Biochemie: 67 Tabellen
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Thieme
2012
|
| Ausgabe: | 3., vollst. überarb. und erw. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Duale Reihe
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVI, 846 S. zahlr. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783131253538 |
Internformat
MARC
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|---|---|
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V
Inhalt
Teil A Energiestoff-
wechsel
1 Der Energiestoffwechsel im
Überblick................................... 3
J. Rassow
1.1 Worum geht es in diesem Kapitel?............. 3
1.2 Woher stammt die Energie für Lebenspro-
zesse? ............................................ 3
1.2.1 Die Bedeutung der energetischen Kopplung . 3
1.2.2 Die Bedeutung des ATP als Energieträger ... 4
Wo im ATP steckt die Energie?............... 5
Warum wird bei der Hydrolyse von ATP
Energie freigesetzt? ....................... 6
1.3 Wie entsteht ATP?............................ 6
1.4 Woher stammt die Energie für die
ATP-Synthese?............................... 7
1.4.1 Ein Protonenfluss als Energiequelle der ATP-
Synthase ................................... 8
1.4.2 Die Atmungskette als Protonenpumpe....... 8
1.4.3 Die Herkunft der Elektronen der Atmungs-
kette ....................................... 9
Herkunft des Sauerstoffs.................... 9
Herkunft der Elektronen..................... 9
2 Biochemisch relevante
Stoffklassen - eine erste
Einführung ................................. 11
J. Rassow
2.1 Aminosäuren, Peptide und Proteine........... 11
2.2 Kohlenhydrate............................... 12
2.3 Lipide und Fettsäuren....................... 13
2.4 Weitere Stoffklassen ....................... 15
3 Triebkraft und Geschwindigkeit
biochemischer Reaktionen............... 16
j. Rassow
3.1 Die Triebkraft biochemischer Reaktionen .... 16
3.1.1 Die Bedeutung der Freien Energie ........... 17
3.1.2 Die Bedeutung des chemischen Gleichge-
wichts ......................................... 17
3.1.3 Was geschieht bei Annäherung an das che-
mische Gleichgewicht mit der Freien Energie? 20
3.1.4 Die Bedeutung der Entropie.................. 20
3.2 Die Geschwindigkeit biochemischer
Reaktionen ................................. 21
3.2.1 Prinzipien der chemischen Reaktionskinetik . 21
3.2.2 Enzyme als Katalysatoren biochemischer
Reaktionen ................................. 22
Die Funktion der Enzyme..................... 22
Die Bedeutung der katalytischen Zentren ... 23
Klassifizierung von Enzymen ................ 24
3.2.3 Enzymkinetik ................................ 24
Die maximale Reaktionsgeschwindigkeit vmax 24
Die Michaelis-Menten-Konstante Km........... 26
Die Michaelis-Menten-Gleichung.............. 27
Das Lineweaver-Burk-Diagramm................ 28
Die katalytische Aktivität.................. 28
Die Wechselzahl............................. 28
Enzymhemmung ............................... 29
Allosterische Effekte....................... 32
4 Die molekulare Struktur der
wichtigsten Nahrungsstoffe:
Kohlenhydrate, Triacylglycerine
und Aminosäuren............................. 34
J. Rassow
4.1 Kurzübersicht ............................ 34
4.2 Kohlenhydrate................................ 34
4.2.1 Chemie der Kohlenhydrate..................... 34
Monosaccharide.............................. 34
Di-, Oligo- und Polysaccharide ............. 39
Verbindungen von Kohlenhydraten mit
Peptiden und Proteinen...................... 41
4.2.2 Funktion der Kohlenhydrate im Energiestoff-
wechsel ........................................... 43
4.3 Triacylglycerine (TAG)....................... 44
4.3.1 Struktur..................................... 44
4.3.2 Funktion der TAG im Energiestoffwechsel ... 49
4.4 Aminosäuren.................................. 50
4.4.1 Grundstruktur und Eigenschaften........... 50
4.4.2 Die proteinogenen Aminosäuren ............... 52
Die charakteristischen Aminosäurereste und
ihre biochemische Relevanz ................. 52
Nicht essenzielle und essenzielle proteinogene
Aminosäuren................................. 57
4.4.3 Der Sonderfall Selenocystein.............. 58
4.4.4 Nicht proteinogene Aminosäuren............... 58
4.4.5 Funktion im Energiestoffwechsel........... 59
5 Die wichtigsten biochemischen
Funktionsträger: Proteine................... 62
J. Rassow
5.1 Grundlagen................................... 62
5.2 Die Peptidbindung............................ 62
5.3 Proteinstrukturen............................ 63
5.3.1 Primärstruktur .............................. 64
5.3.2 Sekundärstruktur............................. 64
Grundlagen.................................. 64
cx-Helix ................................... 65
ß-Faltblatt................................. 66
Schleife ................................... 67
5.3.3 Tertiär- und Quartärstruktur................. 67
Stabilisierung der Tertiärstruktur.......... 67
6 Abbau der Kohlenhydrate zu
Pyruvat bzw. Lactat .....................
J. Rassow
6.1 Kurze Einführung .........................
6.2 Die Glykolyse ............................
6.2.1 Grundlagen................................
6.2.2 Die einzelnen Reaktionsschritte der Glykolyse
Abschnitt 1 .............................
Abschnitt 2..............................
Energiebilanz ...........................
Reversible und irreversible Schritte.....
Was wird aus dem Pyruvat?................
6.2.3 Die Regulation der Glykolyse .............
Schlüsselenzyme..........................
Bedeutung und Regulation von Hexokinase
und Glucokinase..........................
Bedeutung und Regulation der Phospho-
fructokinase-1...........................
Regulation der Pyruvat-Kinase............
6.3 Reduktion und Oxidation von Pyruvat.......
6.3.1 Reduktion von Pyruvat zu Lactat (Lactat-
gärung) .................................
Funktion ................................
Die Lactat-Dehydrogenase (LDH) ..........
Der weitere Abbau des Lactats............
6.3.2 Oxidativer Abbau von Pyruvat .............
6.4 Abbau von Glykogen .......................
6.4.1 Einführung ...............................
6.4.2 Der Glykogenabbau ........................
Abbau an freien Glykogen-Enden...........
Abbau an Verzweigungsstellen.............
6.4.3 Die Regulation des Glykogenabbaus.........
6.5 Abbau der Stärke..........................
6.6 Abbau der Fructose .......................
6.7 Abbau der Galaktose ......................
7 Oxidativer Abbau von Pyruvat: Die
Reaktionen der Pyruvat-
Dehydrogenase und des
Citratzyklus ............................
J. Rassow
7.1 Einführung.............................
7.2 Die Pyruvat-Dehydrogenase (PDH)
7.2.1 Grundlagen.............................
7.2.2 Der Aufbau der Pyruvat-Dehydrogenase
7.2.3 Die einzelnen Reaktionsschritte...........
Bilanz.....................
