Verfügbarkeit: Biochemie des Menschen

Biochemie des Menschen: das Lehrbuch für das Medizinstudium

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Horn, Florian 1975- (VerfasserIn)
Weitere Verfasser:	Moc, Isabelle 1975- (MitwirkendeR)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Stuttgart ; New York Georg Thieme Verlag [2019]
Ausgabe:	7., korrigierte Auflage
Schlagworte:	biochemistry Biochemie Physiologische Chemie GENEXPRESSION KOHLENHYDRAT AMINOSÄUREN MENSCH LEHRBUCH EIWEIßE PEPTIDE PRÜFUNGSVORBEREITUNG GENREGULATION NUKLEINSÄURE HORMONE STOFFWECHSEL EINS TEIGERBUCH ENZYME ZELLBIOLOGIE ORGANISCHE CHEMIE SÄURE-BASEN-HAU SHALT GENETIK BIOCHEMIE IMMUNSYSTEM BIOCHEMIE /UNTERRICHTSMATERIAL HORMON DNA MEDIZINSTUDIUM MOLEKULARBIOLOGIE BIOLOGIESTUDIUM LIPIDE NUKLEOTIDE ZAHNMEDIZINSTUDIUM CHROMOSOMEN NUKLEINSÄUREN ENERGIESTOFFWECHSEL ORGANISMUS RNA PROTEIN SIGNALTRANSDUKTION KOHLENHYDRATE GRUNDLAGEN LIPID CHEMIE Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Auf dem Umschlag: + Online-Version in der eRef
Beschreibung:	704 Seiten Illustrationen, Diagramme 27 cm x 19.5 cm
ISBN:	9783132427433 3132427438

Internformat

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adam_text	BVB §ļļj5ļf}^eks fe։bund Kataloganreicherung von UB Augsburg K000307876 Bestell-Nr.: System-Nr. : BV-Nr.: K000307876 030626432 BV045238190 Bestelldatum: 11.11.2019 Titel: Biochemie des Menschen Verfasser: Horn, Florian ISBN: 978-3-13-242743-3 Ort: Stuttgart ; New York Jahr: 2019 Anreicherungstyp: Inhaltsverzeichnis Aufloesung: 300dpi (Standard) Farbe: s/w (Text) Zeichensatz: IS08859-1 Bearbeiter: TM Hinweise: Digitalisierung UB Augsburg - ADAM Catalogue Enrichment Inhaltsverzeichnis ί Grundlagen der Chemie 1 Allgemeine Chemie................................................................................................... 26 Florian Horn 1.1 Kurzer Überblick...................................... 26 1.3.2 1.2 Die chemische Bindung.......................... 26 1.3.3 1.2.1 Freie Elektronen und freie Elektronenpaare .......................................................... Die Oktettregel......................................... Die Elektronegativität................................ Starke Bindungen ֊ Hauptvalenzen......... Koordinative Bindungen............................ Schwache Bindungen - Nebenvalenzen... 26 27 29 29 31 31 Funktionelle Gruppen und ihre Reaktionen............................................... 33 Wichtige sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen ..................................................... 33 1.2.2 1.2.3 ! .2.4 1.2.5 1.2.6 1.3 1.3.1 2 Wichtige schwefelhaltige funktionelle Gruppen ..................................................... Wichtige stickstoffhaltige funktionelle Gruppen ..................................................... 36 1.4 Reaktionen einer menschlichen Zelle.. 37 1.4.1 1.4.2 Die Grundreaktionstypen......................... Die Rolle der Säure-Basen-Reaktionen ... 37 38 1.5 Isomerien - einmal ganz in Ruhe.......... 38 1.5.1 1.5.2 Konstitutionsisomerie............................... Stereoisomerie............................................ 39 39 1.6 Mesomerie................................................ 41 Kohlenhydrate.................................... 35 43 Florian Horn 2.1 Universelle Moleküle.............................. 43 2.4 Disaccharide.............................................. 50 2.2 Was sind Kohlenhydrate?....................... 43 2.3 Monosaccharide...................................... 44 2.4.1 2.4.2 2.4.3 Maltose und Isomaltose - Malzzucker.... Laktose ֊ Milchzucker............................... Saccharose - Haushaltszucker................... 51 51 51 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 Hexosen - die 6er-Zucker........................ Pentosen - die 5er-Zucker........................ Reaktionen der Monosaccharide............... Nachweismethoden.................................. 44 47 47 49 2.5 Oligosaccharide........................................ 51 2.6 Polysaccharide.......................................... 51 2.6.1 2.6.2 Homoglykane.............................................. Heteroglykane............................................ 52 53 3 54 Lipide........................................................ Florian Horn Moleküle mit vielen verschiedenen Aufgaben................................................... 54 3.2 Chemie und Systematik der Lipide .... 54 3.2.1 3.2.2 Amphiphile Lipide...................................... Systematik der Lipide................................ 54 55 3.1 3.3 Fettsäuren.................................................. 55 3.3.1 3.3.2 56 3.3.3 Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren... Geradzahlige und ungeradzahlige Fettsäuren.......................................................... Essenzielle Fettsäuren............................... 3.4 Glycerin-Derivate..................................... 57 3.4.1 Triacylglycerine (TAG) - das klassische Fett............................................................. 58 57 57 3.4.2 Glycerophosphatide - Membranfett....... 58 3.5.2 Glykolipide..................................... 60 3.5 Sphingosin-Derivate...................... 59 3.6 Isopren-Derivate............................ 61 3.5.1 Sphingosinphosphatide............................ 60 3.6.1 Was ist eigentlich Isopren?....................... 61 ճ minncäiirpn iinrl Prntpinp 64 Isabelle Moc und Florian Horn 4.1 Moleküle mit Sonderstellung............... 64 4.3 Peptide und Proteine.............................. 71 4.2 Aminosäuren.......................................... 64 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 Die 21 proteinogenen Aminosäuren......... Nicht proteinogene Aminosäuren............. Eigenschaften der Aminosäuren........... Reaktionen der Aminosäuren.................. 64 68 68 70 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 Die Peptidbindung.................................... Auf- und Abbau der Proteine..................... Benennung der Peptide............................ Räumliche Anordnung von Proteinen .... Denaturieren und Fällen.................... Auftrennung von Proteinen - die Elektrophorese......................................... Funktionen der Proteine im Körper....... Prionen......................................... 71 72 72 72 74 4.3.7 4.3.8 5 Nukleotide und Nukleinsäuren .. 75 76 76 77 Florian Horn 5.1 Träger der Erbinformation............... 77 5.3 Nukleinsäuren............................... 80 5.2 Chemie der Nukleotide................... 77 5.3.1 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 Die Basen..................................... Nukleoside (Base+Zucker)................. Nukieotide (Nukleosid + Phosphat)........... Weitere Funktionen der Nukleotide......... 77 78 79 79 5.3.2 5.3.3 Ribose und Phosphat ֊ für den Zusammenhalt....................................... Die Basen ֊ Träger der Information....... Die DNA-Doppelhelix........................ 80 81 83 6 Orientierung in der Biochemie... 86 Florian Horn 6.1 Eine Zutatenliste............................ 86 6.2 Funktionelle Gruppen (12)............... 86 6.3 Die allerwichtigsten Moleküle für die Biochemie (19)............................. 86 Kohlenhydrate................................ Lipide.......................................... Aminosäuren und deren Ketosäuren..... 87 87 87 Die wichtigsten Stoffwechselwege in der Biochemie (7)........................... 87 Komplexeres aus der zentralen Biochemieweit (6)............................. 88 6.6 Biochemie und die Evolution............. 88 6.6.1 6.6.2 6.6.3 Evolution einzelner Stoffwechselwege.... Evolution der Organsysteme............... Evolutionäre Medizin................................ 