Biochemie des Menschen: das Lehrbuch für das Medizinstudium
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart ; New York
Thieme
2009
|
| Ausgabe: | 4., aktualisierte und erweiterte Auflage |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVIII, 643 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 9783131308849 |
Internformat
MARC
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| adam_text | Titel: Biochemie des Menschen
Autor: Horn, Florian
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
I Grundlagen der Chemie
1 Allgemeine Chemie 2
Florian Hörn
1.1 Die chemische Bindung 2
1.1.1 Freie Elektronen und freie
Elektronenpaare 2
1.1.2 Die Oktettregel 3
1.1.3 Die Elektronegativität 5
1.1.4 Starke Bindungen - Hauptvalenzen . . 5
1.1.5 Koordinative Bindungen 6
1.1.6 Schwache Bindungen - Nebenvalenzen 7
1.2 Funktionelle Gruppen und
ihre Reaktionen 8
1.2.1 Wichtige sauerstoffhaltige funktioneile
Gruppen 8
1.2.2 Wichtige schwefelhaltige
funktionelle Gruppen 11
1.2.3 Wichtige stickstoffhaltige
funktioneile Gruppen 11
13 Reaktionen einer menschlichen Zelle 12
1.3.1 Die Grundreaktionstypen 12
1.3.2 Die Rolle der Säure-Basen-Reaktionen 14
1.4 Isomerien - einmal ganz in Ruhe.. 14
1.4.1 Konstitutionsisomerie 14
1.4.2 Stereoisomerie 14
1.5 Mesomerie 17
2 Kohlenhydrate 18
Florian Hörn
2.1 Was sind Kohlenhydrate? 18
22. Monosaccharide 19
2.2.1 Hexosen - die 6er-Zucker 19
2.2.2 Pentosen - die 5er-Zucker 21
2.2.3 Reaktionen der Monosaccharide .... 22
2.2.4 Nachweismethoden 23
23 Disaccharide 24
2.3.1 Maltose und Isomaltose - Malzzucker 25
2.3.2 Laktose - Milchzucker 25
2.3.3 Saccharose - Haushaltszucker 26
2.4 Oligosaccharide 26
2.5 Polysaccharide 26
2.5.1 Homoglykane 26
2.5.2 Heteroglykane 27
3 Lipide 28
Florian Hörn
3.1 Chemie und Systematik der Lipide 28
3.1.1 Amphiphile Lipide 28
3.1.2 Systematik der Lipide 29
32 Fettsäuren 29
3.2.1 Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren 30
3.2.2 Geradzahlige und ungeradzahlige
Fettsäuren 31
3.2.3 Essenzielle Fettsäuren 31
33 Glycerin-Derivate 31
3.3.1 Triacylglycerine (TAG) - das klassische
Fett 31
3.3.2 Glycerophosphatide - Membranfett. . 32
3.4 Sphingosin-Derivate 33
3.4.1 Sphingosinphosphatide 33
3.4.2 Glykolipide 33
3.5 Isopren-Derivate 34
3.5.1 Die Terpene 34
3.5.2 Die Steroide 35
4 Aminosäuren und Proteine 37
Isabelle Moc und Florian Hörn
4.1 Aminosäuren 37
4.1.1 Die 21 proteinogenen Aminosäuren . 37
4.1.2 Nicht proteinogene Aminosäuren ... 40
4.1.3 Eigenschaften der Aminosäuren 41
4.1.4 Reaktionen der Aminosäuren 43
42 Peptide und Proteine 44
4.2.1 Die Peptidbindung 44
4.2.2 Auf- und Abbau der Proteine 44
4.2.3 Benennung der Peptide 45
4.2.4 Räumliche Anordnung von Proteinen 45
4.2.5 Denaturieren und Fällen 47
4.2.6 Auftrennung von Proteinen - die
Elektrophorese 47
4.2.7 Funktionen der Proteine im Körper . . 48
4.2.8 Prionen 48
5 Nukleotide und Nukleinsäuren 50
Florian Hörn
5.1 Chemie der Nukleotide 50
5.1.1 Die Basen 50
5.1.2 Nukleoside (Base + Zucker) 51
5.1.3 Nukleotide (Nukleosid + Phosphat) .. 52
5.1.4 Weitere Funktionen der Nukleotide .. 52
52 Nukleinsäuren 53
5.2.1 Ribose und Phosphat - für den
Zusammenhalt 53
5.2.2 Die Basen - Träger der Information .. 54
II Energiestoffwechsel
6 Enzyme 60
Marco Armbruster
6.1 Energetik einer chemischen Reaktion 60
6.1.1 Thermodynamische Systeme und
Zustände 60
6.1.2 Thermodynamische Potenziale 61
6.1.3 Entropie S 61
6.1.4 Enthalpie H 61
6.1.5 Freie Enthalpie G 62
6.1.6 Theorie des Übergangszustandes .... 63
6.1.7 Reaktionsmodell 64
6.2 Funktionsweise und Aufbau von Enzymen . 64
6.2.1 Funktionsprinzip 64
6.2.2 Aktives Zentrum 65
6.2.3 Kovalente Katalyse 65
6.2.4 Allgemeine Säure-Base-Katalyse .... 66
6.2.5 Räumliche Annäherung 66
6.2.6 Cofaktoren 66
6.2.7 Multienzymkomplex 67
6.2.8 Multifunktionale Enzyme 67
6.3 Kinetik einer chemischen Reaktion 67
6.3.1 Reaktionsordnungen 68
6.3.2 Michaelis-Menten-Kinetik 69
6.4 Enzymklassen 70
6.4.1 Die Grundtypen von Reaktionen .... 70
6.4.2 Oxidoreduktasen (Klasse I) 70
6.4.3 Transferasen (Klasse II) 71
6.4.4 Hydrolasen (Klasse III) 72
6.4.5 Lyasen (Klasse IV) 72
