Molekulare Zellbiologie: mit ... 36 Tabellen
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Elektronisch E-Book |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2005
|
| Ausgabe: | 1. dt. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Springer-Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | BTU01 FHM01 FHN01 FHR01 FKE01 FRO01 TUM01 UBA01 UBM01 UBR01 UBT01 UBW01 UBY01 UER01 Volltext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 1 Online-Ressource |
| ISBN: | 9783540238577 9783540274667 |
| DOI: | 10.1007/b139110 |
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Datensatz im Suchindex
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einführung in die Zeli
und Molekularbiologie 1
1.1 Die Entdeckung der Zellen 2
1.2 Die elementaren Eigenschaften
von Zellen 3
1.2.1 Zellen sind hochkomplex und
hochorganisiert 4
1.2.2 Zellen besitzen ein genetisches
Programm sowie die Mittel,
es zu benutzen 6
1.2.3 Zellen können sich selbst vermehren 6
1.2.4 Zellen gewinnen und verbrauchen
Energie 6
1.2.5 In Zellen laufen viele verschiedene
chemische Reaktionen ab 7
1.2.6 Zellen führen zahlreiche mechanische
Aktivitäten durch 7
1.2.7 Zellen können auf Reize reagieren 7
1.2.8 Zellen können sich selber regulieren 7
1.2.9 Zellen durchlaufen eine Evolution 8
1.3 Zwei grundverschiedene Zellarten 9
1.3.1 Merkmale, in denen sich prokaryotische
und eukaryotische Zellen unter¬
scheiden 11
1.3.2 Prokaryotische Zelltypen 16
1.3.3 Eukaryotische Zelltypen:
Zellspezialisierung 19
Aus Sicht des Menschen:
Aussichten einer Zellersatztherapie 22
1.3.4 Die Größe der Zellen und ihrer
Bestandteile 25
1.4 Viren 26
1.4.1 Viroide 30
Experimentelle Verfahren: Wie sind die
eukaryotischen Zellen entstanden? 31
Zusammenfassung 38
Zur Selbstüberprüfung 39
1.5 Weiterführende Literatur 40
2 Die chemischen Grundlagen
des Lebens 41
2.1 Kovalente Bindungen 42
2.1.1 Polare und unpolare Moleküle 44
2.1.2 Ionisierung 44
Aus Sicht des Menschen: Für den Alterungs
prozess sind freie Radikale verantwort¬
lich 45
2.2 Nichtkovalente Bindungen 46
2.2.1 Ionenbindungen: Anziehungskräfte
zwischen geladenen Atomen 47
2.2.2 Wasserstoffbrücken 47
2.2.3 Hydrophobe Wechselwirkungen
und van der Waals Kräfte 48
2.2.4 Die lebenserhaltenden Eigenschaften des
Wassers 49
2.3 Säuren, Basen und Puffer 51
2.4 Die Eigenschaften biologischer
Moleküle 53
2.4.1 Funktionelle Gruppen 54
2.4.2 Eine Klassifizierung biologischer
Moleküle aufgrund ihrer Funktion 54
2.5 Vier Arten von biologischen
Molekülen 56
2.5.1 Kohlenhydrate 56
2.5.2 Lipide 62
2.5.3 Proteine 64
Aus Sicht des Menschen:
Proteinfaltung mit tödlichen Folgen 82
2.5.5 Nucleinsäuren 95
2.6 Die Bildung komplexer
makromolekularer Strukturen 97
2.6.1 Der Aufbau der Partikel und ribo
somalen Untereinheiten des Tabak¬
mosaikvirus 98
Experimentelle Verfahren: Chaperone
helfen Proteinen, sich richtig zu falten 99
Zusammenfassung 104
Zur Selbstüberprüfung 106
2.7 Weiterführende Literatur 107
XXII Inhaltsverzeichnis
3 Bioenergetik, Enzyme
und Stoffwechsel 109
3.1 Bioenergetik 110
3.1.1 Die Gesetze der Thermodynamik
und der Begriff der Entropie 110
3.1.2 Freie Enthalpie 113
3.2 Enzyme, die biologischen
Katalysatoren 120
3.2.1 Die Eigenschaften von Enzymen 121
3.2.2 Überwindung der Schwelle
der Aktivierungsenergie 122
3.2.3 Das aktive Zentrum und die Spezifität
der Moleküle 124
3.2.4 Mechanismen der enzymatischen
Katalyse 126
3.2.5 Enzymkinetik 129
Aus Sicht des Menschen: Das wachsende
Problem der Antibiotikaresistenz 134
3.3 Stoffwechsel 137
3.3.1 Ein Überblick über den Stoffwechsel
137
3.3.2 Oxidation und Reduktion
eine Sache der Elektronen 138
3.3.3 Energiegewinnung und verbrauch 139
3.3.4 Regulation des Stoffwechsels 145
Zusammenfassung 149
Zur Selbstüberprüfung 151
3.4 Weiterführende Literatur 153
4 Struktur und Funktion
der Plasmamembran 155
4.1 Ein Überblick über die Funktionen
der Plasmamembran 157
4.2 Eine kurze Geschichte der
Untersuchungen zur Struktur
der Plasmamembran 158
4.3 Die chemische Zusammensetzung
der Membranen 161
4.3.1 Membraniipide 161
4.3.2 Kohlenhydrate in der Membran 165
4.4 Struktur und Funktionen
von Membranproteinen 167
4.4.1 Integrale Membranproteine 168
4.4.2 Untersuchung der Struktur
und Eigenschaften integraler
Membranproteine 169
4.4.3 Periphere Membranproteine 174
4.4.4 Im Lipid verankerte Membran¬
proteine 175
4.5 Membraniipide und die Fluidität
der Membran 175
4.5.1 Die Bedeutung der Fluidität
einer Membran 176
4.5.2 Die Aufrechterhaltung
der Membranfluidität 177
4.5.3 Die Asymmetrie der Membraniipide
177
4.5.4 Lipidflöße 178
4.6 Dynamische Prozesse
in der Plasmamembran 179
4.6.1 Die Diffusion der Membranproteine nach
der Zellfusion 180
4.6.2 Einschränkungen der Protein
und Lipidmobilität 180
4.6.3 Die Struktur der Plasmamembran am
Beispiel des roten Blutkörperchens 186
4.7 Wie Substanzen Zellmembranen
passieren 189
4.7.1 Die Energetik der Bewegung gelöster
Stoffe 190
4.7.2 Diffusion von Substanzen
durch Membranen 191
4.7.3 Erleichterte Diffusion 201
4.7.4 Aktiver Transport 202
Aus Sicht des Menschen:
Eine Erbkrankheit, die durch defekte lonen
kanäle verursacht wird 206
4.8 Membranpotenziale
und Nervenimpulse 210
4.8.1 Das Ruhepotenzial 211
4.8.2 Das Aktionspotenzial 212
4.8.3 Weiterleitung von Aktionspotenzialen als
Impuls 214
4.8.4 Signalübertragung im Nervensystem:
Wie der synaptische Spalt überbrückt
wird 215
Experimentelle Verfahren:
Der Acetylcholinrezeptor 220
Zusammenfassung 226
Zur Selbstüberprüfung 228
4.9 Weitere Literatur 230
5 Die Zellatmung
und das Mitochondrium 233
5.1 Struktur und Funktion
der Mitochondrien 234
5.1.1 Mitochondrienmembranen 235
5.1.2 Die mitochondriale Matrix 236
5.2 Der oxidative Stoffwechsel
in den Mitochondrien 237
5.2.1 Der Citratzyklus 238
5.2.2 Die Bedeutung der reduzierten
Coenzyme für die ATP Synthese 242
Aus Sicht des Menschen: Die Bedeutung
des anaeroben und aeroben Stoffwechsels
für das körperliche Training 243
5.3 Die Bedeutung der Mitochondrien
für die ATP Produktion 245
5.3.1 Redoxpotenziale 245
5.3.2 Elektronentransport 247
5.3.3 Typen von Elektronencarriern 248
5.4 Der Protonenfluss und die Erzeu¬
gung einer protonenmotorischen
Kraft 255
5.5 Der Apparat für die ATP Synthese
257
5.5.1 Die Struktur der ATP Synthase 258
5.5.2 ATP Synthese durch Bindungswechsel
260
5.5.3 Weitere Aufgaben der protonen¬
motorischen Kraft neben
der ATP Synthese 266
5.6 Peroxisomen 267
Aus Sicht des Menschen:
Krankheiten aufgrund defekter Mitochon¬
drien oder Peroxisomen 269
Zusammenfassung 272
Zur Selbstüberprüfung 274
5.7 Weiterführende Literatur 275
6 Photosynthese
und der Chloroplast 277
6.1 Struktur und Funktion
des Chloroplasten 279
6.2 Ein Überblick über den Photo¬
synthesestoffwechsel 281
Inhaltsverzeichnis XXIII
6.3 Die Lichtabsorption 283
6.3.1 Photosynthetisch aktive Pigmente 283
6.4 Photosynthese Einheiten
und Reaktionszentren 285
6.4.1 Sauerstoffbildung: Koordination
der Aktionen zweier verschiedener
Photosynthesesysteme 286
6.4.2 Unkrautbekämpfung durch Hemmung
des Elektronentransports 293
6.5 Photophosphorylierung 294
6.5.1 Nichtzyklische und zyklische
Photophosphorylierung 294
6.6 Kohlendioxidfixierung
und Kohlenhydratsynthese 295
6.6.1 Kohlenhydratsynthese
in C3 Pflanzen 295
6.6.2 Kohlenhydratsynthese
in C4 Pflanzen 301
6.6.3 Kohlenhydratsynthese
in CAM Pflanzen 303
Zusammenfassung 303
Zur Selbstüberprüfung 305
6.7 Weitere Literatur 307
7 Wechselwirkungen zwischen
Zellen und ihrer Umgebung
309
7.1 Der extrazelluläre Raum 310
7.1.1 Die extrazelluläre Matrix 311
7.2 Wechselwirkungen zwischen Zellen
und extrazellulären Materialien 320
7.2.1 Integrine 320
7.2.2 Fokalkontakte und Hemidesmosomen
verankern Zellen auf ihrer Unterlage
323
7.3 Wechselwirkungen zwischen
Zellen 327
7.3.1 Selectine 327
7.3.2 Immunglobuline und Integrine 329
7.3.3 Cadherine 330
Aus Sicht des Menschen: Die Rolle der
Zelladhäsion bei Entzündungsprozessen
und Metastasenbildung 333
7.3.4 Adhärenzverbindungen und Desmo
somen: Verankerung von Zellen
an anderen Zellen 335
XXIV Inhaltsverzeichnis
7.3.5 Die Rolle von Zell Adhäsions
Rezeptoren bei der transmembranen
Signalübertragung 338
7.4 Tight Junctions versiegeln
den extrazellulären Raum 339
7.5 Gap Junctions und Plasmodesmen
vermitteln bei der intrazellulären
Kommunikation 342
7.5.1 Plasmodesmen 344
7.6 Zellwände 345
Zusammenfassung 349
Zur Selbstüberprüfung 350
7.7 Weiterführende Literatur 351
8 Membransysteme im Cyto
plasma: Struktur, Funktion
und Membrantransport 353
8.1 Das Endomembransystem:
ein Überblick 354
8.2 Untersuchungsverfahren
für Endomembranen 357
8.2.1 Neue Erkenntnisse durch Autoradio
graphie 357
8.2.2 Erkenntnisse, gewonnen durch
die Verwendung des grün
fluoreszierenden Proteins 358
8.2.3 Erkenntnisse durch biochemische
Analyse subzellulärer Fraktionen 358
8.2.4 Erkenntnisse durch Verwendung
zellfreier Systeme 360
8.2.5 Erkenntnisse aus der Untersuchung
genetischer Mutanten 361
8.3 Das endoplasmatische
Retikulum 363
8.3.1 Das glatte endoplasmatische
Retikulum 363
8.3.2 Funktionen des rauen endo
plasmatischen Retikulums 365
8.3.3 Vom ER zum Golgi Apparat: der erste
Schritt des Vesikeltransports 376
8.4 Der Golgi Apparat 376
8.4.1 Glycosylierung im Golgi Apparat 377
8.4.2 Die Wanderung von Substanzen
durch den Golgi Apparat 379
8.5 Typen des Vesikeltransports
und ihre Funktionen 382
8.5.1 CÄWU Coated Veskles:
Substanztransport vom ER
zum Golgi Apparat 384
8.5.2 COPI Coated Vesicles:
Rücktransport entwischter Proteine
ins ER 385
8.5.3 Jenseits des Golgi Apparats:
Sortierung der Proteine im TGN 386
8.5.4 Gerichteter Vesikeltransport
in bestimmte Kompartimente 388
8.6 Lysosomen 392
Aus Sicht des Menschen:
Krankheiten durch Funktionsstörungen
der Lysosomen 394
8.7 Die Vakuole der Pflanzenzellen 396
8.8 Der Endocytoseweg: Transport
von Membranen und Substanzen
ins Zellinnere 397
8.8.1 Endocytose 398
8.8.2 Phagocytose 404
8.9 Aufnahme fertig synthetisierter
Proteine durch Peroxisomen,
Mitochondrien und Chloroplasten
406
8.9.1 Aufnahme von Proteinen
in Peroxisomen 406
8.9.2 Aufnahme von Proteinen
in Mitochondrien 406
8.9.3 Aufnahme von Proteinen
in Chloroplasten 408
Experimentelle Verfahren:
Rezeptorvermittelte Endocytose 409
Zusammenfassung 414
Zur Selbstüberprüfung 416
8.10 Literatur 417
9 Cytoskelett und Zell¬
bewegungen 419
9.1 Die wichtigsten Funktionen
des Cytoskeletts: eine Übersicht 420
9.2 Die Untersuchung des Cytoskeletts
422
9.2.1 Fluoreszenzmikroskopie 422
9.2.2 Videomikroskopie und Laserstrahlen
im /n vifro Beweglichkeitsassay 423
9.2.3 Zellen mit veränderter Genexpression
424
9.3 Mikrotubuli 426
9.3.1 Aufbau und Zusammensetzung 426
9.3.2 Mikrotubuliassoziierte Proteine 427
9.3.3 Mikrotubuli als Strukturgerüst
und Organisatoren 427
9.3.4 Mikrotubuli als Hilfsmittel für
Bewegungen im Zellinneren 429
9.3.5 Motorproteine und ihre Wanderung