7.2.4 Die Regulation der Pyruvat-Dehydrogenase
7.3 Der Citratzyklus ...................
7.3.1 Grundlagen..................
Funktionen des Citratzyklus
Die Substratspezifität der Dehydrogenasen:
ein Schlüssel zum Verständnis des Citrat-
Zyklus .................
7.3.2 Die einzelnen Reaktionsschritte
7.3.3 Energieausbeute des Citratzyklus....
7.3.4 Regulation des Citratzyklus 113
70 7.3.5 Auffüllung des Citratzyklus: Anaplerotische
Reaktionen 114
70 70 8 Abbau von Triacylglycerinen und
70 Ketonkörpern 116
70 J. Rassow
71 73 8.1 Grundlagen 116
77 8.2 Physiologische Bedeutung 116
77 8.2.1 Triacylglycerine (TAG) 116
78 Speicheroi te der TAG 117
79 TAG im Vergleich mit Glykogen 118
79 8.2.2 Ketonkörper 118
8.3 Hydrolyse von Triacylglycerinen durch Lipasen 118
80 8.4 Was wird aus den Hydrolyseprodukten
Glycerin und Fettsäuren? 121
81 8.4.1 Abbau von Glycerin 121
84 8.4.2 Abbau der Fett säuren (ß Oxidation) 122
85 Grundlagen 122
Import der Fettsäuren in die Mitochondrion . 123
85 ß-Oxidation gesättigter, geradzahliger Irtt-
85 säuren 124
86 ß-Oxidation ungesättigter Fettsäuren 127
87 ß-Oxidation ungeradzahligei Fettsäuren .... 127
87 ß-Oxidation in Peroxisomen 128
87 Energiebilanz der mitochondrialen
87 ß-Oxidation 129
88 Regulation der ß-Oxidation 130
88 8.5 Abbau von Ketonkörpern 130
89
90 9 Abbau von Proteinen und
91 91 Aminosäuren 136
93 J. Rassow
9.1 Grundlagen 136
9.2 Transport von Stickstoff im Blut: Alanin,
Glutamin und Harnstoff 136
9.3 Der Harnstoffzyklus 139
97 9.3.1 Grundlagen 139
9.3.2 Die einzelnen Reaktionsschritte 140
9.3.3 Energiebilanz 143
97 9.3.4 Was wird aus dem Fumarat? 143
98 9.3.5 Regulation des Harnstoffzyklus 143
98 9.4 Ammoniak im Stoffwechsel 143
98 9.4.1 Bildung von Ammoniak 143
100 9.4.2 Entgiftung von Ammoniak 145
102 9.5 Abspaltung von Aminogruppen durch
102 Transaminierung und Desaminierung 146
103 9.5.1 Transaminierung 146
103 9.5.2 Desaminierung 148
103 Oxidative Desaminierung von Glutamat .... 148
Hydrolytische Desaminierung von Glutamin
und Asparagin 149
104 Eliminierende Desaminierung von Serin,
106 Threonin und Cystein 149
113
9.6 Wege des Kohlenstoffs im Abbau der Amino-
säuren ......................................... 150
9.6.1 Grundlagen: glucogene und ketogene Amino-
säuren ......................................... 150
Abbau zu Pyruvat und Metaboliten des
Citratzyklus................................ 150
Abbau zu Acetyl-CoA......................... 150
9.6.2 Abbau der einzelnen Aminosäuren.............. 151
9.7 Wichtige Produkte des Aminosäureabbaus .. 157
9.7.1 Aminosäure-Abbauprodukte mit Mediator-
funktion: Biogene Amine......................... 157
9.7.2 Stickstoffmonoxid (NO) als Abbauprodukt des
Arginins.................................... 157
9.7.3 S-Adenosylmethionin als Überträger von
Methylgruppen............................... 158
9.7.4 Aminosäuren als Vorstufen weiterer
Synthesen .................................. 160
10 ATP-Synthese durch oxidative
Phosphorylierung............................ 161
J. Rassow
10.1 Einführung: Mechanismen der ATP-Synthese
im Stoffwechsel ............................ 161
10.2 Die ATP-Synthase ............................ 161
10.2.1 Aufbau...................................... 161
10.2.2 Funktionsweise.............................. 163
10.2.3 Triebkraft der ATP-Synthase ................ 163
10.3 Die Atmungskette ........................... 163
10.3.1 Einführung ................................. 163
10.3.2 Die Komponenten der Atmungskette........ 166
Komplex l .................................. 166
Das Coenzym Ubichinon ...................... 168
Komplex 11.................................. 168
Die ETF-Ubichinon-Oxidoreduktase............ 169
Die Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase.... 170
Komplex 111 und der Q-Zyklus................ 170
Cytochrom c................................. 171
Komplex IV.................................. 172
10.3.3 Die Redoxpotenziale der Atmungskette.... 173
10.3.4 Regulation der Aktivität der Atmungskette .. 174
10.4 Import und Export von Metaboliten über die
Mitochondrienmembran ....................... 174
10.5 Transport von Reduktionsäquivalenten über
die mitochondriale Innenmembran............. 175
10.5.1 Glycerin-3-phosphat Shuttle................. 176
10.5.2 Malat-Aspartat-Shuttle...................... 176
10.5.3 Vergleich beider Shuttle-Systeme............ 176
10.6 Entkoppler des OXPHOS-Systems............... 177
10.6.1 Der physiologische Entkoppler Thermogenin 177
10.6.2 Toxische Entkoppler......................... 177
10.7 Angeborene Defekte des OXPHOS-Systems . 178
10.8 Bakterielle Atmungsketten .................. 178
11 Ernährung und Verdauung................ 180
J. Rassow
11.1 Einführung............................. 180
11.2 Ernährung.............................. 180
11.2.1 Zusammensetzung der Nahrung............ 180
11.2.2 Parenterale Ernährung.................. 185
11.2.3 Energiegehalt der Nahrung.............. 185
Der tägliche Energieumsatz............. 185
Bestimmung des Energiegehalts der Nahrung 186
11.3 Verdauung.............................. 187
11.3.1 Überblick.............................. 187
11.3.2 Die Verdauungssekrete.................. 188
Speichel............................... 189
Magensaft.............................. 190
Pankreassekret......................... 193
Galle.................................. 195
Dünndarmsekret......................... 199
11.3.3 Verdauung der Nahrungsbestandteile....... 199
12 Speicherung und Bereitstellung
von Kohlenhydraten..................... 200
J. Rassow
12.1 Aufnahme der Kohlenhydrate aus der
Nahrung................................ 200
12.1.1 Wichtige Kohlenhydrate in der Nahrung .... 200
12.1.2 Verdauung der Kohlenhydrate ................. 200
a-Amylase in Speichel und Pankreassaft .... 200
Enzyme im Bürstensaum der Enterozyten ... 200
12.1.3 Resorption der Kohlenhydrate im Darm .... 202
12.1.4 Transport in Hepatozyten .................... 203
12.1.5 Transport der Glucose in die Zellen extra-
hepatischer Gewebe......................... 203
Transport in Skelettmuskel- und Fettzellen .. 203
Transport in die Zellen des ZNS und in
Erythrozyten........................... 204
Rückresorption der Glucose in den Nieren-
tubuluszellen ............................... 204
12.2 Glykogensynthese....................... 205
12.2.1 Mechanismus der Glykogensynthese......... 205
Einbau von Glucose in Glykogenmoleküle ... 205
Neubildung von Glykogen................ 207
12.2.2 Regulation der Glykogensynthese........ 210
Regulation bei steigendem Bedarf an Glucose 210
Regulation bei Überangebot an Glucose.... 210
12.3 Gluconeogenese......................... 212
12.3.1 Funktion der Gluconeogenese im Stoffwechsel 212
12.3.2 Ort der Gluconeogenese ...................... 212
12.3.3 Mechanismus der Gluconeogenese......... 213
Reaktionsschritte ........................... 214
Energiebilanz ............................... 217
12.3.4 Ausgangsstoffe der Gluconeogenese...... 217
12.3.5 Regulation der Gluconeogenese ............... 218
Allosterische Regulation............... 219
Hormonelle Regulation ....................... 219
13 Die Bereitstellung von Fettsäuren,
Triacylglycerinen und
Ketonkörpern
J. Rassow
13.1 Überblick................................