88 89 89 6.4 6.5 6.3.1 6.3.2 6.3.3 II Energiestoffwechsel 7 92 Enzyme.................................................... Marco Armbruster 7.1 Die Katalysatoren unter den Proteinen 92 7.4 Kinetik einer chemischen Reaktion.... 99 7.2 Energetik einer chemischen Reaktion . 92 7.4.1 7.4.2 Reaktionsordnungen.................................. Michaelis-Menten-Kinetik......................... 100 101 7.2.1 Thermodynamische Systeme und Zustände.................................................... Thermodynamische Potenziale................. Entropie S.................................................. Enthalpie H................................................ Freie Enthalpie G....................................... Theorie des Übergangszustandes............. Reaktionsmodell....................................... 92 93 93 94 94 96 96 7.5 Enzymklassen......................................... 102 Funktionsweise und Aufbau von Enzymen.................................................. 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.5.4 7.5.5 7.5.6 7.5.7 Die Grundtypen von Reaktionen............... Oxidoreduktasen (Klasse I)....................... Transferasen (Klasse II).............................. Hydrolasen (Klasse Ill).............................. Lyasen (Klasse IV)...................................... Isomerasen (Klasse V)................................ Ligasen (Klasse VI)...................................... 102 102 103 104 105 105 105 96 7.6 Enzymregulation...................................... 106 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 7.3.6 7.3.7 Funktionsprinzip....................................... Aktives Zentrum....................................... Kovalente Katalyse................................... Allgemeine Säure-Base-Katalyse............... Räumliche Annäherung............................ Cofaktoren................................................ Multifunktionale Enzyme........................ 96 97 98 98 98 98 99 7.6.1 7.6.2 Enzymhemmung und Enzymaktivierung . Kovalente Modifikation und Interkonvertierung...................................................... Zymogene................................................... Isoenzyme................................................. Katalytische Potenz.................................... 106 8 Stoffwechsel der Kohlenhydrate. 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7 7.3 7.6.3 7.6.4 7.6.5 108 108 109 109 111 Florian Horn 8.1 Überblick.................................................. 111 8.4 Der Pentosephosphatweg..................... 129 8.1.1 8.1.2 8.1.3 Reaktionswege der Kohlenhydrate........... Die Wege des Glukose-6-Phosphats......... Versorgung unserer Zellen mit Glukose... 111 112 113 8.2 Die Glykolyse........................................... 114 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 Teil 1 - oxidativ und irreversibel............. Teil 2 - nichtoxidativ und reversibel........ Aufgaben des NADPH/EP.......................... Aufgaben der Ribose.................................. Regulation des Pentosephosphatweges... 131 132 132 132 132 8.2.1 Vorbereitungsphase - von Glukose zu Glyceral-3-Phosphat................................. Die Phase der Energieerzeugung - von 8.5 Die Glukoneogenese.............................. 134 116 8.5.1 Welche Organe betreiben Glukoneogenese?....................................................... Umgehung der 3 irreversiblen Reaktionen der Glykolyse............................................. Substrate des Zuckeraufbaus..................... Die Glukoneogenese und ihre 3 Kompartímente in der Zelle.................................... Energiebilanz - oder was kostet Glukose?. Regulation der Glukoneogenese............... 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 Wie NADH/EP zur Atmungskette gelangt . Regulation der Glykolyse oder die Frage nach der Geschwindigkeit........................ Schicksal des Pyruvats: PDH oder LDH. Aerober Abbau - Pyruvat-Dehydrogenase Vitamin Bi (Thiamin)............................... Anaerober Abbau ֊ Laktat-Dehydrogenase Energiegewinn mit und ohne Sauerstoffein Ausblick.............................................. 118 120 120 8.5.2 8.5.3 8.5.4 123 125 126 127 129 8.5.5 8.5.6 135 136 138 139 141 141 8.7.2 8.7.3 8.7.4 8.7.5 Glykogen-Struktur...................................... Glykogen-Biosynthese................................ Glykogen-Abbau.......................................... Regulation des Glykogen-Stoffwechsels... 145 145 148 150 8.8 Andere Monosaccharide......................... 152 8.8.1 8.8.2 8.8.3 8.8.4 Fruktose........................................................ Galaktose...................................................... Mannose........................................................ Aminozucker................................................ 152 154 156 156 158 9.6 Cholesterin............................................... 187 158 9.6.1 9.6.2 9.6.3 Cholesterin-Biosynthese.......................... Veresterung von Cholesterin..................... Verwendung von Cholesterin................... 188 190 191 159 161 162 9.7 Der Lipoproteinstoffwechsel................. Simone Harrasser 191 9.7.1 9.7.2 9.7.3 9.7.4 Überblick................................................... Was transportieren Lipoproteine?........... Die Apoproteine....................................... Weg der Nahrungsfette ֊ die Chylomikronen.................................................. Die Verteilung der Fette - die VLDL......... Das Cholesterinreservoir LDL................... Der reverse Cholesterintransport ֊ das HDL...................................................... 192 193 193 9.8 Noch ein paar andere Lipide................. 198 9.8.1 9.8.2 Phospholipide........................................... Glykolipide................................................ 198 202 9.9 Vitamin A................................................ 202 9.9.1 9.9.2 9.9.3 9.9.4 9.9.5 9.9.6 Was ist Vitamin A?................................... Stoffwechsel des Vitamin A....................... Direkte Wirkungen des ß-Carotin............. Retinsäure und Zellwachstum................... Retinal und der Sehvorgang....................... Zu viel und zu wenig Vitamin A............... 202 203 204 204 205 206 9.10 Das Melatonin......................................... շօ6 9.10.1 Biosynthese des Melatonins........................ 207 8.6 Das Vitamin Biotin............................. 142 8.6.1 8.6.2 8.6.3 8.6.4 8.6.5 Chemie des Biotin................................... Die Aufnahme von Biotin....................... Molekularer Mechanismus................... Aufgaben von Biotin............................... Biotin und Avidin................................... 142 142 142 143 143 8.7 Der Glykogen-Stoffwechsel.............. 143 8.7.1 Welche Organe besitzen Glykogen-Vor räte? ........................................................ 144 9 Stoffwechsel der Lipide Florian Horn 9.1 Einleitung............................................... 9.1.1 9.1.3 9.1.4 Überblick über die stoffwechselrelevanten Lipide...................................................... Was können unsere Zellen mit Lipiden anfangen?................................................ Vom Teller bis in unsere Zellen................ Regulation des Lipidstoffwechsels........... 9.2 Fettsäure-Abbau.................................... 162 9.2.1 9.2.2 164 9.2.3 9.2.4 9.2.5 9.2.6 Aktivierung der Fettsäuren...................... Transport der Fettsäuren ins Mitochondrium...................................................... Die ß-Oxidation........................................ Abbau anderer Fettsäuren........................ Regulation der ß-Oxidation...................... Fettsäure-Oxidation in den Peroxisomen . 