an den Mikrotubuli des Cytoskeletts
429
9.3.6 Mikrotubuli Organisationszentren
(MTOCs) 435
9.3.7 Die dynamischen Eigenschaften
der Mikrotubuli 439
Aus Sicht des Menschen:
Die Bedeutung der Cilien für Entwicklung
und Krankheitsentstehung 444
9.3.8 Cilien und Flagellen:
Struktur und Funktion 445
9.3.9 Der Aufbau von Cilien
und Flagellen 446
9.4 Intermediärfilamente 453
9.4.1 Auf und Abbau der Intermediär¬
filamente 454
9.4.2 Typen und Funktionen von Inter
mediärfilamenten 456
9.5 Mikrofilamente 457
9.5.1 Auf und Abbau von Mikrofilamenten
458
9.5.2 Myosin: der molekulare Motor
der Actinfilamente 460
9.6 Muskelkontraktion 466
9.6.1 Das Gleitfasermodell der Muskel¬
kontraktion 468
9.7 Bewegungsvorgänge außerhalb
der Muskeln 473
9.7.1 Actin bindende Proteine 473
9.7.2 Beweglichkeit und Kontraktionsfähig¬
keit außerhalb der Muskeln:
Beispiele 476
Zusammenfassung 485
Zur Selbstüberprüfung 488
9.8 Literatur 490
Inhaltsverzeichnis XXV
10 Gene und Genom 491
10.1 Der Begriff des Gens als Einheit
der Vererbung 492
10.2 Chromosomen: die materiellen
Träger der Gene 493
10.2.1 Die Entdeckung der Chromosomen
493
10.2.2 Chromosomen als Träger
der genetischen Information 494
10.2.3 Genetische Analyse bei Drosophila 496
10.2.4 Crossing over und Rekombination 497
10.2.5 Mutagenese und Riesenchromosomen
498
10.3 Die chemische Natur der Gene 500
10.3.1 Die Struktur der DNA 500
10.3.2 Die Idee von Watson und Crick 502
10.4 Der Aufbau des Genoms 508
10.4.1 Die Komplexität des Genoms 508
Aus Sicht des Menschen:
Krankheiten, die durch Vermehrung von
Trinucleotidwiederholungen entstehen 512
10.5 Die Stabilität des Genoms 518
10.5.1 Verdoppelung ganzer Genome
(Polyploidisierung) 518
10.5.2 Verdoppelung und Veränderung
einzelner DNA Sequenzen 518
10.5.3 „Springende Gene und die
dynamischen Eigenschaften
des Genoms 521
10.6 Sequenzierung von Genomen:
die genetischen Grundlagen
des Menschseins 525
10.6.1 Vergleichende Genomanalyse:
„Was konserviert ist, muss wichtig
sein 527
Aus Sicht des Menschen:
Die medizinische Anwendung
der Genomanalyse 529
Experimentelle Verfahren:
Die chemische Natur der Gene 531
Zusammenfassung 537
Zur Selbstüberprüfung 539
10.7 Literatur 540
XXVI Inhaltsverzeichnis
11 Die Expression des genetischen
Materials: von der Transkription
zur Translation 541
11.1 Die Beziehung zwischen Genen
und Proteinen 542
11.1.1 Informationsfluss in den Zellen:
ein Überblick 544
11.2 Transkription bei Pro und
Eukaryoten: eine Übersicht 546
11.2.1 Transkription bei Prokaryoten 548
11.2.2 Transkription und RNA Processing
bei Eukaryotenzellen 550
11.3 Synthese und Weiterverarbeitung
von ribosomaler RNA und
Transfer RNA 551
11.3.1 Die Synthese des rRNA Vorläufers 552
11.3.2 Die Weiterverarbeitung des rRNA
Vorläufers 553
11.3.3 Synthese und Processing der
5S rRNA 558
11.3.4 Transfer RNA 558
11.4 Synthese und Weiterverarbeitung
der Messenger RNA 559
11.4.1 Der Apparat für die Transkription
der mRNA 560
11.4.2 Gestückelte Gene: eine unerwartete
Entdeckung 563
11.4.3 Das Processing eukaryotischer
Messenger RNA 567
11.4.4 Gestückelte Gene und RNA Spleißen:
ihre Bedeutung für die Evolution 575
11.4.5 Herstellung neuer Ribozyme
im Labor 577
11.5 Kleine nicht codierende RNAs
und RNA Interferenz 578
11.5.1 Mikro RNAs: Hunderte von RNAs
mit unbekannter Funktion 579
Aus Sicht des Menschen:
Potenzielle klinische Anwendungsgebiete
der RNA Interferenz 581
11.6 Die Codierung der genetischen
Information 582
11.6.1 Die Eigenschaften des genetischen
Codes 582
11.7 Decodierung der Codons:
die Funktion der Transfer RNA 585
11.7.1 Die Struktur der tRNA 586
11.8 Die Translation der genetischen
Information 590
11.8.1 Initiation 590
11.8.2 Elongation 594
11.8.3 Termination 596
11.8.4 mRNA Überwachung:
Unsinn wird nicht geduldet 597
Experimentelle Verfahren:
RNA als Katalysator 599
Zusammenfassung 603
Zur Selbstüberprüfung 606
11.9 Literatur 608
12 Der Zellkern und die Steuerung
der Genexpression 609
12.1 Der Kern einer Eukaryotenzelle 610
12.1.1 Die Kernhülle 610
12.1.2 Chromosomen und Chromatin 616
Aus Sicht des Menschen:
Chromosomenaberrationen 628
12.1.3 Der Zellkern als organisiertes
Organeil 635
12.2 Steuerung der Genexpression
bei Prokaryoten 638
12.2.1 Das Bakterienoperon 638
12.3 Steuerung der Genexpression
bei Eukaryoten 642
12.4 Steuerung auf Transkriptionsebene
644
12.4.1 Die Bedeutung von Transkriptions¬
faktoren für die Steuerung der Gen¬
expression 648
12.4.2 Die Struktur von Transkriptions¬
faktoren 649
12.4.3 Transkriptions Regulationsstellen
auf der DNA 652
12.4.4 Transkriptionsaktivierung: Enhancer,
Promotoren und Coaktivatoren 656
12.4.5 Transkriptionsrepression 660
12.5 Steuerung auf Processing Ebene 664
12.6 Steuerung auf Translationsebene
666
12.6.1 Lokalisierung der mRNA
im Cytoplasma 666
12.6.2 Steuerung der Translation 667
12.6.3 Steuerung der mRNA Stabilität 669
12.7 Steuerung nach der Translation:
Proteinstabilität 671
Zusammenfassung 673
Zur Selbstüberprüfung 676
12.8 Literatur 677
13 DNA Repiikation und DNA
Reparatur 679
13.1 DNA Replikation 680
13.1.1 Semikonservative Replikation 680
13.1.2 Replikation in Bakterienzellen 682
13.1.3 Struktur und Funktion
von Polymerasen 691
13.1.4 Replikation in Eukaryotenzellen 695
13.2 DNA Reparatur 702
13.2.1 Nucleotid Excisionsreparatur 703
13.2.2 Basen Excisionsreparatur 704
13.2.3 Fehlpaarungsreparatur 705
13.2.4 Reparatur von Doppel¬
strangbrüchen 706
13.3 Zwischen Replikation