6.4.6 Isomerasen (Klasse V) 72
6.4.7 Ligasen (Klasse VI) 73
6.5 Enzymregulation 73
6.5.1 Enzymhemmung und
Enzymaktivierung 73
6.5.2 Kovalente Modifikation und
Interkonvertierung 75
6.5.3 Zymogene 76
6.5.4 Isoenzyme 76
6.5.5 Enzym-Turnover 77
7 Stoffwechsel der Kohlenhydrate 79
Florian Hörn
7.1 Überblick 79
7.1.1 Reaktionswege der Kohlenhydrate ... 79
7.1.2 Die Wege des Glukose-6-Phosphat .. 79
7.1.3 Versorgung unserer Zellen mit
Glukose 80
7.2 Die Glykolyse 82
7.2.1 Vorbereitungsphase - von Glukose zu
Glyceral-3-Phosphat 84
7.2.2 Die Phase der Energieerzeugung - von
Glyceral-3-Phosphat zu Pyruvat 86
7.2.3 Wie NADH/H+ zur Atmungskette
gelangt 88
7.2.4 Regulation der Glykolyse oder die
Frage nach der Geschwindigkeit .... 88
73 Schicksal des Pyruvats: PDH oder LDH 91
7.3.1 Aerober Abbau - Pyruvat-
Dehydrogenase 92
7.3.2 Vitamin B] (Thiamin) 94
7.3.3 Anaerober Abbau -
Laktat-Dehydrogenase 94
7.3.4 Energiegewinn mit und ohne
Sauerstoff - ein Ausblick 96
7.4 Der Pentosephosphatweg 96
7.4.1 Teil 1 - oxidativ und irreversibel .... 98
7.4.2 Teil 2 - nichtoxidativ und reversibel . 99
7.4.3 Aufgaben des NADPH/H+ 99
7.4.4 Aufgaben der Ribose 99
7.4.5 Regulation des Pentosephosphatweges 100
7.5 Die Glukoneogenese 101
7.5.1 Welche Organe betreiben
Glukoneogenese? 102
7.5.2 Umgehung der drei irreversiblen
Reaktionen der Glykolyse 103
7.5.3 Substrate des Zuckeraufbaus 105
7.5.4 Die Glukoneogenese und ihre drei
Kompartimente in der Zelle 106
7.5.5 Energiebilanz - oder was kostet
Glukose? 107
7.5.6 Regulation der Glukoneogenese 107
7.6 Der Glykogen-Stoffwechsel 108
7.6.1 Welche Organe besitzen Glykogen-
Vorräte? 110
7.6.2 Glykogen-Struktur 110
7.6.3 Glykogen-Biosynthese 110
7.6.4 Glykogen-Abbau 113
7.6.5 Regulation des Glykogen-
Stoffwechsels 115
7.7 Das Vitamin Biotin 116
7.8 Andere Monosaccharide - oder noch ein paar
süße Moleküle 118
7.8.1 Fruktose 118
7.8.2 Galaktose 119
7.8.3 Mannose 121
7.8.4 Aminozucker 122
8 Stoffwechsel der Lipide 123
Florian Hörn
8.1 Einleitung 123
8.1.1 Überblick über die
stoffwechselrelevanten Lipide 123
8.1.2 Was können unsere Zellen mit Lipiden
anfangen? 124
8.1.3 Vom Teller bis in unsere Zellen 126
8.1.4 Regulation des Lipidstoffwechsels ... 127
8.2 Fettsäure-Abtuu 127
8.2.1 Aktivierung der Fettsäuren 128
8.2.2 Iransport der Fettsäuren ins
Mitodiondnum 129
8.2. 3 Die ß Oxidation HO
8.2.4 Abb.ni anderer Fettsäuren 132
8.2.5 Regulation der ß Oxidation 133
8.2.6 Fettsaure-Oxidation in den
IVroxisomen 13 3
8.3 Fettsiure-Biosynthese 134
8.5.1 Biosynthese der Palmitmsaure 135
8.3.2 Biosynthese längerer Fettsäuren .... 140
8.3.) Biosynthese ungesättigter Fettsäuren . 140
8.3.4 Regulation der Fettsäure-Biosynthese 140
8.4 Trijcylglycerine (TACs) 141
8.4.1 l.ipogenese - die TAC-Biosynthese . . . 143
8.4.2 l.inolyse - der TAG-Abb.ni 145
8.4.3 Regulation des TAC.-StofTwechsels .. 146
8.5 Ketonkörper 146
8.5.1 Biosynthese der Ketonkörper 148
85.2 Abbau der Ketonkörper 149
8.5. i Zu viele Ketonkörper sind gar nicht gut 150
8.6 Cholesterin 150
8t). 1 Cholestenn-Biosynthese 152
8t).2 Veresterung von Cholesterin 155
8.1).) Verwendung von Cholesterin 156
8.7 Der Lipoproteinstoffwechsel 156
Summe Helfernh
8.7.1 Überblick 157
8.7.2 Was transportieren Upoproteine? ... 158
8.7. J Die Apoproteme 158
8.7 4 Weg der Nahrungsfette - die
Chylomikroncn 158
8.7.5 Die Verteilung der Fette - die VLDL . . 159
8.7.6 Pas Cholestermreservoir I.DI 160
8 7 7 Der reverse Cholestenntransport - das
HPI 160
8.8 Noch ein pur andere üpide 161
8.8 I Phosphohptde 161
88 2 (ilykohpide 165
8.9 VitJmin A 165
8 9.I Was ist Vitamin A 165
8 9 2 Stoffwechsel des Vitamin A 166
8.9.3 Direkte Wirkungen des B-Carotin . 167
8 94 Retmsaure und Zellwachstum 167
8.9.5 Retmal und der Sehvorgang 168
8.9.6 Zu viel und /u wenig Vitamin A . . . . 169
9 Stoffwechsel der Proteine und
Aminosäuren 171
Florian Hörn
9.1 Die Proteinbiosynthese 171
9.1.1 Translation 171
9.1.2 Sortierung von Proteinen 171
92 Posttranslationale Prozessierung 173
9.2.1 Herstellung der nativen Proteinform
(Proteinfaltung) 173
9.2.2 Glykosylierungen 173
9.2.3 Weitere posttranslationale
