN AN DROSOPHILA WAREN DER SCHLUESSEL ZUM VERSTAENDNIS DER ENTWICKLUNG BEI DEN WIRBELTIEREN 674 19.4.5 IM GESAMTEN TIERREICH WERDEN AEHNLICHE GENE VERWENDET, DAMIT ZELLEN EINE INTERNE NOTIZ VON IHRER POSITION HABEN 11 675 ZUSAMMENFASSUNG 677 GLOSSAR 681 19.3 ERHALTUNG UND ERNEUERUNG VON GEWEBEITUEND IHRE ZERSTOERUNG DURCHJVREBS 659 19.3.1 VERSCHIEDENE GEWEBE WERDEN MIT UNTERSCHIEDLICHEN GESCHWINDIGKEITEN ERNEUERT 661 19.3.2 STAMMZELLEN ERZEUGEN STAENDIG DIFFERENZIERTE NACHKOMMENZELLEN 662 19.3.3 MUTATIONEN IN EINER EINZELNEN SICH TEILENDEN ZELLE KOENNEN SIE UND IHRE NACHKOMMEN DAZU VERANLASSEN, GEGEN DIE NORMALEN KONTROLLREGELN ZU VERSTOSSEN 665 ANTWORTEN 705 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