9.3 Fettsäure-Biosynthese............................ 169 9.3.1 9.3.2 9.3.3 9.3.4 Biosynthese der Palmitinsäure................. Biosynthese längerer Fettsäuren............... Biosynthese ungesättigter Fettsäuren .... Regulation der Fettsäure-Biosynthese.... 171 176 176 176 9.4 Triacylglycerine (TAGs).......................... 177 9.4.1 9.4.2 9.4.3 Lipogenese ֊ die TAG-Biosynthese........... Lipolyse - der TAG-Abbau........................ Regulation des TAG-Stoffwechsels........... 179 181 182 9.5 Ketonkörper............................................ 182 9.5.1 9.5.2 9.5.3 Biosynthese der Ketonkörper.................. Abbau der Ketonkörper........................... Zu viele Ketonkörper sind gar nicht gut... 184 186 186 9.1.2 164 165 167 169 169 9.7.5 9.7.6 9.7.7 9.10.2 Molekulare und physiologische Wirkungen................................................ 9.10.3 Wege des Melatonins im Körper und dessen Abbau............................................. 194 195 195 196 207 շըյ 10 208 Stoffwechsel der Proteine und Aminosäuren.. Florian Horn 10.1 Einleitung.................................................... 208 10.2 Die Proteinbiosynthese............................ 208 10.2.1 10.2.2 Translation.................................................... Sortierung von Proteinen............................ 208 208 10.3 Posttranslationale Prozessierung.......... 210 10.3.1 Herstellung der nativen Proteinform (Proteinfaltung)............................................ Glykosylierungen........................................ Weitere posttranslationale Modifikationsmöglichkeiten.............................................. 10.3.2 10.3.3 210 210 10.8.5 223 224 10.9 Abbau von Aminosäuren........................ 224 10.9.1 10.9.2 10.9.3 10.9.4 10.9.5 10.9.6 Sammelbecken Oxalacetat.......................... Sammelbecken a-Ketosäure...................... Sammelbecken Succinyl-CoA...................... Abbau von Phenylalanin und Tyrosin........ Sammelbecken Pyruvat.............................. Der Rest und der große Überblick.............. 225 225 226 226 226 227 10.10 Tetrahydrobiopterin (BH4).................... 227 10.11 Der HarnstofFzyklus.................................. 228 Die Stickstoffentsorgung............................ Herkunft der beiden Stickstoffe................ Die Schrittmacherreaktion........................ Die Harnstoffbildung.................................. Bilanz der Harnstoff-Biosynthese.............. Regulation der Harnstoff-Biosynthese.... 10.11.7 Glutamin-Biosynthese in der Leber.......... 230 230 230 231 232 213 10.4 Der Proteinabbau...................................... 213 10.4.1 10.4.2 Proteasomen und Ubiquitin........................ Lysosomaler Abbau...................................... 214 215 10.5 Strategien des AminosäurenstofFWechsels...................................................... 215 10.5.1 Die wichtigsten Aminosäuren und deren 10.5.2 Verwandte.................................................... Wie reagieren Aminosäuren?................... 215 216 10.6 Vitamin B6.................................................... 219 10.7 Die Rolle der verschiedenen Organe... 219 10.7.1 10.7.2 10.7.3 Die Zelle am kleinen Zeh.......................... Die Muskulatur und Aminosäuren........... Die Leber und Aminosäuren.................... 220 220 220 10.8 Biosynthese der Aminosäuren.............. 222 10.8.1 Einfache Biosynthese aus den oc-Ketosäuren............................................................ Biosynthese der 2 Amide Glutamin und Asparagin.................................................. 10.11.1 10.11.2 10.11.3 10.11.4 10.11.5 10.11.6 11 222 232 232 10.11.8 Weitere Stoffwechselleistungen des HarnStoffzyklus................................................. 233 10.12 Aminosäuren als Gruppenspender........ 234 10.12.1 Glutamin und Aspartat als AminoSpender....................................................... 10.12.2 Cystein und PAPS........................................ 10.12.3 Methionin und SAM.................................... 10.12.4 Homocystein................................................. 234 234 234 235 Biogene Amine........................................... 237 10.13.1 Synthese und Abbau biogener Amine .... 10.13.2 Einzelne biogene Amine.............................. 237 238 10.13 10.8.2 223 Biosynthese von Prolin, Serin und Glycin . Biosynthese der nicht ganz essenziellen Aminosäuren................................................. Essenzielle Aminosäuren............................. 10.8.3 10.8.4 223 240 Herkunft des ATP.................................. Florian Horn 11.1 Der universelle Energieträger der Zelle 240 11.3 Der Citratzyklus......................................... 243 11.2 Was ist denn jetzt Acetyl-CoA?............ 240 Wie sieht Acetyl-CoA aus?.......................... 241 241 242 243 Worum geht es beim Citratzyklus?............ Reaktionen des Citratzyklus....................... Anabole Funktionen - was der Citratzyklus noch alles kann................................. Anaplerotische Reaktionen - wie der Citratzyklus wieder aufgefüllt wird.......... 245 245 11.2.1 ļ-լշշ 11.2.3 11.2.4 11.3.1 11.3.2 11.3.3 Was kann man mit Acetyl-CoA anfangen? Das Vitamin Pantothensäure.................... 11.3.4 248 250 11.3.5 11.3.6 Regulation des Citratzyklus...................... Zwischenbilanz......................................... 251 252 11.4 Die Reduktionsäquivalente - NADH und seine Kollegen................................... 252 11.4.1 NAD+ und FAD für den katabolen StoffWechsel...................................................... Das Vitamin Niacin und NADH................. Das Vitamin Riboflavin und FADH........... NADPH - für den anabolen Stoffwechsel.. Wo wir schon dabei sind - die 3 restlichen Redox-Coenzyme...................................... Wo entstehen die Reduktionsäquivalente in der Zelle?............................................... 257 11.5 Die Atmungskette.................................. 258 11.5.1 11.5.2 Prinzip der Atmungskette......................... Chemie und Physik der Atmungskette.... 259 260 11.4.2 Ո.4.3 11.4.4 11.4.5 11.4.6 253 253 255 256 Elektronen, Protonen und der Wasserstoff Arbeitsweise der Atmungskette............... Die ATP-Produktion.................................. Transporte durch die Mitochondrienmembran................................................... 11.5.7 Regulation der Atmungskette................... 11.5.8 Bilanz des gesamten aeroben Abbaus .... 11.5.9 AMP und die anderen Nukleotide............. 11.5.10 Entkoppler und Hemmstoffe der Atmungskette............................................. 11.5.3 11.5.4 11.5.5 11.5.6 263 264 267 268 269 270 270 27/ 11.6 Was ist eigentlich ATP?.......................... 272 11.6.1 11.62 11.6.3 11.6.4 11.6.5 11.6.6 Wie sieht ATP aus?.................................... ATP- Hydrolyse........................................ Andere Phosphatspender.......................... AG0 und das wahre AG............................ Aufgaben von ATP...................................... Die 4 anderen Nukleotide........................ 273 շ 7 ՜-՝ 272 275 275 275 Die Grundstoffe................................................................................................... .......... 2so 257 Ill Molekularbiologie 12 Florian Horn 12.1 Das menschliche Genom......................... 12.1.1 12.1.2 Chromatin und Chromosomen - oder wie bekommt man einen 2-m-DNA-Faden in einen lOpm großen Zellkern?................... Unser Genom.............................................. 280 282 12.2 Biosynthese der Nukleotide................... 284 12.2.1 12.2.2 12.2.3 12.2.4 PRPP-Biosynthese...................................... Purinnukleotid-Biosynthese..................... Pyrimidinnukleotid-Biosynthese............. Desoxyribonukleotid-Biosynthese........... 