Modifikationsmöglichkeiten 176
9.3 Der Proteinabbau 176
9.3.1 Proteasomen und Ubiquitin 177
9.3.2 Lysosomaler Abbau 177
9.4 Strategien des Aminosäurenstoffwechsels . . 178
9.4.1 Die wichtigsten Aminosäuren und
deren Verwandte 178
9.4.2 Wie reagieren Aminosäuren? 178
9.5 Vitamin Be 181
9.6 Die Rolle der verschiedenen Organe 182
9.6.1 Die Zelle am kleinen Zeh 182
9.6.2 Die Muskulatur und Aminosäuren ... 182
9.6.3 Die Leber und Aminosäuren 183
9.7 Biosynthese der Aminosäuren 184
9.7.1 Einfache Biosynthese aus den
a-Kerosäuren 184
9.7.2 Biosynthese der zwei Amide Clutamin
und Asparagin 185
9.7.3 Biosynthese von Prolin. Serin und
Glycin 185
9.7.4 Biosynthese der nicht ganz essenziellen
Aminosäuren 186
9.7.5 Essenzielle Aminosäuren 186
9.8 Abbau von Aminosäuren 187
9.8.1 Sammelbecken Oxalacetat 187
9.8.2 Sammelbecken a-Ketosäure 188
9.8.3 Sammelbecken Succinyl-CoA 188
9.8.4 Abbau von Phenylalanin und Tyrosin . 188
9.8.5 Sammelbecken Pyruvat 188
9.8.6 Der Rest und der große Überblick ... 189
9.9 Der Harnstoffzyklus 190
9.9.1 Die Stickstoffentsorgung 191
9.9.2 Herkunft der beiden Stickstoffe 191
9.9.3 Die Schrittmacherreaktion 191
9.9.4 Die Harnstoffbildung 192
9.9.5 Bilanz der Harnstoff-Biosynthese .... 193
9.9.6 Regulation der Harnstoff-Biosynthese 193
9.9.7 Glutamin-Biosynthese in der Leber . . 193
9.9.8 Weitere Stoffwechselleistungen des
Harnstoffzyklus 194
9.10 Aminosäuren als Gruppenspender 195
9.10.1 Glutamin und Aspartat als Amino-
Spender 195
9.10.2 Cystein und PAPS 195
9.10.3 Methionin und SAM 195
9.10.4 Homocystein 196
9.11 Biogene Amine 198
10 Herkunft des ATP . (X)
Hanau Hom
10.1 Was ist denn jetzt Acetyl-CoA? „»(Kl
10.1.1 Wie sii hl Acetyl toA aus .»01
10.1.2 Wobei entsteht Aietyl -CoA 201
10.1.3 Was kann nun mit Acetyl-CoA
anfangen? 202
10.1.4 Das Vitamin Pantothensaure 203
10.2 Der Citratzyklus 203
10.2.1 Worum geht es beim Citr.it/yklus . 205
10.2.2 Reaktionen des Citratzyklus 205
10.2.3 Anabole Funktionen - was der
Citratzyklus noch alles kann 208
10.2.4 Anaplerotische Reaktionen wieder
Citratzyklus wieder aufgefüllt wird . 209
10.2.5 Regulation des Citratzyklus 211
10.2.6 Zwischenbilanz 211
10.3 Die Reduktionsäquivalente - NADH und
seine Kollegen 212
10.3.1 NAD und FAD für den katabolen
Stoffwechsel 212
10.3.2 Das Vitamin Niacm und NADH 213
10.3.3 Das Vitamin Riboflavin und FADH . . . 215
10.3.4 NADPH für den anabolen
Stoffwechsel 216
10.3.5 Wo wir schon dabei sind die drei
restlichen Redox-Coen/yme 21(
10.3.() Wo entstehen die
Reduktionsac)tiivalente in der/eile7 216
10.4 Die Atmungskette 21K
10.4.1 Prinzip der Atmungskette 218
10.4.2 Chemie und Physik der Atmungskette 220
10.4.3 Flektronen. Protonen und der
Wasserstoff 222
10.4.4 Arbeitsweise der Atmungskette 223
10.4.5 Die ATP-Prodiiktion 227
10.4.6 Transporte durch die
Mitochondnenmembran 227
10.4.7 Regulation det Atmungskette 228
10.4 8 Bilanz des gesamten aetoben Abbaus 229
10.4.9 AMI und die anderen Nukleotide 230
10.4.10 hntkoppler und Hemmstoffe det
Atmungskette 230
10.5 Was ist eigentlich ATP? 231
10.5.1 Wie sieht ATP aus7 2 31
10.5.2 ATP-Hydrolyse 232
10.5.3 Andere Phosphatspender 234
10.5.4 AG™ und das wahre AG 234
10.5.5 Aufgaben von ATP 234
10.5.6 Die vier anderen Nukleotide 234
Homum Mi«n
11.1 Das menschliche Genom 2 30
1111 Uuomatin und Cluomosomen ikIn
wie bekommt man einen 2 m-DNA
taden in einen 10(im gießen
Zellkern? 236
11.1.2 linset (.enorn 2 58
11.2 Biosynthese der Nukleotide 239
11.2 1 CRCC Biosynthese 240
11 2.2 CuunnukleotidBiosynthese 240
11.2.3 Cyiimidinnukleotid Biosynthese 24 3
11.2.4 Desoxynlxinukleotid-Biosynthese ... 245
11.3 Das Vitamin Folsaure 246
11.3 1 Chemie dei lolsaure 24h
11.3.2 Dei Hydneiunj;sst.)tiis der lolsaure . 246
11.3.3 Aufnahme und Itansport im Blut 247
11 3.4 Der C, Status dei lolsaure 247
11.3.Ü Regeneration der THF in den Zellen . . 247
11.3.6 Aufgaben dei l-olsaure 24K
11.37 B -darf an holsaure 24K
11.3.8 Weitere Ci-Cruppen-UIx-rttagci 24«)
11.4 Abbau der Nuklrolide 249
114 1 DNasen und KNasen 24 l
1142 Abbau der l uiinnukleotide 24 l
11 4 3 Abbau der l ynmidinnukleotide 2r 1