13.2 Aufnahme der Lipide aus der Nahrung......
13.2.1 Verdauung der Lipide.....................
13.2.2 Resorption der Lipid-Hydrolyseprodukte ....
13.3 Fettsäuresynthese..........................
13.3.1 Bereitstellung von Acetyl-CoA............
13.3.2 Mechanismus der Fettsäuresynthese........
Prinzip..................................
Die Acetyl-CoA-Carboxylase als Schritt-
macherenzym der Fettsäuresynthese........
Der Reaktionszyklus der Fettsäuresynthese ..
Freisetzung der synthetisierten Fettsäure ...
Energiebilanz ...........................
Physiologische Funktionen der Fettsäuren . ..
13.3.3 Regulation der Fettsäuresynthese.........
13.3.4 Bildung ungesättigter Fettsäuren ........
13.4 Woher stammt das NADPH für die Fett-
säuresynthese? .................................
13.4.1 Das Malat-Enzym als Quelle von NADPH für
die Fettsäuresynthese....................
13.4.2 Der Pentosephosphatweg ..................
Grundlagen...............................
Abschnitte des Pentosephosphatwegs.......
Reaktionsschritte des Pentosephosphatwegs .
Regulation...............................
13.5 Lipogenese: Biosynthese der Triacylglycerine
(TAG)....................................
13.5.1 Reaktionsschritte der TAG-Synthese.......
13.5.2 Regulation der TAG-Synthese..............
13.6 Ketonkörpersynthese (Ketogenese) ........
13.6.1 Grundlagen...............................
13.6.2 Die Reaktionen der Ketonkörpersynthese ...
13.7 Lipoproteine: Transport von Lipiden im Blut .
13.7.1 Aufbau und Einteilung....................
13.7.2 Der Stoffwechsel der Lipoproteine........
Chylomikronen............................
VLDL (Very low Density Lipoproteins).....
LDL (Low Density Lipoproteins)...........
HDL (High Density Lipoproteins) .........
14 Proteine als Nahrungsmittel .............
]. Rassow
14.1 Verdauung der Proteine...................
14.1.1 Hydrolyse der Proteine durch Proteasen
14.1.2 Resorption der Hydrolyseprodukte.........
14.2 Proteasen und ihre Reaktionsmechanismen
14.2.1 Vorkommen und Aufgaben der Proteasen
14.2.2 Reaktionsmechanismen...................
Serin-Proteasen...................
Metall-abhängige Proteasen ..............
14.2.3 Proteaseinhibitoren __
221
15 Regulation des
Energiestoffwechsels
J. Rassow
258
15.1
221 15.2
221
221 15.3
223 15.4
225 15.5
226 15.6
226
226 15.7
227 15.7.1
228
230 15.7.2
231
231
231 16
233
234 16.1
16.1.1
234 16.1.2
235
235
235 16.1.3
236 16.2
239 16.2.1
16.2.2
239 16.2.3
239 16.2.4
241 16.2.5
242 16.3
242 16.3.1
242 16.3.2
243 16.3.3
243 16.3.4
243 16.3.5
243 16.3.6
245 16.3.7
246 16.3.8
248 16.3.9
252 17
252 17.1
252 17.1.1
253 17.1.2
255 17.2
255 17.2.1
255 17.2.2
255 17.2.3
256 17.2.4
256 17.2.5
17.2.6
17.2.7
Einführung..................................
Regulation bei kurzfristig erhöhtem Energie-
bedarf .....................................
Regulation bei Ausdauerleistungen
Regulation bei Nahrungsmangel
Regulation im Anschluss an eine Mahlzeit
Schlüsselenzyme des
Energiestoffwechsels
Zentrale Kontrollpunkte in der Regulation des
Energiestoffwechsels
Die Koordination des Fnergiestoffwechsels in
den peripheren Organen......................
Die Regulation des Hungergefühls ...........
I.eptin ....................................
258
258
259
261
264
266
269
269
¿70
270
Vitamine
K. Hauser
Grundlagen...............
Vitaminbedarf............
Vitaminosen .............
Hypo- und Avitaminosen .
Hypervitaminosen ........
Einteilung der Vitamine ..
Fettlösliche Vitamine ....
Retinol - Vitamin A......
Calciferole ֊ Vitamin D ..
Tocopherol - Vitamin E ..
Vitaminosen .............
Phyllochinon ֊ Vitamin K
Wasserlösliche Vitamine .
Thiamin - Vitamin B) . . ..
Riboflavin - Vitamin B2 ..
Niacin ..................
Pyridoxin - Vitamin B6 ..
Pantothensäure...........
Folsäure.................
Cobalamin ֊ Vitamin B]2 .
Biotin...................
