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Main Authors:	Rassow, Joachim 1959- (Author), Netzker, Roland 1955- (Author), Hauser, Karin 19XX- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Stuttgart Thieme [2022]
Edition:	5., vollständig überarbeitete Auflage
Series:	Duale Reihe
Subjects:	Biochemie Physiologische Chemie Molekularbiologie Zellbiologie Zelle Stoffwechsel Stoffwechselwege zelluläre Kommunikation Immunsystem Genetik Blut DNA Genregulation Hormon Hormone Neurochemie Nukleinsäure Protein Signaltransduktion Vererbung RNA Kohlenhydrat Lipid Lehrbuch
Online Access:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	907 Seiten 758 Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783132200135

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adam_text	A ENERGIESTOFFWECHSEL I: NATURSTOFFCHEMIE UND ENZYMKINETIK YY 77 B ENERGIESTOFFWECHSEL II: KATABOLER STOFFWECHSEL UND ATP-SYNTHESE YY 97 C ENERGIESTOFFWECHSEL III: ENERGIETRAEGER UND ENERGIESPEICHER YY 227 D ENERGIESTOFFWECHSEL IV: RUECKBLICK UND AUSBLICK * 293 E ZELLBIOLOGIE - 359 F ZELLZYKLUS UND MOLEKULARE GENETIK YY 439 G ZELLULAERE KOMMUNIKATION * 587 H INFEKTIONEN, VERLETZUNGEN UND VERGIFTUNGEN YY 707 I BLUT, LEBER UND NIERE YY 773 J MUSKULATUR UND NERVENSYSTEM -877 K AUSBLICK YY 867 L ANTWORTKOMMENTARE KLINISCHE FAELLE YY 877 INHALTSVERZEICHNIS TEIL A ENERGIESTOFFWECHSEL I: NATURSTOFFCHEMIE UND ENZYMKINETIK J. RASSOW 1 DER ENERGIESTOFFWECHSEL IM ZENTRUM DER BIOCHEMIE .......................................... 19 1.1 WAS IST BIOCHEMIE? ...................................................... 19 1.2 WAS MUSS EIN MENSCH ESSEN? ...................................... 20 1.2.1 KOHLENHYDRATE ......................................................... 20 1.2.2 PROTEINE .................................................................... 21 1.2.3 FETTE .......................................................................... 21 1.2.4 VITAMINE .................................................................. 22 1.3 WAS BRAUCHT EIN MENSCH NICHT ZU ESSEN? .................. 23 1.4 ENERGIE ............................................................................. 24 1.5 ATP IM ZENTRUM DES ENERGIESTOFFWECHSELS ................ 25 2 DIE MOLEKULAREN STRUKTUREN DER KOHLENHYDRATE, TRIACYLGLYCERINE UND AMINOSAEUREN .................................... 28 2.1 DIE CHEMISCHEN EIGENSCHAFTEN EINES METABOLITEN: GLUCOSE ALS GEGENSTAND DER NATURSTOFFCHEMIE ......... 28 2.1.1 NATURSTOFFCHEMIE ..................................................... 28 2.1.2 GLUCOSE IM BLUT ......................................................... 29 2.1.3 SUMMENFORMEL UND STRUKTURFORMEL DER GLUCOSE .. 29 2.1.4 STEREOCHEMIE ........................................................... 36 2.1.5 OFFENKETTIGE FORM UND RINGSCHLUSS DER GLUCOSE ... 39 2.2 KOHLENHYDRATE ................................................................ 43 2.2.1 MONOSACCHARIDE ....................................................... 43 2.2.2 DISACCHARIDE, OLIGOSACCHARIDE UND POLYSACCHARIDE. . 48 2.2.3 VERBINDUNGEN VON KOHLENHYDRATEN MIT PEPTIDEN UND PROTEINEN ........................................................... 52 2.2.4 KOHLENHYDRATE IM ENERGIESTOFFWECHSEL ................... 54 2.3 TRIACYLGLYCERINE (TAG) ................................................ 55 2.3.1 LIPIDE ...................................................................... 55 2.3.2 GESAETTIGTE UND UNGESAETTIGTE FETTSAEUREN ................. 56 2.4 AMINOSAEUREN ................................................................ 60 2.4.1 GRUNDSTRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN ......................... 60 2.4.2 DIE PROTEINOGENEN AMINOSAEUREN ........................... 