2 .2
florian Hörn
12.1 Intrrpruse drs Zell/yklus 1W1
12.1.1 Die G,-Chase 2r) 3
12.1.2 Die S Chase 25 3
12 1.3 Die f.. Chase 254
12.2 Mitose und Zellteilung 254
12.2 1 Die Mitose 254
12 2 2 Die Zellteilung Zytokmese 255
12.3 Regulation des Zeil wachst ums 255
12 3 1 WachMumsfaktoren 255
12 3 2 Von den Wachstumsfaktoren zur
Zellteilung 257
12 3.3 Ablauf eines kontrollierten Zellzyklus 258
12.3.4 Inhibitoren der CDKs 260
12 3.5 Das RB-Protem - Zentrum der
Zellzykluskontrolle 260
12.3.6 Das C53-Protein - Wächter des
Genoms 261
12.3.7 Was hat der Zellzyklus mit Tumoren zu
tun? 263
12.4 Apoptose - der programmierte Zelltod .... 264
12.4.1 Induktion der Apoptose 264
12.4.2 Am Apoptosevorgang Beteiligte 265
12.4.3 Zellveränderungen in der Apoptose . . 266
268
13.1 Transkription der DNA - Herstellung von
RNA 269
Silke Berghold und Florian Hörn
13.1.1 Ablauf der Transkription 269
13.1.2 Was ist eigentlich RNA? 271
13.2 Posttranskriptionale Prozessierung -
was nach der Transkription geschieht 275
Silke Berghold und Florian Hörn
13.2.1 Was bei jeder mRNA prozessiert wird 275
13.2.2 Besondere Prozessierungsvorgänge . . 278
13.3 Nukleozytoplasmatischer Transport 279
Florian Hörn
13.3.1 Der Zellkern und das Zytoplasma . . . 280
13.3.2 Kernimport 280
13.3.3 Kernexport 281
13.3.4 Transport der mRNA über weitere
Strecken 281
13.4 Translation - die Proteinbiosynthese 281
Christian Grillhösl
13.4.1 Aktivierung der Aminosäuren 282
13.4.2 Translationsinitiation - Zusammenbau
der Ribosomen 284
13.4.3 Translationselongation 285
13.4.4 Translationstermination 286
288
Florian Hörn
14.1 Differenzielle Genexpression im Menschen . 288
14.1.1 Zeit- und ortsabhängige Regulation . . 288
14.1.2 Ebenen der Regulation in unseren
Zellen 288
14.2 Transkriptionelle Regulation 288
14.2.1 Chromatin und die Transkription .... 289
14.2.2 DNA-Methylierung 289
14.2.3 DNA-Steuerelemente 290
14.2.4 DNA-bindende Proteine - die
Transkriptionsfaktoren 291
143 Posttranskriptionelle Regulation 293
14.3.1 Die Stabilität der mRNA 293
14.3.2 RNA-Interferenz (RNAi) 293
14.4 Translationale Regulation 293
14.5 Die Epigenetik 294
295
15.1 DNA-Replikation 295
Florian Hörn
15.1.1 Replikation auf Chromosomenebene . 295
15.1.2 Replikation auf molekularer Ebene .. 296
15.1.3 Die DNA-Polymerasen 297
15.1.4 Telomerasen und der Traum von der
ewigen Jugend 298
15.2 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) 299
Christian Crillhösl
15.2.1 Das Prinzip der PCR 299
15.2.2 Die Reaktionen der PCR 299
15.2.3 Das DNA-Agarosegel -
gelchromatographische DNA-
Auftrennung 301
15.3 DNA-Sequenzierung 301
Paul Ziegler
303
Florian Hörn
16.1 DNA-Schäden und ihre Reparatur 303
16.1.1 DNA-Schäden - wie Fehler entstehen
können 303
16.1.2 Reparaturmechanismen - oder wie der
Körper die Fehler wieder ausbügelt . . 304
16.1.3 Mögliche Folgen von DNA-Schäden -
wenn die Reparatur versagt hat 306
16.2 Molekulare Tumorbiologie 307
16.2.1 Was ist ein Tumor? 307
16.2.2 Wie ein Tumor entsteht 308
16.2.3 Protoonkogene 308
16.2.4 Tumorsuppressor-Gene 310
16.2.5 Andere Faktoren, die Tumoren beim
Überleben helfen 310
16.2.6 Rauchen und Lungenkrebs 311
16.2.7 Zytostatika 311
312
Florian Hörn
17.1 Bakterien 312
17.1.1 Was sind Bakterien? 312
17.1.2 Genetik der Bakterien 314
17.1.3 Grundlagen der Antibiotika-Therapie . 314
17.2 Viren 317
17.2.1 Woraus besteht ein Virus? 317
17.2.2 Vermehrungszyklus eines Virus 318
17.3 Das Humane Immundefizienz-Virus (HIV) .. 319
17.3.1 Was ist HIV? 319
17.3.2 Was macht das HI-Virus? 320
17.3.3 Was bedeutet das für den Menschen? 322
17.3.4 Virustatika 323
17.4 Viren in der Centherapie 323
17.4.1 Molekularbiologische Grundlagen ... 324
17.4.2 Herstellung rekombinanter Viren .... 325
IV Hormone
18 Die Grundlagen 330
Florian Hörn
18.1 Die verschiedenen Botenstoffe 330
18.2 Die Hormonrezeptoren 331
18.2.1 Vier verschiedene Rezeptoren 331
18.2.2 Die Rezeptorverteilung 332
18.2.3 Signaltransduktion 333
18.3 Hormone und der Stoffwechsel 333
18.4 Ein wenig Chemie der Hormone 334
18.4.1 Peptidhormone 334
18.4.2 Steroidhormone 335
18.4.3 Aminosäure-Derivate 335