und Reparatur 706
Aus Sicht des Menschen: Defekte der
DNA Reparatur und ihre Folgen 707
Zusammenfassung 709
Zur Selbstüberprüfung 711
13.4 Literatur 712
14 Fortpflanzung von Zellen 713
14.1 Der Zellzyklus 714
14.1.1 Zellzyklen in vivo 715
14.1.2 Die Steuerung des Zellzyklus 716
14.2 Die M Phase: Mitose
und Cytokinese 725
14.2.1 Prophase 726
14.2.2 Prometaphase 733
14.2.3 Metaphase 735
14.2.4 Anaphase 736
14.2.5 Telophase 741
14.2.6 Kräfte für die Bewegungen
in der Mitose 742
14.2.7 Cytokinese 743
Inhaltsverzeichnis XXVII
14.3 Meiose 747
14.3.1 Die Stadien der Meiose 749
Aus Sicht des Menschen:
Nondisjunction in der Meiose
und die Folgen 755
14.3.2 Genetische Rekombination
in der Meiose 757
Experimentelle Verfahren: Die Entdeckung
und Charakterisierung des MPF 759
Zusammenfassung 764
Zur Selbstüberprüfung 767
14.4 Literatur 768
15 Zeliuläre Signale und Signal¬
übertragung: Kommunikation
zwischen Zellen 771
15.1 Grundelemente zellulärer Signal¬
übertragungssysteme 772
15.2 Eine Übersicht über extrazelluläre
Botenstoffe und ihre Rezeptoren
774
15.3 Mit G Proteinen gekoppelte
Rezeptoren und ihre second
messengers 775
15.3.1 Signaltransduktion über
G Protein gekoppelte Rezeptoren 776
Aus Sicht des Menschen:
Krankheiten im Zusammenhang
mit G Protein gekoppelten Rezeptoren 780
15.3.2 Die Entdeckung eines second
messengers: cyclisches AMP 782
15.3.3 Von Lipiden abgeleitete second
messengers 783
15.3.4 Die Spezifität G Protein
gekoppelter Reaktionen 787
15.3.5 Die Regulation des Blut
glucosespiegels 788
15.3.6 Die Rolle G Protein gekoppelter
Rezeptoren bei der sensorischen
Wahrnehmung 791
15.4 Die tyrosinspezifische Protein
phosphorylierung als Mechanismus
der Signalübertragung 793
15.4.1 Der Ras MAPK Signalweg 798
15.4.2 Die Signalübertragung im Falle
des Insulinrezeptors 802
15.4.3 Signalwege bei Pflanzen 806
XXVIII Inhaltsverzeichnis
15.5 Calcium als intrazellulärer
Botenstoff 807
15.5.1 Die Regulation der Calcium
konzentration in Pflanzenzellen 811
15.6 Konvergenz, Divergenz
und Crosstalk zwischen
verschiedenen Signalwegen 812
15.6.1 Beispiele für Konvergenz, Divergenz und
Crosstalk zwischen verschiedenen Sig¬
nalwegen 813
15.7 Stickstoffmonoxid (NO)
als interzellulärer Botenstoff 814
15.8 Apoptose (programmierter Zell¬
tod) 816
15.8.1 Der extrinsische Apoptosesignalweg
818
15.8.2 Der intrinsische Apoptosesignalweg
819
Zusammenfassung 821
Zur Selbstüberprüfung 824
15.9 Weiterführende Literatur 826
16 Krebs 829
16.1 Grundeigenschaften einer Krebszelle
830
16.2 Krebsursachen 833
16.3 Zur Genetik von Krebserkrankungen
834
16.3.1 Tumorsuppressor Gene und Oncogene:
Bremsen und Gaspedale 839
16.4 Neue Strategien der Krebs¬
behandlung 855
16.4.1 Immuntherapie 855
16.4.2 Gentherapie 857
16.4.3 Hemmung der Aktivität krebsfördernder
Proteine 857
16.4.4 Hemmung der Blutgefäßbildung
(Angiogenese) 858
Experimentelle Verfahren:
Die Entdeckung der Oncogene 859
Zusammenfassung 866
16.5 Literatur 868
17 Die Immunantwort 869
17.1 Ein Überblick über die Immun¬
antwort 870
17.1.1 Angeborene Immunreaktionen 871
17.1.2 Adaptive Immunreaktionen 872
17.2 Die Theorie der klonalen Selektion
bei B Zellen 873
17.2.1 Impfung 876
17.3 T Lymphozyten: Aktivierung
und Wirkungsmechanismus 877
17.4 Ausgewählte Aspekte der zellulären
und molekularen Grundlagen
der Immunität 881
17.4.1 Die modulare Struktur von Anti¬
körpern 881
17.4.2 DNA Umordnungen bei den Genen
für B und T Zell Rezeptoren 884
17.4.3 Membrangebundene Antigen
Rezeptor Komplexe 888
17.4.4 Der Haupthistokompatibilitätskomplex
888
17.4.5 Die Unterscheidung zwischen Körper¬
eigenem und Körperfremdem 894
17.4.6 Lymphozyten werden durch Zell¬
oberflächen Signale aktiviert 896
17.4.7 Signaltransduktionswege bei der
Aktivierung von Lymphozyten 897
Aus Sicht des Menschen:
Autoimmunerkrankungen 899
Experimentelle Verfahren:
Die Rolle des Haupthistokompatibilitäts
komplexes für die Antigenpräsenta
tion 902
Zusammenfassung 908
17.5 Literatur 910
18 Techniken der Zell
und Molekularbiologie 911
18.1 Das Lichtmikroskop 912
18.1.1 Auflösung 913
18.1.2 Visibilität 914
18.1.3 Phasenkontrastmikroskopie 915
18.1.4 Fluoreszenzmikroskopie
und verwandte Techniken 916
18.1.5 Videomikroskopie und Bild¬
verarbeitung 918
18.1.6 Konfokale Raster Mikroskopie 918
18.1.7 Präparation von Objekten für
die Lichtmikroskopie 919
18.2 Transmissionselektronen¬
mikroskopie 920
18.2.1 Die Präparation von Objekten
für die Elektronenmikroskopie 922
18.3 Rasterelektronenmikroskopie 927
18.4 Der Einsatz von Radioisotopen 929
18.5 Zellkultur 930
18.6 Die Fraktionierung des Zell¬
inhalts durch differenzielle
Zentrifugation 933
18.7 Isolierung, Aufreinigung und
Fraktionierung von Proteinen 934
18.7.1 Die selektive Präparation 934
18.7.2 Säulenchromatographie 934
18.7.3 Polyacrylamid Gelelektrophorese 938
18.8 Strukturbestimmung
bei Proteinen 941
18.9 Aufreinigung und Fraktionierung
von Nucleinsäuren 942
18.9.1 Auftrennung von DNA
durch Elektrophorese 943
18.10 Konzentrationsbestimmung bei
Proteinen und Nucleinsäuren 943
Inhaltsverzeichnis XXIX
18.11 Ultrazentrifugation 944
18.11.1 Das Sedimentationsverhalten von
Nucleinsäuren 946
18.12 Nucleinsäurehybridisierung 946
18.13 Techniken der DNA Rekombination
948
18.13.1 Restriktionsendonucleasen 948
18.13.2 Die Herstellung von rekombinierter
DNA 950
18.13.3 Die Klonierung von DNA 950
18.13.4 Chemische Synthese und Oligo
nucleotidmutagenese 957