284 285 289 291 13 280 12.3 Das Vitamin Folsäure.......................... .. 291 12.3.1 12.3.2 12.3.3 12.3.4 12.3.5 12.3.6 12.3.7 12.3.8 Chemie der Folsäure.............................. Der Hydrierungsstatus der Folsäure.... Aufnahme und Transport im Blut......... Der Q -Status der Folsäure..................... Regeneration der THF in den Zellen.... Aufgaben der Folsäure.......................... Bedarf an Folsäure.................................. Weitere Q-Gruppen-Überträger......... .. .. .. .. .. .. .. .. 291 292 292 292 293 294 294 294 12.4 Abbau der Nukleotide........................ .. 295 12.4.1 12.4.2 12.4.3 DNasen und RNasen.............................. .. Abbau der Purinnukleotide................... .. Abbau der Pyrimidinnukleotide........... .. 295 295 297 .. 298 Zellzyklus und Apoptose............... Florian Horn 13.1 Über Leben und Tod unserer Zellen.... 298 13.3 Mitose und Zellteilung....................... .. 300 13.2 Interphase des Zellzyklus....................... 298 13.3.1 13.3.2 Die Mitose............................................. .. Die Zellteilung - Zytokinese................... .. 300 301 13.2.1 13.2.2 13.2.3 Die Gļ-Phase.............................................. Die S-Phase.................................................. DieG2-Phase.............................................. 299 300 300 3.4 Regulation des ZeNwachstums............. 302 ! 3.4.1 ! 3.4.2 Wachstumsfaktoren.......................... Von den Wachstumsfaktoren zur Zell- Ղ07 - 3.4.3 ί 3.4.4 ¡3.4.5 Ablauf eines kontrollierten Zellzyklus.... Inhibitoren der CDKs............................... Das RB-Protein - Zentrum der Zellzyklus- 303 305 306 307 14 14.1 310 13.5 Apoptose - der programmierte Zelltod 310 13.5.1 13.5.2 13.5.3 Induktion der Apoptose............................ Am Apoptosevorgang Beteiligte............... Zellveränderungen in der Apoptose......... 311 312 313 314 e.. . . Von der DIMA zum Protein................. 314 14.4 Silke Berghold und Florian Horn 14.2 Transkription der DIMA - Herstellung von RNA................................................. Ablauf der Transkription........................ Was ist eigentlich RNA?........................ 14.3 Posttranskriptionale Prozessierung was nach der Transkription geschieht 315 315 318 14.3.1 14.3.2 15 Regulation der Genexpression. 15.1 Wann und wo wird ein Gen exprimiert?............................................. 14.4.1 14.4.2 14.4.3 14.4.4 14.5 326 X)1 326 327 327 Der Zellkern und das Zytoplasma............. Kernimport................................................ Kernexport................................................ Transport der mRNA über weitere Strecken.................................................... 328 Translation - die Proteinbiosynthese.. 328 Christian Crillhösl und Florian Horn 322 Silke Berghold und Florian Horn Was bei jeder mRNA prozessiert wird ... Besondere Prozessierungsvorgänge....... Nukleozytoplasmatischer Transport... Florian Horn Silke Berghold und Florian Horn 14.2.1 14.2.2 308 Das P53֊Protein - Wächter des Genoms.. Was hat der Zellzyklus mit Tumoren zu tun7 ........................................................ 13.4.6 13.4.7 14.5.1 14.5.2 14.5.3 14.5.4 Aktivierung der Aminosäuren................... Translationsinitiation - Zusammenbau der Ribosomen................................................ Translationselongation.............................. Translationstermination............................ 328 330 331 333 334 15.3.4 334 DNA-bindende Proteine - die Transkriptionsfaktoren..................................... 337 Posttranskriptionelle Regulation......... 339 Florian Horn 15.2 Differenzielle Genexpression im Menschen............................................... 15.4 334 Florian Horn 15.2.1 15.2.2 15.3 Zeit- und ortsabhängige Regulation......... Ebenen der Regulation in unseren Zellen Transkriptionelle Regulation. 334 334 Chromatin und die Transkription. DNA-Methylierung...................... DNA-Steuerelemente.................. 15.4.1 15.4.2 Die Stabilität der mRNA............................ RNA-Interferenz (RNAi)............................ 339 339 15.5 Translationale Regulation...................... 340 Florian Horn 334 Florian Horn 15.3.1 15.3.2 15.3.3 Bettina Otte 15.6 335 335 336 Die Epigenetik......................................... 15.6.1 Epigenetik in Tumorzellen........................ 16 341 Florian Horn DNA-Replikation. 341 Florian Horn 16.2.1 16.2.2 340 341 16.1 16.2 340 Bettina Otte Replikation auf Chromosomenebene....... Replikation auf molekularer Ebene......... 341 342 16.2.3 16.2.4 Die DNA-Polymerasen.............................. Telomerasen und der Traum von der ewigen Jugend........................................... 343 344 16.3 PCR: Polymerase-Kettenreaktion......... Daniel Koch 345 16.4 DIMA-Sequenzierung............................ .. Paul Ziegler 348 16.3.1 16.3.2 16.3.3 Ablauf der PCR........................................... Besonderheiten......................................... Varianten und Anwendungen................... 345 347 347 16.4.1 Sequenzierung in der Medizin............. .. 349 17 Angriffe auf unser Erbgut............. .. 350 17.2 Molekulare Tumorbiologie................. .. 354 17.2.1 17.2.2 17.2.3 17.2.4 17.2.5 Was ist ein Tumor?................................ Wie ein Tumor entsteht........................ Protoonkogene........................................ Tumorsuppressor-Gene........................ Andere Faktoren, die Tumoren beim Überleben helfen.................................... Rauchen und Lungenkrebs..................... Zytostatika............................................. .. .. .. .. 355 355 356 357 .. .. .. 358 358 358 .. 360 Das Humane Immundefizienz-Virus (HIV)........................................................ . 367 Florian Horn 17.1 DNA-Schäden und ihre Reparatur........ 17.1.1 DNA-Schäden - wie Fehler entstehen können ....................................................... Reparaturmechanismen - oder wie der Körper die Fehler wieder ausbügelt......... Mögliche Folgen von DNA-Schäden wenn die Reparatur versagt hat............... 17.1.2 17.1.3 350 350 351 353 17.2.6 17.2.7 18 Genetik der Bakterien und Viren Florian Horn 18.4 Medizinisch relevante Mikroorganismen............................................. . 360 18.2 Bakterien................................................... 360 18.2.1 18.2.2 18.2.3 Was sind Bakterien?................................ . Genetik der Bakterien................................. Grundlagen der Antibiotika-Therapie ... . 360 362 363 18.3 Viren.......................................................... . 365 18.3.1 18.3.2 Woraus besteht ein Virus?........................ . Vermehrungszyklus eines Virus............. . 366 367 18.1 18.4.1 18.4.2 18.4.3 18.4.4 Was ist HIV?............................................. Was macht das HI-Virus?........................ Was bedeutet das für den Menschen?... Virustatika............................................... . . . . 367 368 37G 37Ձ 18.5 Viren in der Gentherapie..................... . 372 18.5.1 18.5.2 Molekularbiologische Grundlagen......... . Herstellung rekombinanter Viren........... . 372 374 . 378 IV Hormone 19 Die Grundlagen................................ Florian Horn 19.1 Das Informationssystem der Zellen... . 378 19.3 Die Hormonrezeptoren........................ . 379 19.2 Die verschiedenen Botenstoffe........... . 378 19.2.1 19.2.2 19.2.3 19.2.4 19.2.5 Klassische Hormone................................ Gewebshormone...................................... Mediatoren............................................... Interleukine............................................. Neurotransmitter.................................... 