Ascorbinsäure - Vitamin C
273
273
273
273
273
275
275
275
275
278
279
281
281
283
283
285
287
289
291
292
297
300
301
Spurenelemente ........................ 304
K. Hauser
Grundlagen............................. 304
Einteilung der Spurenelemente.......... 304
Bedarf an Spurenelementen ............. 305
Die einzelnen Spurenelemente........... 305
Eisen ................................. 305
Magnesium.............................. 309
Kupfer................................. 310
Zink................................... 311
Mangan................................. 313
Cobalt ................................ 313
Schwefel .............................. 314
Inhalt
IX
17.2.8 Fluor .......................................... 314
17.2.9 lod............................................. 315
17.2.10 Selen ......................................... 315
17.2.11 Molybdän ...................................... 316
17.2.12 Chrom.......................................... 316
17.2.13 Cadmium, Blei, Quecksilber..................... 316
Teil В Zellbiologie
1 Einführung ................................ 321
J. Rassow
1.1 Einführung................................. 321
2 Aufbau der Zelle........................... 323
K. Hauser
2.1 Überblick.................................. 323
2.2 Aufbau der Prokaryontenzelle............... 323
2.3 Aufbau der Eukaryontenzelle................ 324
2.3.1 Besonderheiten in mehrzelligen Organismen 325
2.3.2 Vorteile der Kompartimentierung............ 325
2.4 Fraktionierung von Zellen.................. 325
3 Aufbau und Synthese biologischer
Membranen................................. 328
K. Hauser
3.1 Überblick.................................. 328
3.2 Membranlipide.............................. 329
3.2.1 Das Grundprinzip: Die Lipiddoppelschicht... 329
3.2.2 Struktur und Verteilung.................... 329
Phospholipide............................. 329
Glykolipide .............................. 331
Cholesterin .............................. 332
3.2.3 Biosynthese................................ 333
Glycerophospholipide...................... 333
Sphingolipide ............................ 336
Cholesterin .............................. 336
3.2.4 Abbau ..................................... 339
Glycerophospholipide...................... 339
Sphingolipide ............................ 340
Cholesterin .............................. 340
3.2.5 Biosynthese von Membranen ............... 340
3.2.6 Membranfluidität........................... 341
3.3 Membranproteine............................ 341
3.3.1 Aufbau..................................... 341
Integrale Membranproteine................. 341
Periphere Membranproteine................. 342
3.3.2 Funktion .................................. 342
3.4 Kohlenhydrate.............................. 343
3.4.1 Struktur................................... 343
N֊Glyko$ylierung.......................... 343
O-Glykosylierung.......................... 344
3.4.2 Funktion .................................. 345
4 Funktion biologischer
Membranen ................................. 346
K. Hauser
4.1 Vielfalt der Membranfunktion............... 346
4.2 Transport.................................. 346
4.2.1 Passiver und aktiver Transport............. 346
Passiver Transport ........................ 346
Aktiver Transport.......................... 347
4.2.2 Transportproteine in Membranen............. 348
Ionenkanäle................................ 348
Porine .................................... 348
Transporter................................ 348
4.2.3 Transport mithilfe von Membranvesikeln ... 350
Endozytose ................................ 351
Exozytose ................................. 353
Transzytose................................ 353
Autophagozytose ........................... 353
Vesikelfluss innerhalb der Zelle .......... 354
43 Signalvermittlung.......................... 354
4.4 Vermittlung von Zell-Zell-Kontakten........ 354
4.4.1 Tight Junctions............................ 354
4.4.2 Adhäsionsverbindungen...................... 354
4.4.3 Desmosomen ................................ 355
4.4.4 Hemidesmosomen............................. 355
4.4.5 Fokaladhäsionen............................ 356
4.4.6 Gap Junctions.............................. 356
5 Zellorganellen............................. 358
K. Hauser
5.1 Einführung............................... 358
5.2 Zytosol und Zytoplasma..................... 358
5.3 Zellkern................................... 358
5.3.1 Aufbau..................................... 359
Die Kernhülle ............................. 359
Die Kernporen ............................. 359
Der Nukleolus.............................. 360
5.3.2 Funktion .................................. 361
Informationsspeicherung und DNA-Synthese 361
RNA-Synthese............................... 361
NAD+-Synthese.............................. 362
Zusammenbau der ribosomalen Unter-
einheiten ................................. 362
5.4 Mitochondrien ............................. 362
5.4.1 Aufbau..................................... 362
Endosymbiontentheorie...................... 363
5.4.2 Funktion .................................. 363
Innere Mitochondrienmembran ............... 363
Mitochondriale Matrix...................... 365
5.4.3 Proteintransport ins Mitochondrium....... 365
5.5 Endoplasmatisches Retikulum................ 366
5.5.1 Aufbau..................................... 366
5.5.2 Funktion................................... 366
Raues ER................................... 366
Glattes ER................................. 367
5.6 Golgi-Apparat............................ 368
5.6.1 Aufbau..................................... 368
Inhalt
5.6.2
5.7
5.7.1
5.7.2
5.7.3
5.8
5.8.1
5.8.2
5.8.3
5.9
5.9.1
5.9.2
5.9.3
6
6.1
6.2
6.2.1
6.2.2
6.3
6.3.1
6.3.2
6.3.3
6.4
6.4.1
6.4.2
7
7.1
7.2
7.2.1
7.2.2
7.2.3
7.2.4
Funktion .....................’IL’l’’
Glykosylierung von Proteinen und Membian-
lipiden.................................
Proteinsortierung.........................
Lysosomen.................................
Aufbau....................................
Funktion .................................
Biogenese ................................
Peroxisomen...............................
Aufbau....................................
Funktion .................................
Biogenese ................................
Proteasom.................................
Aufbau....................................
Funktion .................................
Das Ubiquitinsystem ......................
Zytoskelett
K. Hauser
Überblick.................................
Mikrofilamente............................
Aufbau....................................
Funktion .................................
Mikrotubuli...............................
Aufbau....................................
Funktion .................................
Formgebung ...............................
Transport.................................
Komplexe Mikrotubulistrukturen............
Zentriolen und Basalkörper................
Kinozilien und Flagellen..................
Kernteilungsspindel ......................
Intermediärfilamente......................
Aufbau....................................
Funktion .................................
Keratinfilamente..........................
Neurofilamente............................
Vimentinfilamente.........................
Laminfilamente............................
Extrazelluläre Matrix ....................
K. Hauser
Überblick.................................
Komponenten der extrazellulären Matrix ....
Kollagen..................................
Struktur..................................
Biosynthese...............................
Elastin...................................
Glykosaminoglykane .......................
Aufbau....................................
Biosynthese ..............................
Abbau ....................................
Funktion ..........................
Proteoglykane.............................
Aggrecan.................................
Decorin ......................
Perlecan............