18.13.5 Gentransfer in eukaryotische
Zellen und Säugerembryos 958
18.13.6 Die enzymatische Amplifikation
von DNA mittels PCR 963
18.13.7 Die Sequenzierung von DNA 964
18.14 Der Einsatz von Antikörpern 966
Glossar 971
Nobelpreise Zell
und Molekularbiologie seit 1958 1003
Sach und Personenverzeichnis 1007
|
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung in die Zeli
und Molekularbiologie 1
1.1 Die Entdeckung der Zellen 2
1.2 Die elementaren Eigenschaften
von Zellen 3
1.2.1 Zellen sind hochkomplex und
hochorganisiert 4
1.2.2 Zellen besitzen ein genetisches
Programm sowie die Mittel,
es zu benutzen 6
1.2.3 Zellen können sich selbst vermehren 6
1.2.4 Zellen gewinnen und verbrauchen
Energie 6
1.2.5 In Zellen laufen viele verschiedene
chemische Reaktionen ab 7
1.2.6 Zellen führen zahlreiche mechanische
Aktivitäten durch 7
1.2.7 Zellen können auf Reize reagieren 7
1.2.8 Zellen können sich selber regulieren 7
1.2.9 Zellen durchlaufen eine Evolution 8
1.3 Zwei grundverschiedene Zellarten 9
1.3.1 Merkmale, in denen sich prokaryotische
und eukaryotische Zellen unter¬
scheiden 11
1.3.2 Prokaryotische Zelltypen 16
1.3.3 Eukaryotische Zelltypen:
Zellspezialisierung 19
Aus Sicht des Menschen:
Aussichten einer Zellersatztherapie 22
1.3.4 Die Größe der Zellen und ihrer
Bestandteile 25
1.4 Viren 26
1.4.1 Viroide 30
Experimentelle Verfahren: Wie sind die
eukaryotischen Zellen entstanden? 31
Zusammenfassung 38
Zur Selbstüberprüfung 39
1.5 Weiterführende Literatur 40
2 Die chemischen Grundlagen
des Lebens 41
2.1 Kovalente Bindungen 42
2.1.1 Polare und unpolare Moleküle 44
2.1.2 Ionisierung 44
Aus Sicht des Menschen: Für den Alterungs
prozess sind freie Radikale verantwort¬
lich 45
2.2 Nichtkovalente Bindungen 46
2.2.1 Ionenbindungen: Anziehungskräfte
zwischen geladenen Atomen 47
2.2.2 Wasserstoffbrücken 47
2.2.3 Hydrophobe Wechselwirkungen
und van der Waals Kräfte 48
2.2.4 Die lebenserhaltenden Eigenschaften des
Wassers 49
2.3 Säuren, Basen und Puffer 51
2.4 Die Eigenschaften biologischer
Moleküle 53
2.4.1 Funktionelle Gruppen 54
2.4.2 Eine Klassifizierung biologischer
Moleküle aufgrund ihrer Funktion 54
2.5 Vier Arten von biologischen
Molekülen 56
2.5.1 Kohlenhydrate 56
2.5.2 Lipide 62
2.5.3 Proteine 64
Aus Sicht des Menschen:
Proteinfaltung mit tödlichen Folgen 82
2.5.5 Nucleinsäuren 95
2.6 Die Bildung komplexer
makromolekularer Strukturen 97
2.6.1 Der Aufbau der Partikel und ribo
somalen Untereinheiten des Tabak¬
mosaikvirus 98
Experimentelle Verfahren: Chaperone
helfen Proteinen, sich richtig zu falten 99
Zusammenfassung 104
Zur Selbstüberprüfung 106
2.7 Weiterführende Literatur 107
XXII Inhaltsverzeichnis
3 Bioenergetik, Enzyme
und Stoffwechsel 109
3.1 Bioenergetik 110
3.1.1 Die Gesetze der Thermodynamik
und der Begriff der Entropie 110
3.1.2 Freie Enthalpie 113
3.2 Enzyme, die biologischen
Katalysatoren 120
3.2.1 Die Eigenschaften von Enzymen 121
3.2.2 Überwindung der Schwelle
der Aktivierungsenergie 122
3.2.3 Das aktive Zentrum und die Spezifität
der Moleküle 124
3.2.4 Mechanismen der enzymatischen
Katalyse 126
3.2.5 Enzymkinetik 129
Aus Sicht des Menschen: Das wachsende
Problem der Antibiotikaresistenz 134
3.3 Stoffwechsel 137
3.3.1 Ein Überblick über den Stoffwechsel
137
3.3.2 Oxidation und Reduktion
eine Sache der Elektronen 138
3.3.3 Energiegewinnung und verbrauch 139
3.3.4 Regulation des Stoffwechsels 145
Zusammenfassung 149
Zur Selbstüberprüfung 151
3.4 Weiterführende Literatur 153
4 Struktur und Funktion
der Plasmamembran 155
4.1 Ein Überblick über die Funktionen
der Plasmamembran 157
4.2 Eine kurze Geschichte der
Untersuchungen zur Struktur
der Plasmamembran 158
4.3 Die chemische Zusammensetzung
der Membranen 161
4.3.1 Membraniipide 161
4.3.2 Kohlenhydrate in der Membran 165
4.4 Struktur und Funktionen
von Membranproteinen 167
4.4.1 Integrale Membranproteine 168
4.4.2 Untersuchung der Struktur
und Eigenschaften integraler
Membranproteine 169
4.4.3 Periphere Membranproteine 174
4.4.4 Im Lipid verankerte Membran¬
proteine 175
4.5 Membraniipide und die Fluidität
der Membran 175
4.5.1 Die Bedeutung der Fluidität
einer Membran 176
4.5.2 Die Aufrechterhaltung
der Membranfluidität 177
4.5.3 Die Asymmetrie der Membraniipide
177
4.5.4 Lipidflöße 178
4.6 Dynamische Prozesse
in der Plasmamembran 179
4.6.1 Die Diffusion der Membranproteine nach
der Zellfusion 180
4.6.2 Einschränkungen der Protein
und Lipidmobilität 180
4.6.3 Die Struktur der Plasmamembran am
Beispiel des roten Blutkörperchens 186
4.7 Wie Substanzen Zellmembranen
passieren 189
4.7.1 Die Energetik der Bewegung gelöster
Stoffe 190
4.7.2 Diffusion von Substanzen
durch Membranen 191
4.7.3 Erleichterte Diffusion 201
4.7.4 Aktiver Transport 202
Aus Sicht des Menschen:
Eine Erbkrankheit, die durch defekte lonen
kanäle verursacht wird 206
4.8 Membranpotenziale
und Nervenimpulse 210
4.8.1 Das Ruhepotenzial 211
4.8.2 Das Aktionspotenzial 212
4.8.3 Weiterleitung von Aktionspotenzialen als
Impuls 214
4.8.4 Signalübertragung im Nervensystem:
Wie der synaptische Spalt überbrückt
wird 215
Experimentelle Verfahren:
Der Acetylcholinrezeptor 220
Zusammenfassung 226
Zur Selbstüberprüfung 228
4.9 Weitere Literatur 230
5 Die Zellatmung
und das Mitochondrium 233
5.1 Struktur und Funktion
der Mitochondrien 234
5.1.1 Mitochondrienmembranen 235
5.1.2 Die mitochondriale Matrix 236
5.2 Der oxidative Stoffwechsel
in den Mitochondrien 237
5.2.1 Der Citratzyklus 238