378 378 378 379 379 19.3.1 19.3.2 19.3.3 Vier verschiedene Rezeptoren................. . Die Rezeptorverteilung............................ . Signaltransduktion.................................. . 379 381 381 19.4 Hormone und der Stoffwechsel.......... . 382 19.4.1 Regulation des Stoffwechsels................... . 382 . . . . . Î9.5 Ein wenig Chemie der Hormone 382 19.6 Hormone in unserem Körper.................. 384 : ‘3.5.1 ; 9.5.2 : 9.5.3 í 9.5.4 і 9.5.5 Peptidhormone.............................. Steroidhormone............................ Aminosäure-Derivate.................... Eikosanoide und Retinsäure......... Hormone im Gleichgewicht........... 382 383 384 384 19.6.1 19.6.2 19.6.3 Hormonbildungsorte................................. Die Nebennieren......................................... Das Hypothalamus-Hypophysen-System.. 384 385 386 20 Jan Nassrallah, Laura Nassrallah und Florian Horn 384 Molekulare Hormonwirkung ... 388 Florian Horn 20.1 Einleitung.............................................. 388 20.2 Typ-I-Rezeptoren (Enzyme).................. 388 20.2.1 20.2.2 Tyrosinkinasen........................................... Die Guanylatzyklasen................................ 388 389 20.3 Typ-Il-Rezeptoren (lonenkanäle)......... 389 20.3.1 20.3.2 Membranständige Ionenkanäle............... Intrazelluläre membranständige lonenkanäle........................................................ 389 390 20.4.1 Die Rezeptoren......................................... 390 21 Energieversorgung..................... 21.1 Energie für unsere Zellen..................... Der Energiestoffwechse!....................... 397 397 397 21.2.3 21.3 Insulin..................................................... 399 RQR 398 Isabelle Moc und Florian Horn 21.4 Biosynthese des Insulins.......................... Molekulare Wirkungen von Insulin......... Physiologische Wirkungen von Insulin ... Steuerung der Insulinsekretion................. Wege des Insulins im Körper.................... Abbau des Insulins................................... Glukagon................................................ 399 401 402 403 4Ո4 404 406 Isabelle Moc und Florian Horn 21.4.1 21.4.2 21.4.3 Biosynthese des Glukagons...................... Molekulare und physiologische Wirkungen................................................ Steuerung der Glukagonsekretion........... 20.5 Intrazelluläre Rezeptoren..................... 394 20.5.1 20.5.2 20.5.3 Aktivierung des Rezeptors........................ Interaktion mit der DNA............................ Hormone mit intrazellulären Rezeptoren . 394 395 395 20.6 Zytokinrezeptoren................................ 395 20.6.1 20.6.2 Die Janus-Kinasen (JAKs).......................... Die Signaltransduktion.............................. 395 396 21.4.4 21.4.5 21.5 Wege des Glukagons im Körper............... Abbau des Glukagons................................ 407 407 Adrenalin................................................ 407 Silke Berghold und Florian Horn Die Resorptionsphase................................ Die Postresorptionsphase........................ Die Schlüsselenzyme des Stoffwechsels... 21.3.1 21.3.2 21.3.3 21.3.4 21.3.5 21.3.6 390 391 392 397 Isabelle Moc und Florian Horn 21.2.1 21.2.2 20.4.4 20.4.5 Nadine Schneider und Florian Horn Isabelle Moc und Florian Horn 21.2 390 Die G-Proteine........................................... Die durch G-Proteine aktivierbaren Enzyme...................................................... Die Adenylatzyklase und cAMP................. Die Phospholipase C.................................. 389 Typ-Ill-Rezeptoren (G-Protein-gekoppelt)........................... 20.4 20.4.2 20.4.3 406 406 407 21.5.1 21.5.2 21.5.3 21.5.4 21.5.5 21.5.6 Biosynthese des Adrenalins...................... Molekulare Wirkungen von Adrenalin.... Physiologische Wirkungen von Adrenalin. Steuerung der Adrenalinsekretion........... Wege des Adrenalins im Körper............... Abbau des Adrenalins................................ 408 409 409 411 411 412 21.6 Glukokortikoide..................................... 413 Florian Horn 21.6.1 21.6.2 21.6.3 21.6.4 21.6.5 21.6.6 21.6.7 21.6.8 Biosynthese der Glukokortikoide............. Molekulare Wirkungen der Glukokorti koide .......................................................... Physiologische Wirkungen der Glukokorti koide .......................................................... Steuerung der Glukokortikoidsekretion... Abbau der Glukokortikoide....................... Regelkreis der Glukokortikoide................. Proopiomelanokortin (POM C)................... Wege der Glukokortikoide im Körper .... 413 413 414 416 417 417 418 418 21.7 Schilddrüsenhormone............................ 420 Silke Berghold und Florian Horn 21.7.1 21.7.2 22 Biosynthese der Schilddrüsenhormone... Molekulare und physiologische Wirkungen............................................................. 420 21.7.3 21.7.4 21.7.5 Abbau der Schilddrüsenhormone............. Regelkreis der Schilddrüsenhormone .... Wege der Schilddrüsenhormone im Körper........................................................ 424 425 425 423 427 Gastrointestinale Hormone........ Florian Horn 22.3 Ein Zusammenspiel aus hormoneller und nervaler Regulation........................ 427 22.2 Regulation der Magensaftmenge......... 427 22.2.1 22.2.2 22.2.3 22.2.4 Gastrin...................................................... Histamin.................................................... Somatostatin............................................. VIP (Vasoaktives intestinales Peptid)........ 427 428 428 429 23 Wasser, Elektrolyte und Mineralstoffe. 22.1 22.3.1 22.3.2 22.3.3 22.4 Regulation der Pankreas- und Gallensekretion................................................... 429 Sekretin....................................................... Cholezystokinin......................................... GIP (Glukose-induziertes insulinotropes Polypeptid)................................................. 429 429 Sonstige intestinale Hormone............. 430 430 431 Florian Horn 23.1 Natrium, Kalium und Wasser............... 431 23.2 Calcium und Phosphat............................ 439 23.1.1 23.1.2 23.1.3 23.1.4 23.1.5 Der Wasser- und Elektrolythaushalt........ Atriopeptin................................................. Angiotensin II und das RAAS..................... Aldosteron................................................. Adiuretin................................................... 431 432 433 435 437 23.2.1 23.2.2 23.2.3 23.2.4 Der Calcium- und Phosphathaushalt........ Parathormon............................................. Calcitriol..................................................... Calcitonin................................................... 439 440 442 445 24 Wachstum und Fortpflanzung.. 24.1 Einleitung................................................. 447 447 24.4.3 447 24.4.4 24.4.5 Biosynthese des Somatotropins............... Molekulare und physiologische Wirkungen.............................................................. Regelkreis des Somatotropins................... Somatostatin............................................. Wege im Körper......................................... Abbau von Somatotropin und Somatomedinen.................................................. 448 24.5 Schilddrüsenhormone............................ 450 Christian Crillhösl 24.2 Somatotropin........................................... Christian Grillhösl 24.2.1 24.2.2 24.2.3 24.2.4 24.2.5 24.2.6 24.3 24.4 448 449 449 449 449 Regelkreis der Androgene - die Gonadotropine...................................................... Wege der Androgene im Körper............... Abbau der Androgene................................ 