18.4.4 Eikosanoide und Retinsäure 336
18.4.5 Hormone im Gleichgewicht 336
18.5 Hormone in unserem Körper 336
18.5.1 Hormonbildungsorte 336
18.5.2 Das Hypophysen-Hypothalamus-
System 337
19 Molekulare Hormonwirkung 339
19.1 Typ-I-Rezeptoren (Enzyme) 339
Florian Hörn
19.1.1 Tyrosinkinasen 339
19.1.2 Die Guanylatzyklase 340
19.2 Typ-II-Rezeptoren (Ionenkanäle) 340
Florian Hörn
19.2.1 Membranständige lonenkanäle 340
19.2.2 Intrazelluläre membranständige
Ionenkanäle 340
19.3 Typ-HI-Rezeptoren (C-Protein-gekoppelt) .. 341
Florian Hom
19.3.1 Die Rezeptoren 341
19.3.2 Die G-Proteine 341
19.3.3 Die durch G-Proteine aktivierbaren
Enzyme 341
19.3.4 Die Adenylatzyklase und cAMP 342
19.3.5 Die Phospholipase C 343
19.4 Intrazelluläre Rezeptoren 345
Florian Hörn
19.4.1 Aktivierung des Rezeptors 345
19.4.2 Interaktion mit der DNA 346
19.4.3 Hormone mit intrazellulären
Rezeptoren 346
19.5 Zytokinrezeptoren 346
Nadine Schneider
19.5.1 Die Janus-Kinasen (JAKs) 346
19.5.2 Die Signaltransduktion 347
20 Energieversorgung 348
20.1 Der Energiestoffwechsel 348
Isabelle Moc und Florian Hörn
20.1.1 Die Resorptionsphase 348
20.1.2 Die Postresorptionsphase 348
20.1.3 Die Schlüsselenzyme des
Stoffwechsels 349
20.2 Insulin 350
Isabelle Moc und Florian Hörn
20.2.1 Biosynthese des Insulins 350
20.2.2 Molekulare Wirkungen von Insulin .. 351
20.2.3 Physiologische Wirkungen von Insulin 352
20.2.4 Steuerung der Insulinsekretion 354
20.2.5 Wege des Insulins im Körper 355
20.2.6 Abbau des Insulins 355
20.3 Clukagon 356
Isabelle Moc und Florian Hörn
20.3.1 Biosynthese des Glukogons 357
20.3.2 Molekulare und physiologische
Wirkungen 357
20.3.3 Steuerung der Glukagonsekretion . . . 357
20.3.4 Wege des Glukagons im Körper 358
20.3.5 Abbau des Glukagons 358
20.4 Adrenalin 358
Silke Berghold und Florian Hörn
20.4.1 Biosynthese des Adrenalins 358
20.4.2 Molekulare Wirkungen von Adrenalin 359
20.4.3 Physiologische Wirkungen von
Adrenalin 360
20.4.4 Steuerung der Adrenalinsekretion ... 361
20.4.5 Wege des Adrenalins im Körper 362
20.4.6 Abbau des Adrenalins 362
20.5 Glukokortikoide 363
Florian Hörn
20.5.1 Biosynthese der Glukokortikoide .... 363
20.5.2 Molekulare Wirkungen der
Glukokortikoide 364
20.5.3 Physiologische Wirkungen der
Glukokortikoide 364
20.5.4 Steuerung der
Glukokortikoidsekretion 367
20.5.5 Abbau der Glukokortikoide 367
20.5.6 Regelkreis der Glukokortikoide 367
20.5.7 Proopiomelanokortin (POMC) 368
20.5.8 Wege der Glukokortikoide im Körper 368
20.6 Schilddrüsenhormone 370
Silke Berghold und Florian Hörn
20.6.1 Biosynthese der
Schilddrüsenhormone 370
20.6.2 Molekulare und physiologische
Wirkungen 372
20.6.3 Abbau der Schilddrüsenhormone .... 374
20.6.4 Regelkreis der Schilddrüsenhormone . 374
20.6.5 Wege der Schilddrüsenhormone im
Körper 375
21 Gastrointestinale Hormone 377
Florian Hörn
21.1 Regulation der Magensaftmenge 377
21.1.1 Gastrin 377
21.1.2 Histamin 378
21.1.3 Somatostatin 378
21.1.4 VIP (Vasoaktives intestinales Peptid) . 378
21.2 Regulation der Pankreas- und
Gallensekretion 379
21.2.1 Sekretin 379
21.2.2 Cholezystokinin 379
21.2.3 GIP (Glukose-induziertes
insulinotropes Polypeptid) 380
213 Sonstige intestinale Hormone 380
22 Wasser, Elektrolyte und Mineralstoffe ... 381
Florian Hörn
22.1 Natrium, Kalium und Wasser 381
22.1.1 Der Wasser-und Elektrolythaushalt . 381
22.1.2 Atriopeptin 382
22.1.3 Angiotensin II und das RAAS 383
22.1.4 Aldosteron 385
22.1.5 Adiuretin 386
22.2 Calcium und Phosphat 388
22.2.1 Der Calcium- und Phosphathaushalt . 388
22.2.2 Parathormon 389
22.2.3 Calcitriol 390
22.2.4 Calcitonin 393
23 Wachstum und Fortpflanzung 395
Christian Crillhösl
23.1 Somatotropin 395
23.1.1 Biosynthese des Somatotropins ..... 396
23.1.2 Molekulare und physiologische
Wirkungen 396
23.1.3 Regelkreis des Somatotropins ...... 397
23.1.4 Somatostatin 397
23.1.5 Wege im Körper 397
23.1.6 Abbau von Somatotropin und
Somatomedinen 397
23.2 Schilddrüsenhormone 398
233 Androgene - die männlichen
Sexualhormone 398
23.3.1 Biosynthese der Androgene 398
23.3.2 Molekulare und physiologische
Wirkungen 399
23.3.3 Regelkreis der Androgene - die