5.2.2 Die Bedeutung der reduzierten
Coenzyme für die ATP Synthese 242
Aus Sicht des Menschen: Die Bedeutung
des anaeroben und aeroben Stoffwechsels
für das körperliche Training 243
5.3 Die Bedeutung der Mitochondrien
für die ATP Produktion 245
5.3.1 Redoxpotenziale 245
5.3.2 Elektronentransport 247
5.3.3 Typen von Elektronencarriern 248
5.4 Der Protonenfluss und die Erzeu¬
gung einer protonenmotorischen
Kraft 255
5.5 Der Apparat für die ATP Synthese
257
5.5.1 Die Struktur der ATP Synthase 258
5.5.2 ATP Synthese durch Bindungswechsel
260
5.5.3 Weitere Aufgaben der protonen¬
motorischen Kraft neben
der ATP Synthese 266
5.6 Peroxisomen 267
Aus Sicht des Menschen:
Krankheiten aufgrund defekter Mitochon¬
drien oder Peroxisomen 269
Zusammenfassung 272
Zur Selbstüberprüfung 274
5.7 Weiterführende Literatur 275
6 Photosynthese
und der Chloroplast 277
6.1 Struktur und Funktion
des Chloroplasten 279
6.2 Ein Überblick über den Photo¬
synthesestoffwechsel 281
Inhaltsverzeichnis XXIII
6.3 Die Lichtabsorption 283
6.3.1 Photosynthetisch aktive Pigmente 283
6.4 Photosynthese Einheiten
und Reaktionszentren 285
6.4.1 Sauerstoffbildung: Koordination
der Aktionen zweier verschiedener
Photosynthesesysteme 286
6.4.2 Unkrautbekämpfung durch Hemmung
des Elektronentransports 293
6.5 Photophosphorylierung 294
6.5.1 Nichtzyklische und zyklische
Photophosphorylierung 294
6.6 Kohlendioxidfixierung
und Kohlenhydratsynthese 295
6.6.1 Kohlenhydratsynthese
in C3 Pflanzen 295
6.6.2 Kohlenhydratsynthese
in C4 Pflanzen 301
6.6.3 Kohlenhydratsynthese
in CAM Pflanzen 303
Zusammenfassung 303
Zur Selbstüberprüfung 305
6.7 Weitere Literatur 307
7 Wechselwirkungen zwischen
Zellen und ihrer Umgebung
309
7.1 Der extrazelluläre Raum 310
7.1.1 Die extrazelluläre Matrix 311
7.2 Wechselwirkungen zwischen Zellen
und extrazellulären Materialien 320
7.2.1 Integrine 320
7.2.2 Fokalkontakte und Hemidesmosomen
verankern Zellen auf ihrer Unterlage
323
7.3 Wechselwirkungen zwischen
Zellen 327
7.3.1 Selectine 327
7.3.2 Immunglobuline und Integrine 329
7.3.3 Cadherine 330
Aus Sicht des Menschen: Die Rolle der
Zelladhäsion bei Entzündungsprozessen
und Metastasenbildung 333
7.3.4 Adhärenzverbindungen und Desmo
somen: Verankerung von Zellen
an anderen Zellen 335
XXIV Inhaltsverzeichnis
7.3.5 Die Rolle von Zell Adhäsions
Rezeptoren bei der transmembranen
Signalübertragung 338
7.4 Tight Junctions versiegeln
den extrazellulären Raum 339
7.5 Gap Junctions und Plasmodesmen
vermitteln bei der intrazellulären
Kommunikation 342
7.5.1 Plasmodesmen 344
7.6 Zellwände 345
Zusammenfassung 349
Zur Selbstüberprüfung 350
7.7 Weiterführende Literatur 351
8 Membransysteme im Cyto
plasma: Struktur, Funktion
und Membrantransport 353
8.1 Das Endomembransystem:
ein Überblick 354
8.2 Untersuchungsverfahren
für Endomembranen 357
8.2.1 Neue Erkenntnisse durch Autoradio
graphie 357
8.2.2 Erkenntnisse, gewonnen durch
die Verwendung des grün
fluoreszierenden Proteins 358
8.2.3 Erkenntnisse durch biochemische
Analyse subzellulärer Fraktionen 358
8.2.4 Erkenntnisse durch Verwendung
zellfreier Systeme 360
8.2.5 Erkenntnisse aus der Untersuchung
genetischer Mutanten 361
8.3 Das endoplasmatische
Retikulum 363
8.3.1 Das glatte endoplasmatische
Retikulum 363
8.3.2 Funktionen des rauen endo
plasmatischen Retikulums 365
8.3.3 Vom ER zum Golgi Apparat: der erste
Schritt des Vesikeltransports 376
8.4 Der Golgi Apparat 376
8.4.1 Glycosylierung im Golgi Apparat 377
8.4.2 Die Wanderung von Substanzen
durch den Golgi Apparat 379
8.5 Typen des Vesikeltransports
und ihre Funktionen 382
8.5.1 CÄWU Coated Veskles:
Substanztransport vom ER
zum Golgi Apparat 384
8.5.2 COPI Coated Vesicles:
Rücktransport entwischter Proteine
ins ER 385
8.5.3 Jenseits des Golgi Apparats:
Sortierung der Proteine im TGN 386
8.5.4 Gerichteter Vesikeltransport
in bestimmte Kompartimente 388
8.6 Lysosomen 392
Aus Sicht des Menschen:
Krankheiten durch Funktionsstörungen
der Lysosomen 394
8.7 Die Vakuole der Pflanzenzellen 396
8.8 Der Endocytoseweg: Transport
von Membranen und Substanzen
ins Zellinnere 397
8.8.1 Endocytose 398
8.8.2 Phagocytose 404
8.9 Aufnahme fertig synthetisierter
Proteine durch Peroxisomen,
Mitochondrien und Chloroplasten
406
8.9.1 Aufnahme von Proteinen
in Peroxisomen 406
8.9.2 Aufnahme von Proteinen
in Mitochondrien 406
8.9.3 Aufnahme von Proteinen
in Chloroplasten 408
Experimentelle Verfahren:
Rezeptorvermittelte Endocytose 409
Zusammenfassung 414
Zur Selbstüberprüfung 416
8.10 Literatur 417
9 Cytoskelett und Zell¬
bewegungen 419
9.1 Die wichtigsten Funktionen
des Cytoskeletts: eine Übersicht 420
9.2 Die Untersuchung des Cytoskeletts
422
9.2.1 Fluoreszenzmikroskopie 422
9.2.2 Videomikroskopie und Laserstrahlen
im /n vifro Beweglichkeitsassay 423
9.2.3 Zellen mit veränderter Genexpression
424
9.3 Mikrotubuli 426
9.3.1 Aufbau und Zusammensetzung 426
9.3.2 Mikrotubuliassoziierte Proteine 427
9.3.3 Mikrotubuli als Strukturgerüst
und Organisatoren 427
9.3.4 Mikrotubuli als Hilfsmittel für
Bewegungen im Zellinneren 429
9.3.5 Motorproteine und ihre Wanderung
an den Mikrotubuli des Cytoskeletts
429
9.3.6 Mikrotubuli Organisationszentren
(MTOCs) 435
9.3.7 Die dynamischen Eigenschaften
der Mikrotubuli 439
Aus Sicht des Menschen:
Die Bedeutung der Cilien für Entwicklung
und Krankheitsentstehung 444
9.3.8 Cilien und Flagellen:
Struktur und Funktion 445
9.3.9 Der Aufbau von Cilien
und Flagellen 446
9.4 Intermediärfilamente 453