368 7.2.5
368
368 7.3
370 7.4
370 7.4.1
371 7.4.2
372 7.5
372
372
372
373
373
373
374
374
376 1
1.1
376 1.2
376 1.3
376 1.3.1
377 1.3.2
378
378
380 1.3.3
380 1.3.4
380 1.3.5
381 1.4
381 1.4.1
382
383
383
383
384
384
385 1.4.2
385
385 1.4.3
386
386
386
387 387 2
388 2.1
391 2.2
392 2.2.1
392 2.2.2
394 2.3
394 2.3.1
394 2.3.2
394 2.4
395
395
395
Nicht kollagéné Glykoproteine ................ 396
Fibronektin................................... 396
Laminin....................................... 397
Abbau der extrazellulären Matrix.............. 397
Extrazelluläre Matrix des Knochens ........... 398
Anorganische Matrix .......................... 398
Organische Matrix ............................ 398
Extrazelluläre Matrix des Knorpels............ 398
Teil C Zellzyklus und
molekulare
Genetik
R. Netzker
Nukleotide 401
Einführung................................. 401
Aufbau der Nukleotide....................... 401
Funktionen der Nukleotide 403
Energieträger .............................. 403
Synthesevorstufen .......................... 404
Bausteine von DNA und KNA .................. 404
Vorstufen weiterer Synthesen................ 405
Bestandteil von Coenzymen .................. 405
Signalmoleküle.............................. 405
Allosterische Effektoren.................... 405
Stoffwechsel der Nukleotide................. 406
Stoffwechsel der Purinnukleotide............ 406
De-novo-Synthese der Purinnukleotide...... 406
Energiebilanz und Regulation der De-novo-
Synthese ................................... 407
Abbau der Purinnukleotide................... 409
Wiederverwertung der Purine (Salvage Path-
way)........................................ 411
Stoffwechsel der Pyrimidinnukleotide...... 411
Synthese der Pyrimidinnukleotide............ 411
Abbau der Pyrimidinnukleotide............... 413
Synthese von Desoxyribonukleotiden aus
Ribonukleotiden............................. 413
Desoxyribonukleotide mit den Basen Adenin,
Guanin und Cytosin.......................... 413
Desoxyribonukleotide mit der Base Thymin . 415
Nukleinsäuren (Polynukleotide) .. 417
Grundlagen.............................. 417
DNA..................................... 419
Die DNA-Doppelhelix..................... 419
Die Verpackung der DNA.................. 420
RNA.................................... 421
Struktur................................ 421
Typen der RNA........................... 422
Das humane Genom........................ 422
Inhalt
3 Einführung in die 5.5 Proteinfaltung 466
Molekularbiologie 423 5.5.1 Motor und Ablauf der Proteinfaltung 466
3.1 Grundbegriffe 423 5.5.2 An der Proteinfaltung beteiligte Proteine .... 467
3.2 Zentrales Dogma der Molekularbiologie .... 423 Chaperone 467
Faltungshelferenzyme 469
5.6 Cotranslationaler Proteintransport in das
4 Replikation der DNA 425 endoplasmatische Retikulum 470
4.1 Einführung 425 5.7 Co- und posttranslationale Modifikation von
4.2 Ablauf der Replikation 425 Proteinen 470
4.2.1 Überblick 425
4.2.2 Erkennung der Replikationsstartstelle(n) und 6 Gentechnik und Nachweis bzw.
Strangtrennung 426 Analyse von Nukleinsäuren 473
4.2.3 Synthese des Primers 427
4.2.4 DNA-Synthese 427 6.1 Einführung 473
Prinzip 427 6.2 Die Werkzeuge 474
Reaktionsmechanismus 428 6.2.1 Plasmide 474
4.2.5 Ligation der Okazaki-Fragmente 429 Natürliche Funktion 474
4.2.6 Replikation eukaryontischer Chromosomen- Anwendung 476
Enden 430 6.2.2 Restriktionsendonukleasen 476
4.3 Hemmstoffe der Replikation 431 Natürliche Funktion und Eigenschaften 476
Anwendung in der Gentechnik 477
6.2.3 Reverse Transkriptase 477
5 Genexpression 432 Natürliche Funktion und Eigenschaften 477
5.1 Überblick 432 Anwendung in der Gentechnik 478
5.2 Transkription 433 6.2.4 Weitere Enzyme 478
5.2.1 Die Transkriptionsprodukte: die ver- 6.3 Methodik der Gentechnik: Klonierung 478
schiedenen RNA-Typen 433 6.3.1 Werkzeuge 478
Kodierende RNA-Typen 433 Spender-DNA 478
Nicht kodierende RNA-Typen 434 Klonierungsvektoren 478
5.2.2 Die Transkriptionsenzyme: RNA-Polymerasen 437 Restriktionsendonukleasen und DNA-Ligasen 479
Prokaryontische RNA-Polymerase 437 Empfängerzellen 480
Eukaryontische RNA-Polymerasen 437 6.3.2 DNA-Transfermethoden 480
5.2.3 Ablauf der Transkription 438 DNA-Transfer in Bakterien 480
Ablauf der Transkription bei Prokaryonten .. 438 DNA-Transfer in Eukaryonten: Transfektion .. 481
Ablauf der Transkription bei Eukaryonten ... 440 6.3.3 Ablauf einer Klonierung 481
5.2.4 Regulation der Transkription 442 6.3.4 Einsatzgebiete 481
Regulation der Transkription prokaryontischer 6.4 Nachweis und Analyse von Nukleinsäuren .. . 482
Gene 443 6.4.1 Polymerasekettenreaktion (PCR) 482
Regulation der Transkription eukaryontischer 6.4.2 Reverse Transkriptions-Polymeraseketten-
Gene 446 reaktion (RT-PCR) 484
5.2.5 Hemmstoffe der Transkription 449 6.4.3 Agarose- und Polyacrylamid-Gelelektro-
5.3 Entstehung und Nachbearbeitung der mRNA 449 phorese 484
5.3.1 Prozessierung der hnRNA 450 6.4.4 Blot-Hybridisierung 485
Capping 450 Southern-Blot 485
Splicing 450 Northern-Blot 486
Polyadenylierung 453 Western-Blot 486
5.3.2 RNA-Editing 453 6.4.5 Restriktions-Fragment-Längen-Polymorphis-
A-zu-I-RNA-Editing 454 mus (RFLP) 486
C-zu-U-Editing 454 6.4.6 DNA-Profilanalyse (Genetischer Fingerab-
5.4 Translation 455 druck) 487
5.4.1 Der genetische Code 455 Grundlagen 487
5.4.2 Beladung der tRNAs mit Aminosäuren 456 Verfahren zur DNA-Profilanalyse 488
5.4.3 Ablauf der Translation 457 6.4.7 DNA-Sequenzierung 488
Initiation 458 RNA֊lnterferenz 490
Elongation 460 6.4.8 Knock-out-Tiere und transgene Tiere 490
Termination 462
5.4.4 Hemmstoffe der Translation 462
Posttranskriptionelle und translationale
Regulation durch kleine RNA 464
7 Mutationen und DNA-Reparatur
7.1 Mutationen...............................
7.1.1 Mutationsformen .........................
Genommutation............................
Chromosomenmutation......................
Gen- und Punktmutation...................
7.1.2 Entstehung von Mutationen................
Mechanismen endogener DNA-Schäden ....
Mechanismen exogener DNA-Schäden.........
7.2 Reparatur der DNA-Schäden ...............
7.2.1 Direkte Reparatur........................
Photoreaktivierung.......................
Reparatur von Alkylschäden...............