Gonadotropine 400
23.3.4 Wege der Androgene im Körper .... 400
23.3.5 Abbau der Androgene 400
23.4 Östrogene und Cestagene - die weiblichen
Sexualhormone 400
23.4.1 Biosynthese von Östrogenen und
Gestagenen 401
23.4.2 Molekulare und physiologische
Wirkungen 401
23.4.3 Regelkreis der Östrogene und
Gestagene - die Gonadotropine 402
23.4.4 Wege der Östrogene und Gestagene im
Körper 403
23.4.5 Abbau der Östrogene und Gestagene . 403
23.4.6 Der weibliche Zyklus 403
23.5 Prolaktin 404
23.5.1 Biosynthese des Prolaktins 405
23.5.2 Molekulare und physiologische
Wirkungen 405
23.5.3 Wege des Prolaktins im Körper 405
23.5.4 Abbau des Prolaktins 405
23.6 Oxytocin 405
23.6.1 Biosynthese des Oxytocins 405
23.6.2 Molekulare und physiologische
Wirkungen 406
23.6.3 Wege des Oxytocins im Körper 406
23.6.4 Abbau des Oxytocins 406
24 Zytokine - die Botenstoffe der Abwehr .. 407
Nadine Schneider
24.1 Einteilung der Zytokine 407
24.2 Grundeigenschaften der Zytokine 407
24.3 Molekulare Wirkung der Zytokine 408
24.4 Die Zytokine der unspezifischen Abwehr.. . 408
24.4.1 Interferon-a und Interferon-ß - die
Typ-1-Interferone 408
24.4.2 Tumornekrosefaktor-a (TNF-a), IL-1
und IL-6 - die Initiatoren der akuten
Phase 408
24.4.3 Chemokine 409
24.4.4 Interleukin-10 410
24.5 Die Zytokine der spezifischen Abwehr 410
24.5.1 Interleukin-2 (IL-2) 410
24.5.2 Interleukin-4 (IL-4) 411
24.5.3 Interferon-y 411
24.5.4 Transforming-Growth-Factor-ß (TGF-
ß) 411
24.5.5 Lymphotoxin (TNF-ß) 411
24.6 Zytokine als Regulatoren der
Abwehrreaktion 411
25 Mediatoren 413
Franziska Blaeschke
25.1 Eikosanoide 413
25.1.1 Prostaglandine und Thromboxane ... 414
25.1.2 Leukotriene 418
25.2 Stickstoffmonoxid (NO) 419
25.2.1 Biosynthese des NO 419
25.2.2 Molekulare und physiologische
Wirkungen 420
25.2.3 „Abbau des NO 420
25.3 Histamin 420
25.3.1 Biosynthese des Histamins 421
25.3.2 Histamin-Rezeptoren 421
25.3.3 Wirkungen des Histamins 421
25.3.4 Sekretionsreiz für die Ausschüttung
von Histamin 422
25.3.5 Abbau von Histamin 422
25.4 Kinine 423
25.4.1 Biosynthese der Kinine 423
25.4.2 Kinin-Rezeptoren 423
25.4.3 Wirkungen der Kinine 423
25.4.4 Sekretionsreiz für die Kinine 423
25.4.5 Abbau der Kinine 424
26 Neurotransmitter 425
Florian Hörn
26.1 Grundlagen der Neurotransmission 425
26.1.1 Die Gemeinsamkeiten der
Neurotransmitter 425
26.1.2 Die Rezeptoren 425
26.1.3 Die Synapsen 426
26.2 Erregende Neurotransmitter 426
26.2.1 Acetylcholin 426
26.2.2 Glutamat 427
26.3 Hemmende Neurotransmitter 428
26.3.1 Glycin 428
26.3.2 GABA 429
26.4 Komplex wirkende Neurotransmitter 429
26.4.1 Noradrenalin 429
26.4.2 Dopamin 430
26.4.3 Serotonin 431
26.4.4 Endogene Opioide 432
V Von der Zelle zum Organismus
27 Zellbiologie 436
Isabelle Moc und Florian Hörn
27 A Die Zellorganellen 436
27.1.1 Zytoplasma und Zytosol 436
27.1.2 Die Organellen 436
27.2 Die Plasmamembran 436
27.2.1 Aufbau der Plasmamembran 436
27.2.2 Aufgaben der Plasmamembran 438
27.2.3 Herkunft der Membranen 438
273 Der Stofftransport 439
27.3.1 Ionen in unseren Zellen 439
27.3.2 Passiver Transport 439
27.3.3 Aktiver Transport 440
27.3.4 Transportproteine 440
27.3.5 Zytosevorgänge 441
27.4 Das Zytoskelett 441
27.4.1 Aktinfilamente 441
27.4.2 Intermediärfilamente 442
27.4.3 Mikrotubuli 443
27.5 Der Zellkern 446
27.5.1 Aufbau des Zellkerns 446
27.5.2 Aufgaben des Zellkerns 446
27.5.3 Der Nukleolus 446
27.5.4 Vermehrung des Zellkerns - die
Mitose 447
27.6 Die Mitochondrien 447
27.6.1 Aufbau der Mitochondrien 447
27.6.2 Aufgaben der Mitochondrien 447
27.6.3 Die Endosymbiontentheorie 448
27.6.4 Vermehrung der Mitochondrien .... 448
27.7 Die Ribosomen 449
27.7.1 Aufbau der Ribosomen 449
27.7.2 Funktion der Ribosomen 449
27.7.3 Biosynthese der Ribosomen 449
27.8 Das Endoplasmatische Retikulum 449
27.8.1 Das glatte ER 449
27.8.2 Das raue ER 450
27.8.3 Herkunft des ER 450
27.9 Der Golgi-Apparat 450
27.9.1 Aufbau des Golgi-Apparates 450
27.9.2 Funktion des Golgi-Apparates 450
27.9.3 Wie entsteht der Golgi-Apparat? .... 451
27.10 Die Lysosomen 451
27.10.1 Aufbau der Lysosomen 451
27.10.2 Funktionen der Lysosomen 451