9.4.1 Auf und Abbau der Intermediär¬
filamente 454
9.4.2 Typen und Funktionen von Inter
mediärfilamenten 456
9.5 Mikrofilamente 457
9.5.1 Auf und Abbau von Mikrofilamenten
458
9.5.2 Myosin: der molekulare Motor
der Actinfilamente 460
9.6 Muskelkontraktion 466
9.6.1 Das Gleitfasermodell der Muskel¬
kontraktion 468
9.7 Bewegungsvorgänge außerhalb
der Muskeln 473
9.7.1 Actin bindende Proteine 473
9.7.2 Beweglichkeit und Kontraktionsfähig¬
keit außerhalb der Muskeln:
Beispiele 476
Zusammenfassung 485
Zur Selbstüberprüfung 488
9.8 Literatur 490
Inhaltsverzeichnis XXV
10 Gene und Genom 491
10.1 Der Begriff des Gens als Einheit
der Vererbung 492
10.2 Chromosomen: die materiellen
Träger der Gene 493
10.2.1 Die Entdeckung der Chromosomen
493
10.2.2 Chromosomen als Träger
der genetischen Information 494
10.2.3 Genetische Analyse bei Drosophila 496
10.2.4 Crossing over und Rekombination 497
10.2.5 Mutagenese und Riesenchromosomen
498
10.3 Die chemische Natur der Gene 500
10.3.1 Die Struktur der DNA 500
10.3.2 Die Idee von Watson und Crick 502
10.4 Der Aufbau des Genoms 508
10.4.1 Die Komplexität des Genoms 508
Aus Sicht des Menschen:
Krankheiten, die durch Vermehrung von
Trinucleotidwiederholungen entstehen 512
10.5 Die Stabilität des Genoms 518
10.5.1 Verdoppelung ganzer Genome
(Polyploidisierung) 518
10.5.2 Verdoppelung und Veränderung
einzelner DNA Sequenzen 518
10.5.3 „Springende Gene" und die
dynamischen Eigenschaften
des Genoms 521
10.6 Sequenzierung von Genomen:
die genetischen Grundlagen
des Menschseins 525
10.6.1 Vergleichende Genomanalyse:
„Was konserviert ist, muss wichtig
sein" 527
Aus Sicht des Menschen:
Die medizinische Anwendung
der Genomanalyse 529
Experimentelle Verfahren:
Die chemische Natur der Gene 531
Zusammenfassung 537
Zur Selbstüberprüfung 539
10.7 Literatur 540
XXVI Inhaltsverzeichnis
11 Die Expression des genetischen
Materials: von der Transkription
zur Translation 541
11.1 Die Beziehung zwischen Genen
und Proteinen 542
11.1.1 Informationsfluss in den Zellen:
ein Überblick 544
11.2 Transkription bei Pro und
Eukaryoten: eine Übersicht 546
11.2.1 Transkription bei Prokaryoten 548
11.2.2 Transkription und RNA Processing
bei Eukaryotenzellen 550
11.3 Synthese und Weiterverarbeitung
von ribosomaler RNA und
Transfer RNA 551
11.3.1 Die Synthese des rRNA Vorläufers 552
11.3.2 Die Weiterverarbeitung des rRNA
Vorläufers 553
11.3.3 Synthese und Processing der
5S rRNA 558
11.3.4 Transfer RNA 558
11.4 Synthese und Weiterverarbeitung
der Messenger RNA 559
11.4.1 Der Apparat für die Transkription
der mRNA 560
11.4.2 Gestückelte Gene: eine unerwartete
Entdeckung 563
11.4.3 Das Processing eukaryotischer
Messenger RNA 567
11.4.4 Gestückelte Gene und RNA Spleißen:
ihre Bedeutung für die Evolution 575
11.4.5 Herstellung neuer Ribozyme
im Labor 577
11.5 Kleine nicht codierende RNAs
und RNA Interferenz 578
11.5.1 Mikro RNAs: Hunderte von RNAs
mit unbekannter Funktion 579
Aus Sicht des Menschen:
Potenzielle klinische Anwendungsgebiete
der RNA Interferenz 581
11.6 Die Codierung der genetischen
Information 582
11.6.1 Die Eigenschaften des genetischen
Codes 582
11.7 Decodierung der Codons:
die Funktion der Transfer RNA 585
11.7.1 Die Struktur der tRNA 586
11.8 Die Translation der genetischen
Information 590
11.8.1 Initiation 590
11.8.2 Elongation 594
11.8.3 Termination 596
11.8.4 mRNA Überwachung:
Unsinn wird nicht geduldet 597
Experimentelle Verfahren:
RNA als Katalysator 599
Zusammenfassung 603
Zur Selbstüberprüfung 606
11.9 Literatur 608
12 Der Zellkern und die Steuerung
der Genexpression 609
12.1 Der Kern einer Eukaryotenzelle 610
12.1.1 Die Kernhülle 610
12.1.2 Chromosomen und Chromatin 616
Aus Sicht des Menschen:
Chromosomenaberrationen 628
12.1.3 Der Zellkern als organisiertes
Organeil 635
12.2 Steuerung der Genexpression
bei Prokaryoten 638
12.2.1 Das Bakterienoperon 638
12.3 Steuerung der Genexpression
bei Eukaryoten 642
12.4 Steuerung auf Transkriptionsebene
644
12.4.1 Die Bedeutung von Transkriptions¬
faktoren für die Steuerung der Gen¬
expression 648
12.4.2 Die Struktur von Transkriptions¬
faktoren 649
12.4.3 Transkriptions Regulationsstellen
auf der DNA 652
12.4.4 Transkriptionsaktivierung: Enhancer,
Promotoren und Coaktivatoren 656
12.4.5 Transkriptionsrepression 660
12.5 Steuerung auf Processing Ebene 664
12.6 Steuerung auf Translationsebene
666
12.6.1 Lokalisierung der mRNA
im Cytoplasma 666
12.6.2 Steuerung der Translation 667
12.6.3 Steuerung der mRNA Stabilität 669
12.7 Steuerung nach der Translation:
Proteinstabilität 671
Zusammenfassung 673
Zur Selbstüberprüfung 676
12.8 Literatur 677
13 DNA Repiikation und DNA
Reparatur 679
13.1 DNA Replikation 680
13.1.1 Semikonservative Replikation 680
13.1.2 Replikation in Bakterienzellen 682
13.1.3 Struktur und Funktion
von Polymerasen 691
13.1.4 Replikation in Eukaryotenzellen 695
13.2 DNA Reparatur 702
13.2.1 Nucleotid Excisionsreparatur 703
13.2.2 Basen Excisionsreparatur 704
13.2.3 Fehlpaarungsreparatur 705
13.2.4 Reparatur von Doppel¬
strangbrüchen 706
13.3 Zwischen Replikation
und Reparatur 706
Aus Sicht des Menschen: Defekte der
DNA Reparatur und ihre Folgen 707
Zusammenfassung 709
Zur Selbstüberprüfung 711
13.4 Literatur 712
14 Fortpflanzung von Zellen 713
14.1 Der Zellzyklus 714
14.1.1 Zellzyklen in vivo 715
14.1.2 Die Steuerung des Zellzyklus 716
14.2 Die M Phase: Mitose
und Cytokinese 725
14.2.1 Prophase 726