452 452 452 Östrogene und Gestagene - die weiblichen Sexualhormone.............................. 452 Christian Grillhösl 24.5.1 24.5.2 24.5.3 Christian Crillhösl 24.5.4 Androgene - die männlichen Sexualhormone...................... 450 24.5.5 24.5.6 450 24.6 451 24.6.1 Biosynthese von Östrogenen und Gestagenen................................................. Molekulare und physiologische Wirkungen.............................................................. Regelkreis der Östrogene und Gestagene die Gonadotropine.................................... Wege der Östrogene und Gestagene im Körper........................................................ Abbau der Östrogene und Gestagene....... Der weibliche Zyklus................................ 453 453 454 455 455 455 Christian Grillhösl 24.4.1 24.4.2 Biosynthese der Androgene...................... Molekulare und physiologische Wirkungen..................................................... Prolaktin................................................... 457 Christian Grillhösl Biosynthese des Prolaktins...................... 457 24.6.2 24.6.3 24.6.4 24.7 24.7.2 Molekulare und physiologische Wirkungen......................................... .... Wege des Prolaktins im Körper......... .... Abbau des Prolaktins........................ .... 457 458 458 Oxytocin........................................... .... 458 24.7.3 24.7.4 24.7.5 Molekulare und physiologische Wirkungen......................................... Wege des Oxytocins im Körper......... Abbau des Oxytocins.......................... Oxytocin in der Evolution................. .... .... .... .... 458 459 459 459 Florian Horn 24.7.1 25 Biosynthese des Oxytocins................. .... 458 460 Mediatoren..................................... Franziska Blaeschke 25.1 Biochemische Botenstoffe................. .. 460 215.2 Eikosanoide......................................... .. 460 25.2.1 25.2.2 Prostaglandine und Thromboxane....... .. Leukotriene........................................... .. 461 466 25.3 Stickstoffmonoxid (IMO).................... .. 467 25.3.1 25.3.2 25.3.3 Biosynthese des NO................................ .. Wirkungen des Stickstoffmonoxids .... .. „Abbau“ des NO..................................... .. 467 468 469 25.4 Histamin............................................... .. 469 25.4.1 Biosynthese des Histamins.................. .. 469 26 Neurotransmitter................................ 469 469 25.4.5 Histamin-Rezeptoren................................ Wirkungen des Histamins........................ Sekretionsreiz für die Ausschüttung von Histamin.................................................... Abbau von Histamin.................................. 25.5 Kinine........................................................ 471 25.5.1 25.5.2 25.5.3 25.5.4 25.5.5 Biosynthese der Kinine.............................. Kinin-Rezeptoren..................................... Wirkungen der Kinine.............................. Sekretionsreiz für die Kinine..................... Abbau der Kinine....................................... 471 472 472 472 472 25.4.2 25.4.3 25.4.4 470 471 473 Florian Horn 26.1 Die Botenstoffe der Nervenzellen........ 473 26.4 Hemmende Neurotransmitter.............. 477 26.2 Grundlagen der Neurotransmission ... 473 26.4.1 26.4.2 Glycin............................................................ GABA.............................................................. 477 477 26.2.1 473 474 474 26.5 Komplex wirkende Neurotransmitter . 478 26.2.2 26.2.3 Die Gemeinsamkeiten der Neurotransmitter.................................................................. Die Rezeptoren............................................ Die Synapsen................................................ 26.3 Erregende Neurotransmitter.................. 474 26.5.1 26.5.2 26.5.3 26.5.4 Noradrenalin................................................ Dopamin........................................................ Serotonin...................................................... Endogene Opioide........................................ 478 479 480 481 26.3.1 26.3.2 Acetylcholin.................................................. Glutamat........................................................ 474 476 Zellbiologie.................................................................................................................... 484 V Von der Zelle zum Organismus 27 Isabelle Moc und Florian Horn Das Leben der kleinsten funktionellen Einheit...................................................... 484 27.2 Die Zellorganellen.................................. 484 27.2.1 27.2.2 Zytoplasma und Zytosol............................ Die Organellen........................................... 484 484 27.1 27.3 Die Plasmamembran....................... .... 484 27.3.1 27.3.2 27.3.3 Aufbau der Plasmamembran............. .... Aufgaben der Plasmamembran......... .... Herkunft der Membranen................. .... 484 486 487 27.4 Der Stofftransport................................... 487 27.9 Das EndoplasmatischeRetikulum......... 498 27.4.1 27.4.2 27.4.3 27.4.4 27.4.5 Ionen in unseren Zellen............................ Passiver Transport...................................... Aktiver Transport..................................... Transportproteine..................................... Zytosevorgänge......................................... 487 487 488 489 489 27.9.1 27.9.2 27.9.3 Das glatte ER............................................. Das raue ER............................................... Herkunft des ER.......................................... 498 499 499 27.10 Der Colgi-Apparat.................................... 499 27.5 Das Zytoskelett....................................... 489 27.5.1 27.5.2 27.5.3 Aktinfilamente........................................... Intermediärfilamente................................ Mikrotubuli............................................... 490 490 492 27.10.1 Aufbau des Golgi-Apparates..................... 27.10.2 Funktion des Golgi-Apparates................... 27.10.3 Wie entsteht der Golgi-Apparat?............. 499 499 500 DieLysosomen.......................................... 500 27.6 Der Zellkern............................................. 494 27.6.1 27.6.2 27.6.3 27.6.4 Auftau des Zellkerns.................................. Aufgaben des Zellkerns.............................. Der Nukleolus........................................... Vermehrung des Zellkerns - die Mitose... 494 495 495 495 27.11.1 Aufbau der Lysosomen.............................. 27.11.2 Funktionen der Lysosomen....................... 27.11.3 Wo kommen die Lysosomen her?............. 500 500 501 Die Peroxisomen...................................... 501 27.7 Die Mitochondrien.................................. 495 27.12.1 Aufbau der Peroxisomen........................... 27.12.2 Aufgabe der Peroxisomen......................... 27.12.3 Wie vermehren sich Peroxisomen?......... 501 501 501 27.7.1 27.7.2 27.7.3 27.7.4 Aufbau der Mitochondrien......................... Aufgaben der Mitochondrien................... Die Endosymbiontentheorie..................... Vermehrung der Mitochondrien............... 496 496 497 497 Zellverbindungen.................................... 502 27.8 Die Ribosomen........................................ 497 27.8.1 27.8.2 27.8.3 Aufbau der Ribosomen.............................. Funktion der Ribosomen.......................... Biosynthese der Ribosomen....................... 497 498 498 28 27.11 27.12 27.13 Daniel Koch 27.13.1 Zelladhäsionsmoleküle.............................. 27.13.2 Zellkontakte............................................... 502 504 Extrazellulärsubstanz - was zwischen den Zellen ist........................................................ 507 Isabelle Moc und Florian Horn 28.1 Makromoleküle im Extrazellulärraum . 