27.10.3 Wo kommen die Lysosomen her? ... 452
27.11 Die Peroxisomen 452
27.11.1 Aufbau der Peroxisomen 452
27.11.2 Aufgabe der Peroxisomen 452
27.11.3 Wie vermehren sich Peroxisomen? .. 453
27.12 Die Zellkontakte 453
27.12.1 Dichte Kontakte (Tightjunctions) ... 453
27.12.2 Haftkontakte (Desmosomen) 453
27.12.3 Kommunikationskontakte
(Gap Junctions) 454
28 Extrazellulärsubstanz - was zwischen den
Zellen ist 455
Isabelle Moc und Florian Hom
28.1 Die Bindegewebszellen 455
28.2 Die Faserproteine 455
28.2.1 Die Kollagene 455
28.2.2 Das Elastin 457
28.3 Die Glykosaminoglykane 458
28.3.1 Die Hyaluronsäure 458
28.3.2 Die anderen Glykosaminoglykane . . . 458
28.4 Die Glykoproteine 459
28.4.1 Fibronektin 459
28.4.2 Laminin 459
28.5 Das Vitamin C 459
28.5.1 Aufnahme von Vitamin C 460
28.5.2 Radikalfänger Vitamin C 460
28.5.3 Die Vitamin-C-abhängigen Reaktionen 460
28.5.4 Bedarf an Vitamin C 460
29 Die Stoffaufnahme 461
Florian Hörn
29.1 Ernährung 461
29.1.1 Wie viel Nahrung müssen wir zu uns
nehmen? 461
29.1.2 Besonderheiten der Proteine 461
29.1.3 Der Energiegehalt der Nahrung 462
29.1.4 Die essenziellen Nährstoffe 463
29.2 Unser Verdauungstrakt 463
29.2.1 Teller, Mund und Speiseröhre 463
29.2.2 Der Magen 464
29.2.3 Das Duodenum und seine Drüsen .. . 468
29.2.4 Die weiteren Darmabschnitte 471
293 Aufnahme der einzelnen
Nahrungsbestandteile 471
29.3.1 Kohlenhydrate 471
29.3.2 Lipide 473
29.3.3 Proteine 474
29.3.4 Nukleinsäuren 475
29.3.5 Wasser 475
29.3.6 Vitamine 476
29.3.7 Spurenelemente 477
29.3.8 Mengenelemente 477
29.3.9 Wie die Nahrungsstoffe in die
Peripherie gelangen 478
30 Das Blut 479
30.1 Aufgaben des Blutes 479
Silke Berghold und Florian Hörn
30.1.1 Transportfunktionen 479
30.1.2 Die Homöostase 479
30.1.3 Die Blutgerinnung 480
30.1.4 Die Immunabwehr 480
30.2 Das Knochenmark 480
Silke Berghold und Florian Hörn
30.2.1 Aufbau des Knochenmarks 480
30.2.2 Die Stromazellen des Knochenmarks . 480
30.2.3 Stammzellen des Knochenmarks .... 481
303 Die Erythrozyten 481
Silke Berghold
30.3.1 Die Erythropoese 482
30.3.2 Das Erythropoetin 483
30.3.3 Vitamin Bi2 (Cobalamin) 485
30.3.4 Stoffwechsel der Erythrozyten 487
30.3.5 Glutathion - Notarzt der Erythrozyten 489
30.3.6 Abbau der Erythrozyten 491
30.3.7 Das Vitamin E (Tocopherol) 492
30.4 Blutgruppen und Transfusionsbiologie .... 493
Florian Hörn
30.4.1 Die Rolle des Immunsystems 493
30.4.2 Das ABO-System 494
30.4.3 Das Rhesus-System 496
30.4.4 Das Keil-System 498
30.4.5 Die Bluttransfusion 498
30.5 Das Hämoglobin 498
Silke Berghold
30.5.1 Das Hämoglobin-Molekül 498
30.5.2 Hämoglobin-Biosynthese 500
30.5.3 Der Sauerstofftransport 503
30.5.4 Hämoglobin-Abbau 506
30.5.5 Unbrauchbare Hämoglobinformen .. . 508
30.6 Der Eisenstoffwechsel 509
Florian Hörn
30.6.1 Wozu brauchen wir überhaupt Eisen? 509
30.6.2 Die Eisenspeicher unseres Organismus 510
30.6.3 Die Resorption von Eisen im
Dünndarm 510
30.6.4 Transport von Eisen im Blut 511
30.6.5 Der Eisenumsatz unseres Körpers ... 512
30.6.6 Die Eisenausscheidung 512
30.6.7 Vorkommen von Eisen in der Nahrung 512
30.6.8 Regulation der Eisenaufnahme 513
30.6.9 Eisen und die Infektion 513
30.7 Das Blutplasma 515
Florian Hörn
30.7A Zellen, Plasma und Serum 515
30.7.2 Die Plasmaproteine 515
30.7.3 Die Fraktionen der Elektrophorese .. 517
30.7.4 Die anderen Plasmaproteine 521
30.7.5 Der Blutzuckerspiegel 522
30.8 Die Hämostase 523
Florian Hörn
30.8.1 Ein kurzer Überblick scheint von
Nöten 523
30.8.2 Die vaskuläre Reaktion 524
30.8.3 Die Endothelzellen 524
30.8.4 Die Thrombozyten 525
30.8.5 Das plasmatische Gerinnungssystem . 529
30.8.6 Regulation der Hämostase 532
30.8.7 Das fibrinolytische System 534
30.8.8 Das Vitamin K 536
31 Die Leber 539
Isabelle Moc und Florian Hörn
31.1 Anatomie und Histologie 539
31.1.1 Das Leberläppchen 539
31.1.2 Die Blutversorgung 540
31.1.3 Was passiert wo in der Leber? 540
31.1.4 Die Zellen der Leber 541
31.2 Die Leber und der Energiestoffwechsel .... 541
31.2.1 Die Resorptionsphase 541
31.2.2 Die Postresorptionsphase 542
31.2.3 Die Enzymausstattung 543
31.2.4 Was die Leber für sich selbst tut .... 543