7.2.2 Basen-Exzisionsreparatur.................
7.2.3 Nukleotid-Exzisionsreparatur.............
7.3 Kontrolle der Replikationsgenauigkeit und
Fehlpaarungsreparatur (Mismatch-Reparatur)
7.4 Reparatur von Doppelstrangbrüchen........
8 Der Zellzyklus...........................
8.1 Ablauf ..................................
8.2 Regulation...............................
8.2.1 Kontrollpunkte im Zellzyklus ............
8.2.2 Komponenten des Zellzyklus-Kontrollsystems
8.2.3 Steuerung der Phasenübergänge bzw. der S-
Phase ...................................
Steuerung des Gl/S-Übergangs.............
Kontrolle der S-Phase ...................
Steuerung des G2/M-Übergangs.............
9 Die Apoptose ............................
9.1 Einführung...............................
9.2 Bedeutung der Apoptose...................
9.3 Komponenten des Apoptose-Apparates.......
9.3.1 Caspasen.................................
9.3.2 Proteine der Bcl-2-Familie...............
9.3.3 Inhibitors of Apoptosis Proteins (IAPs)..
9.4 Auslösung der Apoptose...................
9.4.1 Extrinsischer Signal weg..................
9.4.2 Intrinsischer Signalweg..................
9.4.3 Granzym/Perforin-Weg.....................
9.5 Wirkung der Effektor-Caspasen ...........
9.6 Fehlregulationen der Apoptose............
10 Molekulare Onkologie.....................
10.1 Einführung...................
10.2 Tumorentstehung (Kanzerogenese)
10.2.1 Somatische Mutationen als Auslöser der
Transformation......................
Protoonkogene................
Mutation von Protoonkogenen zu Onkogenen
Tumorsuppressorgene.................
10.2.2 Die Bedeutung regulatorischer RNA für die
Tumorentstehung..............
492 10.2.3
492
492
492 10.2.4
492 10.3
493
494 10.3.1
494 10.3.2
495 10.4
496 10.4.1
496 10.4.2
496
496
496
498
499
500
501
501
502 1
502
503 1.1
1.2
504
504 1.2.1
505 1.2.2
505 1.2.3
506
506 1.3
506 1.3.1
507
507
507 1.3.2
508
508 1.3.3
508
509
509
510
510 1.3.4
1.4
511 1.4.1
1.4.2
511
512 2
512
512 2.1
513 2.2
515 2.2.1
518
Tumorviren als Auslöser der Transformation
Retroviren...............................
Papillomaviren ..........................
Bakterien als biologisches Karzinogen....
Tumorentwicklung: Die Bildung von Tumor-
gefäßen und Tochterkolonien
Angiogenese .............................
Metastasierung...........................
Tumortherapie ...........................
Zytostatika..............................
Neuere Entwicklungen in der Tumortherapie
Hormonantagonisten.......................
Monoklonale Antikörper...................
Tyrosinkinase-Hemmer ....................
Angiogenese-Hemmer.......................
Teil D Zelluläre
Kommunikation
R. Deutznumn
Grundlagen
Einführung...............................
Prinzipien der Signalübertragung zwischen
Zellen...................................
Gap Junctions............................
Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktion ..
Extrazelluläre Signalübertragung ........
Endokrine Signalübermittlung ............
Parakrine Signalübermittlung.............
Autokrine Signalübermittlung.............
Hormone und Zytokine ....................
Einteilung der Hormone ..................
Glanduläre Hormone.......................
Aglanduläre Hormone......................
Eigenschaften und Wirkprinzip von
Hormonen ................................
Hormonelle Regelkreise...................
Einfache Rückkopplung (biologischer Regel-
kreis) ..................................
Steuerung über das ZNS (neuroendokrine
Systeme) ................................
Zytokine ................................
Nachweismethoden ........................
Radioimmunoassay (RIA)...................
Enzyme-linked immunosorbent Assay (ELISA)
Mechanismen der
Signaltransduktion ..............
Einführung.......................
Rezeptoren in der Zellmembran ....
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren ...
Mechanismus der Signaltransduktion
Die Adenylatzyklasen.............
Die Phospholipase Cß.............
Wirkungen der Gi2/13-Untereinheiten
518
519
519
520
520
521
521
522
522
523
523
523
523
523
527
527
527
528
528
528
528
528
529
529
529
529
529
529
531
531
531
532
532
532
533
534
534
535
535
535
538
541
545
Inhalt
XIII
2.2.2 Ligandenaktivierte lonenkanäle .............. 545
2.2.3 Enzymgekoppelte Rezeptoren................... 546
Guanylatzyklasen............................ 546
Rezeptortyrosinkinasen...................... 549
Rezeptoren mit assoziierten Tyrosinkinasen . 551
Rezeptor-Serin/Threoninkinasen.............. 553
2.3 Intrazelluläre Rezeptoren (Kernrezeptoren) .. 553
2.3.1 Steroidhormonrezeptoren...................... 554
2.3.2 Rezeptoren für Schilddrüsenhormone,
Vitamin D und Retinsäure.................... 555
2.3.3 Kernrezeptor-Superfamilie - Rezeptoren der
PPAR-Familie................................ 555
3 Hormone ..................................... 557
3.1 Pankreashormone.............................. 557
3.1.1 Insulin.................................... 557
Struktur und Biosynthese ................... 557
Sekretion................................... 558
Abbau ...................................... 559
Molekulare Mechanismen der Insulinwirkung 559
Zelluläre Wirkungen von Insulin............. 561
3.1.2 Glukagon..................................... 566
Biosynthese................................. 566
Sekretion................................... 566
Abbau ...................................... 566
Molekulare und zelluläre Wirkungen....... 566
Glukagon-ähnliche Peptide................... 567
3.2 Die Katecholamine Adrenalin und Nor-
adrenalin ........................................ 569
3.2.1 Biosynthese und Sekretion ................... 569
3.2.2 Abbau ....................................... 571
3.2.3 Molekulare Mechanismen....................... 572
3.2.4 Zelluläre Wirkungen ......................... 572
Wirkungen auf den Stoffwechsel ............. 572
Wirkungen auf Organsysteme.................. 574
3.3 Hormone des hypothalamisch-hypophysären
Systems..................................... 576
3.3.1 Hypothalamus................................. 576
3.3.2 Hypophyse ................................... 578
Hormone der Adenohypophyse ................. 578
Hormone der Neurohypophyse.................. 579
3.3.3 Rückkopplungsmechanismen .................... 580
3.4 Schilddrüsenhormone (Thyroxin und