507 28.5 Die Glykoproteine.................................... 511 28.2 Die Bindegewebszellen.......................... 507 28.5.1 28.5.2 Fibronektin................................................. Laminin....................................................... 511 512 28.3 Die Faserproteine.................................... 507 28.6 Matrixmetalloproteinasen (MMPs).... 512 28.3.1 28.3.2 Die Kollagéné............................................. Das Elastin................................................. 507 509 28.7 Das Vitamine......................................... 512 28.4 Die Glykosaminoglykane....................... 510 28.4.1 28.4.2 Die Hyaluronsäure.................................... Die anderen Glykosaminoglykane........... 511 511 28.7.1 28.7.2 28.7.3 28.7.4 Aufnahme von Vitamin C.......................... Radikalfänger Vitamin C............................ Die Vitamin-C֊abhängigen Reaktionen ... Bedarf an Vitamin C.................................. 512 512 513 513 29 Die Stoffaufnahme 514 Florian Horn 29.1 Ab- und Umbau der Nährstoffe............. 514 29.2 Ernährung.............................................. 514 . 9.2.1 . 9.2.2 •9.2.3 29.2.4 Wie viel Nahrung müssen wir zu uns nehmen?.................................................... Besonderheiten der Proteine..................... Der Energiegehalt der Nahrung.................. Die essenziellen Nährstoffe...................... 514 514 515 516 29.3 Unser Verdauungstrakt.......................... 516 516 518 521 524 29.4 525 525 527 529 529 529 530 531 532 . .9.3.1 29.3.2 .29.3.3 29.3.4 Teller, Mund und Speiseröhre................... Der Magen................................................. Das Duodenum und seine Drüsen............ Die weiteren Darmabschnitte................... Kohlenhydrate........................................... Lipide........................................................ Proteine.................................................... Nukleinsäuren........................................... Wasser...................................................... Vitamine.................................................... Spurenelemente....................................... Mengenelemente....................................... Wie die Nahrungsstoffe in die Peripherie gelangen.................................................... 30 Das Blut......................................................................................................................... 533 30.1 Aufgaben des Blutes............................. 533 29.4.1 29.4.2 29.4.3 29.4.4 29.4.5 29.4.6 29.4.7 29.4.8 29.4.9 Aufnahme der einzelnen Nahrungs bestandteile ............................................. 30.5 30.1.1 30.1.2 30.1.3 30.1.4 Transportfunktionen.................................. Die Homöostase......................................... Die Blutgerinnung..................................... Die Immunabwehr................................... 533 533 534 534 30.2 Das Knochenmark................................... 534 Florian Horn 30.3 Aufbau des Knochenmarks...................... Die Stromazellen des Knochenmarks....... Stammzellen des Knochenmarks............. 534 534 535 Die Erythrozyten..................................... 535 Silke Berghold und Florian Horn 30.3.1 30.3.2 30.3.3 30.3.4 30.3.5 30.3.6 30.3.7 30.4 Die Erythropoese....................................... Das Erythropoetin..................................... Vitamin B^ (Cobalamin).......................... Stoffwechsel der Erythrozyten................. Glutathion - Notarzt der Erythrozyten ... Abbau der Erythrozyten............................ Das Vitamin E (Tocopherol)...................... Blutgruppen und Transfusionsbiologie 536 538 539 542 543 546 546 Die Rolle des Immunsystems.................... Das ABO-System......................................... Das Rhesus-System.................................... Das Keil-System......................................... Die Bluttransfusion................................... 30.5.1 30.5.2 30.5.3 30.5.4 30.5.5 Das Hämoglobin-Molekül................. 553 Hämoglobin-Biosynthese................... 555 Der Sauerstofftransport..................... 558 Hämoglobin-Abbau............................ 561 Unbrauchbare Hämoglobinformen.......... 564 30.6 Der Eisenstoffwechsel...................... 548 549 551 553 553 565 Florian Horn 30.6.1 30.6.2 30.6.3 30.6.4 30.6.5 30.6.6 30.6.7 30.6.8 30.6.9 30.6.10 30.6.11 Wozu brauchen wir überhaupt Eisen?.... 565 Die Eisenspeicher unseres Organismus ... 565 Die Resorption von Eisen im Dünndarm .. 566 Transport von Eisen im Blut............... 567 Der Eisenumsatz unseres Körpers........... 568 Die Eisenausscheidung.............................. 568 Vorkommen von Eisen in der Nahrung ... 568 Regulation der Eisenaufnahme.......... 569 Eisen und die Infektion....................... 569 Die Eisenmangelanämie..................... 570 Eisenüberladung unseres Organismus.... 571 30.7 Das Blutplasma................................. 571 Florian Horn 547 Florian Horn 30.4.1 30.4.2 30.4.3 30.4.4 30.4.5 553 Silke Berghold und Florian Horn Silke ßerghold und Florian Horn 30.2.1 30.2.2 30.2.3 Das Hämoglobin............................... 532 30.7.1 30.7.2 30.7.3 30.7.4 30.7.5 Zellen, Plasma und Serum................. 571 Die Plasmaproteine................................... Die Fraktionen der Elektrophorese........... Die anderen Plasmaproteine..................... Der Blutzuckerspiegel................................ 572 574 578 579 I 30.8 Die Hämostase.......................................... 580 580 580 580 30.8.4 30.8.5 30.8.6 30.8.7 30.8.8 Die Thrombozyten...................................... Das plasmatische Gerinnungssyste г · Regulation der Hämostase............. Das fibrinolytische System......... . Das Vitamin К................................ տջշ 58g 589 592 594 Florian Horn 30.8.1 30.8.2 30.8.3 31 Ein kurzer Überblick scheint von Nöten .. Die vaskuläre Reaktion............................... Die Endothelzellen..................................... Die Nieren Paul Ziegler 31.1 Überblick.................................................. 597 31.6 Die endokrinen Aufgaben der ÍV 605 31.1.1 Aufbau der Niere......................................... Harnbildung................................................. 597 598 31.6.1 31.6.2 31.2 Das IMiereninterstitium und die Gefäße 598 31.6.3 Erythropoetin.............................. Renin-Angiotensin-Aldosteron-Sy; (RAAS).......................................... Calcitriol........................................ 605 31.1.2 31.3 Der Ultrafilter der Glomeruli................. 599 31.7 Regulation der Nierenfunktion 606 31.4 Das Tubulussystem................................. 600 31.4.1 31.4.2 31.4.3 Der proximale Tubulus............................... Der dünne Teil der Henle-Schleife............ Der dicke aufsteigende Teil der Henle- 600 601 31.7.1 31.7.2 31.7.3 31.7.4 Bayliss-Effekt.................................. Tubuloglomeruläre Rückkopplung. Renin-Angiotensin-Aldosteron-Sys; Feineinstellung der Urinkonzentra! 606 607 607 607 Schleife ...................................................... 31.8 Der Urin........................................ 608 31.8.1 Zusammensetzung des Urins......... 608 31.9 Die Nieren im Säure-Basen-Haus! 609 31.9.1 31.9.2 31.9.3 31.9.4 Bicarbonat-Resorption..................... Ammonium-Synthese........................ Die Glukoneogenese der Niere .... Protonen-Ausscheidung im Sammet 609 609 610 610 31.4.4 31.4.5 3 1.4.(5 Der juxtaglomeruläre Apparat................. Der distale Tubulus..................................... Das Sammelrohr......................................... 