31.2.5 Was die Leber für den ganzen
Menschen tut 544
31.3 Der Alkoholstoffwechsel 545
31.3.1 Was ist Alkohol? 545
31.3.2 Die Alkoholaufnahme 545
31.3.3 Der Alkoholmetabolismus 546
31.3.4 Kurzfristige Wirkungen des Alkohols . 546
31.3.5 Langfristige Wirkungen des Alkohols . 547
31.3.6 Der Alkoholtest 548
31.4 Die Leber als Produktionsfabrik 548
31.4.1 Produktion der Plasmaproteine 549
31.4.2 Cholesterin-Biosynthese 549
31.4.3 Produktion von Gallenflüssigkeit .... 549
31.4.4 Herstellung von Hormonen 553
31.4.5 Biosynthese von Kreatin 553
31.5 Speicher und Abwehr 554
31.5.1 Die Leber als Speicherorgan 554
31.5.2 Die Leber und ihre Abwehrfunktion . 554
31.6 Die Leber als Ausscheidungsorgan 554
31.6.1 Die Biotransformation 554
31.6.2 Ausscheidung über die Galle 559
31.6.3 Der Harnstoffzyklus 559
31.7 Leberfunktionsprüfungen 560
31.7.1 Biosyntheseleistungen 560
31.7.2 Ausscheidungsleistungen 560
31.7.3 Zellständige Enzyme 561
32 Die Nieren 563
Paul Ziegler
32.1 Überblick 563
32.1.1 Begriffe 563
32.1.2 Aufbau der Niere 563
32.1.3 Harnbildung 563
32.2 Das Niereninterstitium und die Gefäße .... 564
323 Der Ultrafilter der Glomeruli 565
32.4 Das Tubulussystem 565
32.4.1 Der proximale Tubulus 566
32.4.2 Der dünne Teil der Henle-Schleife ... 567
32.4.3 Der dicke aufsteigende Teil
der Henle-Schleife 567
32.4.4 Der juxtaglomeruläre Apparat 568
32.4.5 Der distale Tubulus 568
32.4.6 Das Sammelrohr 569
32.5 Energieversorgung der Niere 570
32.6 Die endokrinen Aufgaben der Niere 570
32.6.1 Erythropoetin 570
32.6.2 Renin-Angiotensin-Aldosteron-System
(RAAS) 570
32.6.3 Calcitriol 571
32.7 Regulation der Nierenfunktion 571
32.7.1 Bayliss-Effekt 571
32.7.2 Tubuloglomeruläre Rückkopplung ... 571
32.7.3 Renin-Angiotensin-Aldosteron-System 572
32.7.4 Feineinstellung der Urinkonzentration 572
32.8 Der Urin 572
32.8.1 Zusammensetzung des Urins 572
32.9 Die Nieren im Säure-Basen-Haushalt 573
32.9.1 Bicarbonat-Resorption 573
32.9.2 Ammonium-Synthese 573
32.9.3 Die Glukoneogenese der Niere 574
32.9.4 Protonen-Ausscheidung im
Sammelrohr 574
33 Der Säure-Basen-Haushalt 575
Paul Ziegler
33.1 Chemie der Säuren und Basen 575
33.1.1 Der pH-Wert 576
33.1.2 Puffer 577
33.2 Die Puffersysteme des Körpers 578
33.2.1 Kohlensäure-Bicarbonat-Puffersystem 578
33.2.2 Aufrechterhaltung des pH-Werts 579
33.2.3 Nicht-Bicarbonat-Puffer 579
33.2.4 Transport von CO2 im Blut 580
333 Protonenbilanz des Körpers 581
33.4 Messung des Säure-Basen-Status 582
34 Die Muskulatur 584
Michael Pritsch
34.1 Aufbau der Muskulatur 584
34.1.1 Der Skelettmuskel 584
34.1.2 Der Herzmuskel 584
34.1.3 Die glatte Muskulatur 585
34.1.4 Die Proteine des Sarkomers 585
34.2 Der Kontraktionsmechanismus 586
34.2.1 Die Gleitfilament-Theorie 586
34.2.2 Die Kontrolle der Kontraktion 587
34.2.3 Kontraktion ist Chefsache 588
34.2.4 Regeneration des Muskelgewebes ... 589
34.3 Stoffwechsel der Skelettmuskulatur 589
34.3.1 Anaerobe Energiegewinnung 589
34.3.2 Aerobe (oxidative) Energiegewinnung 591
34.3.3 Skelettmuskeltypen 591
34.4 Stoffwechsel der Herzmuskulatur 592
35 Das Immunsystem 593
Nadine Schneider
35.1 Die Bestandteile der Abwehr 593
35.2 Wie sich unser Körper vor unerwünschten
Gästen schützt 593
35.2.1 Die ersten Barrieren unseres
Immunsystems 593
35.2.2 Der Kampftrupp in der zweiten Linie:
Natürliche Resistenz und
Immunsystem 595
35.3 Leukozyten - die Zellen der Abwehr 596
35.3.1 Die Zellen der myeloischen Reihe ... 597
35.3.2 Die Zellen der lymphatischen Reihe . . 599
35.3.3 B- und T-Zell-Rezeptoren (BCR und
TCR) - Steckbriefe des Immunsystems 601
35.3.4 Organisation der Gene für die
Antigenrezeptoren der Lymphozyten . 603
35.3.5 Die MHC-Moleküle 605
35.3.6 Wie zytotoxische T-Zellen und NK-
Zellen ihre Zielzellen töten 609
35.3.7 Autoreaktive Lymphozyten und
Lymphozyten mit defekten Rezeptoren
werden eliminiert 609
35.4 Der humorale Anteil der Abwehr 610
35.4.1 Antikörper 610
35.4.2 Allergie 614
35.4.3 T-B-Zell-Interaktion 615
35.4.4 Das Komplementsystem 617
35.4.5 Akute-Phase-Proteine 620
Literaturverzeichnis 622
Sachverzeichnis 624
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