Triiodthyronin) ............................ 581
3.4.1 Biosynthese, Speicherung, Transport und
Abbau ...................................... 581
Biosynthese................................. 581
Regulation der Biosynthese.................. 582
Transport im Blut und Aufnahme in die Zelle 583
Aktivierung und Abbau....................... 583
3.4.2 Wirkungen ................................... 583
Molekulare Wirkungen ....................... 583
Zelluläre Wirkungen ........................ 584
3.5 Hormone der Nebennierenrinde................. 588
3.5.1 Überblick.................................... 588
Allgemeiner Überblick über die Biosynthese
der Steroidhormone.......................... 589
Freisetzung, Transport und Inaktivierung der
Steroidhormone............................... 592
3.5.2 Glucocorticoïde............................... 592
Regulation der Biosynthese................... 592
Molekulare Wirkungen ........................ 593
Zelluläre Wirkungen ......................... 594
3.5.3 Androgene..................................... 596
3.6 Hormone der Gonaden........................... 600
3.6.1 Androgene..................................... 601
Biosynthese und Transport.................... 601
Regulation der Biosynthese................... 601
Molekulare Wirkungen ........................ 601
Zelluläre Wirkungen ......................... 601
3.6.2 Östrogene und Gestagene....................... 602
Biosynthese und Transport.................... 602
Regulation der Biosynthese................... 603
Molekulare Wirkungen ........................ 603
Zelluläre Wirkungen ......................... 603
3.7 Wachstumshormon .............................. 608
3.7.1 Struktur und Regulation der Biosynthese ... 608
3.7.2 Molekulare und zelluläre Wirkungen......... 608
Molekulare Wirkungen ........................ 608
Zelluläre Wirkungen ......................... 609
3.8 Prolaktin..................................... 610
3.9 Gastrointestinale Hormone..................... 611
3.9.1 Gastrin....................................... 612
3.9.2 Sekretin...................................... 613
3.9.3 Cholecystokinin (CCK) ........................ 614
3.10 Hormone mit Wirkung auf den Wasser- und
Elektrolythaushalt........................... 615
3.10.1 Regulation des Wasserhaushalts: Antidiure-
tisches Hormon 615
Biosynthese und Sekretion ................... 615
Regulation der Sekretion..................... 615
Molekulare und zelluläre Wirkungen........ 616
3.10.2 Hormonelle Regulation des Natriumhaushalts 617
Renin-Angiotensin-Aldosteron-System
(RAAS)....................................... 617
Aldosteron.....................619
Atriales natriuretisches Peptid (ANP)..... 621
3.10.3 Hormonelle Regulation des Kaliumhaushalts 621
Insulin...................................... 621
Aldosteron................................... 621
3.10.4 Hormone mit Wirkung auf den Calcium- und
Phosphathaushalt............................. 622
Parathormon.................................. 623
Calcitonin .................................. 624
Calciferole.................................. 624
FGF23 ....................................... 626
4 Mediatoren.................................... 627
4.1 Eikosanoide................................... 627
4.1.1 Biosynthese................................... 627
Freisetzung der Arachidonsäure............... 627
Biosynthese der Prostaglandine und des
Thromboxans A2............................... 628
Biosynthese der Leukotriene.................. 629
4.1.2 Wirkungen ................................
Prostaglandine und Thromboxan A2..........
Leukotriene...............................
4.2 Stickstoffmonoxid (NO)....................
4.2.1 Biosynthese und Inaktivierung.............
4.2.2 Wirkungen ................................
4.3 Kinine ...................................
4.3.1 Biosynthese und Inaktivierung.............
Biosynthese...............................
Prozessierung und Inaktivierung ..........
4.3.2 Wirkungen ................................
4.4 Histamin .................................
4.4.1 Biosynthese, Speicherung und Inaktivierung .
4.4.2 Wirkungen ................................
4.5 Serotonin (5-Hydroxytryptamin)............
4.5.1 Biosynthese, Speicherung und Inaktivierung .
4.5.2 Wirkungen ................................
629
629
632
633
633
634
635
635
635
635
636
637
637
637
639
639
640
5 Zytokine
645
1.3.4
1.3.5
1.4
1.4.1
1.4.2
1.4.3
1.4.4
1.5
1.6
1.6.1
1.6.2
5.1 Grundlagen............................. 645
5.2 Wachstumsfaktoren...................... 645
5.3 Zytokine mit Wirkung auf die Hämatopoese . 648 2
5.4 Zytokine des Immunsystems 650 2 1
2.2
Teil E Infektionen, 2.2.1
Verletzungen und 2.2.2 2 2 3
Vergiftungen
J. Rassow 2.2.4
2.3
1 Molekulare Immunologie 653 2.3.1
1.1 Einführung 653 2.3.2
1.2 Das angeborene (unspezifische) Immun-
System 654
1.2.1 Abwehr von Mikroorganismen an
Oberflächen 654
1.2.2 Erkennung von Mikroorganismen durch das
angeborene Immunsystem 657 2.4
Das Komplementsystem ... 657 2.5
Rezeptorproteine des angeborenen Immun- 2.6
Systems 660
1.3 Das adaptive Immunsystem . . . 662 3
1.3.1 Einführung 662
1.3.2 Antikörper 663 3.1
IgG 663
IgA fifis 3.1.1
IgM
IgD und IgE 667
Genetische Grundlagen der Antikörpervielfalt 668 3.1.2
Polyklonale und monoklonale Antikörper . 670 3.2
1.3.3 Zelluläre und molekulare Grundlagen
adaptiver Immunantworten 670
Auslösung einer adaptiven Immunantwort 670
B-Zellen 673
T-Zellen 676
Das erworbene Immunsthwachesyndrom
(AIDS) ...............................
Allergie .............................
Entzündung............................
Grundlagen............................
Die Aktivierung der Leukozyten........
Die Leukozyten im Entzündungsherd.....
Neutrophile Granulozyten.............
Monozyten und Makrophagen ...........
Entzündung als zentrales Konzept der mole
kularen Pathologie....................
Mediatoren des Immunsystems .........
Intel ferone (IFN)...................
Interleukine.........................
TNFa .................................
TGF-ß.................................
Weitere Mediatoren....................
Immunologie der Blutgruppenantigene . . .
Das ABO-System ......................
Das Rhesus-System....................
Tumorimmunologie ....................
Blutstillung und Blutgerinnung 699
Einführung...............................