602 603 603 603 31.5 Energieversorgung der Niere............... 605 32 606 606 611 Der Säure-Basen-Haushalt......... Paul Ziegler 32.1 Einleitung................................................ 611 32.2 Chemie der Säuren und Basen............. 611 32.2.1 32.2.2 Der pH-Wert............................................... Puffer............................................................. 613 614 32.3 Die Puffersysteme des Körpers............. 614 32.3.1 Kohlensäure-Bicarbonat-Puffersystem ... 615 33 Das Immunsystem 32.3.2 32.3.3 32.3.4 Aufrechterhaltung des pH-Werts .... Nicht-Bicarbonat-Puffer........................ Transport von C02 im Blut................... . 616 616 616 32.4 Protonenbilanz des Körpers............. ,. 618 32.5 Messung des Säure-Basen-Status.... ,. 618 .. 621 33.2 Die an der Abwehr beteiligten lymphatischen Organe...................................... 621 33.2.1 33.2.2 Primär lymphatische Organe..................... Sekundär lymphatische Organe............... 621 622 Nadine Schneider und Bettina Otte 33.1 Das körpereigene Abwehrsystem....... 621 33.3 Die erworbene oder spezifische Immunreaktion........................................ 640 33 6.1 33.6.2 33.6.3 33.6.4 33.6.5 Was ist ein Antigen?.................................. Rionale Selektion........................................ Die Antigenrezeptoren der Lymphozyten . Die MHC-Moleküle.................................... Gedächtnisreaktion.................................... 640 640 640 643 645 33.7 Immunologische Ausnahmesituationen............................................... 646 33.7.1 33.7.2 33.7.3 Allergie....................................................... Autoimmunerkrankungen......................... Tumorerkrankungen.................................. 646 647 647 33.8 Wichtige immunologische Methoden . 647 638 33.8.1 Durchflusszytometrie................................ Bettina Otte 647 638 639 33 8.2 ELISA.......................................................... Bettino Otte 647 33.8.3 SDS-PAGE und Westernblot....................... Franziska Blaeschke 648 Die humoralen Bestandteile des Immunsystems....................................... 623 3 3.7 33.3.8 Epithelien................................................... Lysozym und Laktoferrin.......................... Mechanische Vorbeugung von Infektionen Die Standortflora....................................... Das Komplementsystem............................ Zytokine..................................................... Antikörper................................................. Akute-Phase-Proteine................................ 623 623 623 623 624 626 629 633 33.4 Die zellulären Bestandteile der Abwehr 634 33.4.1 Myeloische Reihe....................................... Lymphatische Reihe.................................. 635 637 33.3 1 33.3.2 33.3.3 3.3.4 33.3.5 I J.3.6 . 3.4.2 33.5 33.5.1 33.5.2 33.5.3 34 Die angeborene oder unspezifische Immunreaktion....................................... Mustererkennungsrezeptoren................... Entzündungsreaktion................................ Dendritische Zellen als Bindeglied zwisehen angeborener und erworbener Immunabwehr........................................... 33.6 639 Die Leber..................... 649 Isabelle Moc und Florian Horn 4.1 Das zentrale Organ des Stoffwechsels . 649 34.5 Die Leber als Produktionsfabrik.......... . 659 34.2 Anatomie und Histologie...................... 649 34.2.1 34.2.2 34.2.3 34.2.4 Das Leberläppchen.................................... Die Blutversorgung................................... Was passiert wo in der Leber?................. Die Zellen der Leber.................................. 649 650 650 651 34.5.1 34.5.2 34.5.3 34.5.4 34.5.5 Produktion der Plasmaproteine............. Cholesterin-Biosynthese......................... Produktion von Gallenflüssigkeit........... Herstellung von Hormonen..................... Biosynthese von Kreatin.......................... . . . . . 659 660 660 664 664 34.6 Speicher und Abwehr........................... . 665 34.3 Die Leber und der Energiestoffwechsel 651 34.3.1 34.3.2 34.3.3 34.3.4 34.3.5 Die Resorptionsphase................................ Die Postresorptionsphase........................ Die Enzymausstattung.............................. Was die Leber für sich selbst tut............... Was die Leber für den ganzen Menschen tut.............................................................. 651 652 653 654 34.6.1 34.6.2 Die Leber als Speicherorgan..................... . Die Leber und ihre Abwehrfunktion........ . 665 665 34.7 Die Leber als Ausscheidungsorgan ... . 665 34.7.1 34.7.2 34.7.3 Die Biotransformation............................ . Ausscheidung über die Galle................... . Der Harnstoffzyklus................................ . 665 671 671 34.4 Der Alkoholstoffwechsel........................ 656 34.8 Leberfunktionsprüfungen................... 671 34.4 1 34.4.2 34.4.3 34.4.4 34.4.5 34.4.6 Was ist Alkohol7....................................... Die Alkoholaufnahme................................ Der Alkoholmetabolismus........................ Kurzfristige Wirkungen des Alkohols....... Langfristige Wirkungen des Alkohols....... Der Alkoholtest......................................... 656 656 656 657 657 658 34.8.1 34.8.2 34.8.3 Biosyntheseleistungen............................ . Ausscheidungsleistungen......................... . Zellständige Enzyme................................ . 671 672 672 654 35 Die Muskulatur............................. .■. 675 - . , 679 680 Michael Pritsch und Florian Florn 35.1 Unermüdlich im Einsatz................... ... 675 35.2 Aufbau der Muskulatur.................... . .. 675 35.2.1 35.2.2 35.2.3 35.2.4 Der Skelettmuskel................................ Der Herzmuskel................................... Die glatte Muskulatur.......................... Die Proteine des Sarkomers................. ... ... ... . .. 675 675 676 676 35.3 Der Kontraktionsmechanismus .... . .. 35.3.1 35.3.2 Die Gleitfilament-Theorie................... . .. Die Kontrolle der Kontraktion............. . .. 35.3.3 35.3.4 Kontraktion ist Chefsache................ Regeneration des Muskelgewebes 35.4 Stoffwechsel der Skelettmusk r . 680 35.4.1 35.4.2 35.4.3 Anaerobe Energiegewinnung..... Aerobe (oxidative) Energiegewirm Skelettmuskeltypen.................... . 681 683 683 677 35.5 Stoffwechsel der Herzmuskiii í 677 678 35.6 Myokine.................................... 684 , 684 Anhang 36 Literaturverzeichnis................... Sachverzeichnis , 688 690 I 35 Die Muskulatur.............. 675 Michael Pritsch und Florian Horn 35.3.3 35.3.4 Kontraktion ist Chefsache................... Regeneration des Muskelgewebes ... 679 680 35.4 Stoffwechsel der Skelettmuskulat 680 35.4.1 35.4.2 35.4.3 Anaerobe Energiegewinnung.......... Aerobe (oxidative) Energiegewinnu,՛a Skelettmuskeltypen.......................... 681 683 683 677 35.5 Stoffwechsel der Herzmuskulatur 684 677 678 35.6 Myokine............................................. 684 35.1 Unermüdlich im Einsatz........................ 675 35.2 Aufbau der Muskulatur......................... 675 35.2.1 35.2.2 35.2.3 35.2.4 Der Skelettmuskel...................................... Der Herzmuskel.......................................... Die glatte Muskulatur................................ Die Proteine des Sarkomers....................... 675 675 676 676 35.3 Der Kontraktionsmechanismus............ 35.3.1 35.3.2 Die Gleitfilament-Theorie......................... Die Kontrolle der Kontraktion................... Anhang 36 Literaturverzeichnis.............................................................................................. 688 Sachverzeichnis 590
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