14.2.2 Prometaphase 733
14.2.3 Metaphase 735
14.2.4 Anaphase 736
14.2.5 Telophase 741
14.2.6 Kräfte für die Bewegungen
in der Mitose 742
14.2.7 Cytokinese 743
Inhaltsverzeichnis XXVII
14.3 Meiose 747
14.3.1 Die Stadien der Meiose 749
Aus Sicht des Menschen:
Nondisjunction in der Meiose
und die Folgen 755
14.3.2 Genetische Rekombination
in der Meiose 757
Experimentelle Verfahren: Die Entdeckung
und Charakterisierung des MPF 759
Zusammenfassung 764
Zur Selbstüberprüfung 767
14.4 Literatur 768
15 Zeliuläre Signale und Signal¬
übertragung: Kommunikation
zwischen Zellen 771
15.1 Grundelemente zellulärer Signal¬
übertragungssysteme 772
15.2 Eine Übersicht über extrazelluläre
Botenstoffe und ihre Rezeptoren
774
15.3 Mit G Proteinen gekoppelte
Rezeptoren und ihre second
messengers 775
15.3.1 Signaltransduktion über
G Protein gekoppelte Rezeptoren 776
Aus Sicht des Menschen:
Krankheiten im Zusammenhang
mit G Protein gekoppelten Rezeptoren 780
15.3.2 Die Entdeckung eines second
messengers: cyclisches AMP 782
15.3.3 Von Lipiden abgeleitete second
messengers 783
15.3.4 Die Spezifität G Protein
gekoppelter Reaktionen 787
15.3.5 Die Regulation des Blut
glucosespiegels 788
15.3.6 Die Rolle G Protein gekoppelter
Rezeptoren bei der sensorischen
Wahrnehmung 791
15.4 Die tyrosinspezifische Protein
phosphorylierung als Mechanismus
der Signalübertragung 793
15.4.1 Der Ras MAPK Signalweg 798
15.4.2 Die Signalübertragung im Falle
des Insulinrezeptors 802
15.4.3 Signalwege bei Pflanzen 806
XXVIII Inhaltsverzeichnis
15.5 Calcium als intrazellulärer
Botenstoff 807
15.5.1 Die Regulation der Calcium
konzentration in Pflanzenzellen 811
15.6 Konvergenz, Divergenz
und Crosstalk zwischen
verschiedenen Signalwegen 812
15.6.1 Beispiele für Konvergenz, Divergenz und
Crosstalk zwischen verschiedenen Sig¬
nalwegen 813
15.7 Stickstoffmonoxid (NO)
als interzellulärer Botenstoff 814
15.8 Apoptose (programmierter Zell¬
tod) 816
15.8.1 Der extrinsische Apoptosesignalweg
818
15.8.2 Der intrinsische Apoptosesignalweg
819
Zusammenfassung 821
Zur Selbstüberprüfung 824
15.9 Weiterführende Literatur 826
16 Krebs 829
16.1 Grundeigenschaften einer Krebszelle
830
16.2 Krebsursachen 833
16.3 Zur Genetik von Krebserkrankungen
834
16.3.1 Tumorsuppressor Gene und Oncogene:
Bremsen und Gaspedale 839
16.4 Neue Strategien der Krebs¬
behandlung 855
16.4.1 Immuntherapie 855
16.4.2 Gentherapie 857
16.4.3 Hemmung der Aktivität krebsfördernder
Proteine 857
16.4.4 Hemmung der Blutgefäßbildung
(Angiogenese) 858
Experimentelle Verfahren:
Die Entdeckung der Oncogene 859
Zusammenfassung 866
16.5 Literatur 868
17 Die Immunantwort 869
17.1 Ein Überblick über die Immun¬
antwort 870
17.1.1 Angeborene Immunreaktionen 871
17.1.2 Adaptive Immunreaktionen 872
17.2 Die Theorie der klonalen Selektion
bei B Zellen 873
17.2.1 Impfung 876
17.3 T Lymphozyten: Aktivierung
und Wirkungsmechanismus 877
17.4 Ausgewählte Aspekte der zellulären
und molekularen Grundlagen
der Immunität 881
17.4.1 Die modulare Struktur von Anti¬
körpern 881
17.4.2 DNA Umordnungen bei den Genen
für B und T Zell Rezeptoren 884
17.4.3 Membrangebundene Antigen
Rezeptor Komplexe 888
17.4.4 Der Haupthistokompatibilitätskomplex
888
17.4.5 Die Unterscheidung zwischen Körper¬
eigenem und Körperfremdem 894
17.4.6 Lymphozyten werden durch Zell¬
oberflächen Signale aktiviert 896
17.4.7 Signaltransduktionswege bei der
Aktivierung von Lymphozyten 897
Aus Sicht des Menschen:
Autoimmunerkrankungen 899
Experimentelle Verfahren:
Die Rolle des Haupthistokompatibilitäts
komplexes für die Antigenpräsenta
tion 902
Zusammenfassung 908
17.5 Literatur 910
18 Techniken der Zell
und Molekularbiologie 911
18.1 Das Lichtmikroskop 912
18.1.1 Auflösung 913
18.1.2 Visibilität 914
18.1.3 Phasenkontrastmikroskopie 915
18.1.4 Fluoreszenzmikroskopie
und verwandte Techniken 916
18.1.5 Videomikroskopie und Bild¬
verarbeitung 918
18.1.6 Konfokale Raster Mikroskopie 918
18.1.7 Präparation von Objekten für
die Lichtmikroskopie 919
18.2 Transmissionselektronen¬
mikroskopie 920
18.2.1 Die Präparation von Objekten
für die Elektronenmikroskopie 922
18.3 Rasterelektronenmikroskopie 927
18.4 Der Einsatz von Radioisotopen 929
18.5 Zellkultur 930
18.6 Die Fraktionierung des Zell¬
inhalts durch differenzielle
Zentrifugation 933
18.7 Isolierung, Aufreinigung und
Fraktionierung von Proteinen 934
18.7.1 Die selektive Präparation 934
18.7.2 Säulenchromatographie 934
18.7.3 Polyacrylamid Gelelektrophorese 938
18.8 Strukturbestimmung
bei Proteinen 941
18.9 Aufreinigung und Fraktionierung
von Nucleinsäuren 942
18.9.1 Auftrennung von DNA
durch Elektrophorese 943
18.10 Konzentrationsbestimmung bei
Proteinen und Nucleinsäuren 943
Inhaltsverzeichnis XXIX
18.11 Ultrazentrifugation 944
18.11.1 Das Sedimentationsverhalten von
Nucleinsäuren 946
18.12 Nucleinsäurehybridisierung 946
18.13 Techniken der DNA Rekombination
948
18.13.1 Restriktionsendonucleasen 948
18.13.2 Die Herstellung von rekombinierter
DNA 950
18.13.3 Die Klonierung von DNA 950
18.13.4 Chemische Synthese und Oligo
nucleotidmutagenese 957
18.13.5 Gentransfer in eukaryotische
Zellen und Säugerembryos 958
18.13.6 Die enzymatische Amplifikation
von DNA mittels PCR 963
18.13.7 Die Sequenzierung von DNA 964
18.14 Der Einsatz von Antikörpern 966
Glossar 971
Nobelpreise Zell
und Molekularbiologie seit 1958 1003
Sach und Personenverzeichnis 1007 |
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