Blutstillung: Aktivierung und Aggregation von
Thrombozyten.............................. 699
Thrombozytenad häsion .................... 699
Thrombozytenaggregation................... 700
Freisetzung von Inhaltsstoffen aus aktivierten
Thrombozyten.............................. 702
Flemmung der Thrombozytenaggregation am
intakten Endothel......................... 704
Blutgerinnung............................. 704
Das Prinzip............................... 704
Die Blutgerinnung im Detail............... 705
Auslösung und Beschleunigung der
Gerinnung................................. 705
Zusammenfassung und Überblick............. 708
Vitamin K, ^-Carboxylierung und Calcium-
Ionen .................................... 709
Fibrinolyse............................... 711
Hemmung der Blutgerinnung................. 711
Thrombusbildung und Ischämie ............. 713
Entgiftung................................ 718
Entgiftung organischer Fremdstoffe: Biotrans-
formation ................................ 718
Phase-l-Reaktionen........................ 719
Cytochrom-P-450-Enzyme.................... 719
Weitere Enzyme der Phase-l-Reaktionen .... 721
Phase-Il-Reaktionen....................... 722
Die Entgiftung anorganischer Fremdstoffe:
Stoffwechsel der Schwermetalle............ 724
680
681
686
686
687
688
688
689
689
691
691
691
692
692
692
693
693
694
695
Teil F Blut, Leber und
Niere
J. Rassow
1 Biochemie des Blutes........................ 727
1.1 Einführung.................................. 727
1.2 Transport von 02 und C02 im Blut............ 727
1.2.1 02-Transport durch Hämoglobin............... 727
Die strukturellen Grundlagen der 02-Bindung
des Hämoglobins ........................... 728
Die Regulation der 02-Bindung des Hämo֊
globins.................................... 731
1.2.2 Transport von C02 .......................... 733
1.2.3 Die verschiedenen Hämoglobine des
Menschen .................................. 734
1.2.4 Schutz des Hämoglobins vor Oxidation...... 735
1.3 Erythropoese und Porphyrinstoffwechsel.... 738
1.3.1 Erythropoese.............................. 738
1.3.2 Hämbiosynthese.............................. 739
1.3.3 Häm-Abbau................................... 740
1.4 Die Proteine des Blutserums................. 744
2 Biochemie der Leber......................... 745
2.1 Einführung.................................. 745
2.2 Stoffwechselfunktionen der Leber ........... 746
2.2.1 Konstanthaltung des Blutzuckerspiegels .... 746
2.2.2 Synthese von Ketonkörpern, Triacylglycerinen
und Cholesterin ........................... 747
2.2.3 Aufgaben der Leber im Aminosäure-
stoffwechsel ..................................... 747
2.3 Produktion von Serumproteinen............... 748
2.4 Ausscheidungsfunktion der Leber............. 748
2.4.1 Bestandteile der Galle ..................... 748
2.4.2 Gallesekretion.............................. 749
3 Biochemie der Niere......................... 750
3.1 Einführung.................................. 750
3.2 Ultrafiltration im Nierenkörperchen ........ 751
3.3 Funktionen des proximalen Tubulus........... 752
3.3.1 Gluconeogenese.............................. 752
3.3.2 Resorption und Sekretion ................... 753
3.4 Funktionen der Henle-Schleife............... 755
3.5 Funktion des distalen Tubulus und des-
Sammelrohrs................................ 756
3.6 Regulation der Nierenfunktionen ............ 757
3.6.1 Das antidiuretische Hormon ADH
(Vasopressin).............................. 757
3.6.2 Aldosteron.................................. 757
3.6.3 Funktionen des juxtaglomerulären Apparates 757
3.6.4 Das atriale natriuretische Peptid und andere
Peptidhormone.............................. 758
3.7 Aufgaben der Niere im Säure-Basen- und
Stickstoffhaushalt......................... 758
Teil G Muskulatur und
Nervensystem
J. Rassow
1 Biochemie der Muskulatur.................. 765
1.1 Übersicht................................... 765
1.2 Muskelgewebe ............................... 765
1.2.1 Einteilung und Aufbau....................... 765
Skelettmuskulatur ......................... 765
Herzmuskulatur............................. 767
Glatte Muskulatur.......................... 767
1.3 Molekulare Mechanismen der Muskel-
kontraktion ...................................... 768
1.3.1 Querbrückenzyklus........................... 768
1.3.2 Kontrolle der Aktin-Myosin-Bindung........ 769
1.3.3 Elektromechanische Kopplung ................ 770
1.4 Muskelkrankheiten (Myopathien).............. 774
1.4.1 Myasthenia gravis........................... 774
1.4.2 Muskeldystrophien........................... 774
1.4.3 Metabolische Muskelkrankheiten.............. 775
1.4.4 Dilatative Kardiomyopathie.................. 775
2 Neurochemie............................... 778
2.1 Einführung................................ 778
2.2 Energiestoffwechsel des Nervensystems .... 778
2.3 Gliazellen und Myelin..................... 779
2.4 Schrankensysteme des ZNS.................... 781
2.4.1 Blut-Hirn-Schranke.......................... 781
2.4.2 Blut-Liquor-Schranke (inkl. Liquor)......... 782
2.5 lonenkanäle............................... 782
2.5.1 Struktur und Funktion der lonenkanäle..... 782
2.5.2 Röntgenkristallstrukturen der lonenkanäle .. 785
2.6 Synapsen, motorische Endplatte und
nicotinischer Acetylcholinrezeptor......... 789
2.7 Neurotransmitter.......................... 793
2.7.1 Acetylcholin (ACh) ......................... 793
2.7.2 Glutamat (Glu) ............................. 794
2.7.3 Katecholamine .............................. 794
Noradrenalin............................... 795
Dopamin.................................... 796
2.7.4 Serotonin................................... 796
2.7.5 GABA........................................ 798
2.7.6 Glycin ..................................... 799
2.7.7 Neuropeptide ............................. 800
Opioide.................................... 800
Purine .................................... 801
2.8 Wichtige Erkrankungen des ZNS............. 802
2.8.1 Multiple Sklerose (MS) ..................... 802
2.8.2 Alzheimer-Krankheit......................... 803
2.8.3 Parkinson-Krankheit ........................ 806
2.8.4 Chorea Huntington........................... 808
2.9 Sinnesorgane und Sinneszellen............... 809
2.9.1 Riechsinneszellen........................... 809
2.9.2 Geschmackssinneszellen ..................... 810
2.9.3 Das Ohr: Hören und Gleichgewicht............ 810
2.9.4 Das Auge.................................... 811
XVI
Inhalt
Teil H Ausblick
J. Rassow
1 Biochemie des langen Lebens 818
1.1 Hat sich der Einzug der Wissenschaften in die
Medizin gelohnt? ......................... 818
1.2 Gibt es Unsterblichkeit?.................. 819
1.3 Was setzt dem Leben der Zellen höherer
Eukaryonten ein Ende?..................... 820
1.4 Was schädigt die Zellen?................ 821
1.5 Geht die Zellalterung von den Mitochondrlen
aus?.................................... 822
1.6 Überlebensstrategien.................... 823
1.7 Überlebensmutanten ..................... 824
1.8 Was kann man tun?....................... 826
Sachverzeichnis ........................ 827
► Fallbeispiel: Die Idee
Anhand von Fallgeschichten aus dem klinischen Alltag lernen
Sie nicht nur ausgewählte Krankheitsbilder kennen, sondern
können durch die anschließenden Fragen zu biochemischen
Hintergründen dieser Erkrankungen Ihr erworbenes Wissen
testen und direkt anwenden. Die gleichen Patienten werden
auch in anderen Duale-Reihe-Lehrbüchern für die Vorklinik
(Physiologie und Anatomie) vorgestellt und ihr Krankheitsbild
unter den jeweils fachspezifischen Gesichtspunkten vertieft.
Diese fächerübergreifende Vernetzung trainiert den Blick für
Zusammenhänge und eignet sich somit perfekt für die
Vorbereitung auf den mündlichen Teil der I. Ärztlichen
Prüfung sowie auf Ihre spätere klinische Tätigkeit.
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