63 3 PROTEINE ................................................... 71 3.1 WAS IST EIN PROTEIN? .................................................... 71 3.2 DIE PEPTIDBINDUNG ...................................................... 71 3.3 PROTEINSTRUKTUREN ........................................................ 73 3.3.1 PRIMAERSTRUKTUR ....................................................... 73 3.3.2 SEKUNDAERSTRUKTUR ................................................... 74 3.3.3 TERTIAER UND QUARTAERSTRUKTUR ................................ 76 4 TRIEBKRAFT UND GESCHWINDIGKEIT BIOCHEMISCHER REAKTIONEN ................... 79 4.1 AG, DIE TRIEBKRAFT BIOCHEMISCHER REAKTIONEN ........ 79 4.1.1 AG ALS DIFFERENZ ZWEIER ENERGIENIVEAUS ............... 79 4.1.2 DAS CHEMISCHE GLEICHGEWICHT ................................ 81 4.1.3 WO BLEIBT BEIM ABLAUF EINER CHEMISCHEN REAKTION DIE ENERGIE DES AG? ............................................... 83 4.1.4 DIE BEDEUTUNG DER ENTROPIE .................................. 84 4.2 DIE GESCHWINDIGKEIT BIOCHEMISCHER REAKTIONEN .. 85 4.2.1 PRINZIPIEN DER CHEMISCHEN REAKTIONSKINETIK ........ 85 4.2.2 ENZYME ALS KATALYSATOREN BIOCHEMISCHER REAKTIONEN .............................................................. 86 4.2.3 ENZYMKINETIK ......................................................... 89 TEIL B ENERGIESTOFFWECHSEL II: KATABOLER STOFFWECHSEL UND ATP-SYNTHESE J. RASSOW 1 ABBAU DER KOHLENHYDRATE ZU PYRUVAT UND LACTAT ...................................... 99 1.1 GLUCOSE - DER ZENTRALE METABOLIT DES KOHLENHYDRAT STOFFWECHSELS ................................................... 99 1.2 DIE GLYKOLYSE .................................................................. 100 1.2.1 EIN ERSTER UEBERBLICK ................................................. 100 1.2.2 DIE EINZELNEN REAKTIONSSCHRITTE DER GLYKOLYSE .... 101 1.2.3 REDUKTION VON PYRUVAT ZU LACTAT .............................. 109 1.2.4 DIE REGULATION DER GLYKOLYSE .................................. 111 1.3 ABBAU VON GLYKOGEN ..................................................... 118 1.3.1 GLYKOGEN ALS SPEICHERFORM DER GLUCOSE ................. 118 1.3.2 DER GLYKOGENABBAU ................................................. 118 1.3.3 DIE REGULATION DES GLYKOGENABBAUS ....................... 121 1.3.4 GLYKOGENABBAU IN LYSOSOMEN ................................ 123 1.4 ABBAU DER FRUCTOSE ...................................................... 124 1.4.1 DIE REAKTIONSSCHRITTE DES FRUCTOSEABBAUS ............... 124 1.4.2 ENERGIEBILANZ ........................................................... 125 1.5 ABBAU DER GALAKTOSE .................................................. 126 2 OXIDATIVER ABBAU VON PYRUVAT: DIE REAKTIONEN DER PYRUVAT DEHYDROGENASE UND DES CITRATZYKLUS .129 2.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 129 2.2 DIE PYRUVAT-DEHYDROGENASE (PDH) ......................... 130 2.2.1 FUNKTION UND STRUKTUR DER PYRUVAT DEHYDROGENASE-KOMPLEXE .................................... 130 2.2.2 DIE EINZELNEN REAKTIONSSCHRITTE ............................ 131 2.2.3 DIE REGULATION DER PYRUVAT-DEHYDROGENASE ......... 134 2.3 DER CITRATZYKLUS .......................................................... 135 2.3.1 GRUNDLAGEN ............................................................ 135 2.3.2 DIE EINZELNEN REAKTIONSSCHRITTE ............................ 140 2.3.3 CITRATZYKLUS UND OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG ........ 145 2.3.4 REGULATION DES CITRATZYKLUS .................................... 147 2.3.5 AUFFUELLUNG DES CITRATZYKLUS: ANAPLEROTISCHE REAKTIONEN .............................................................. 147 3 ABBAU VON TRIACYLGLYCERINEN UND KETONKOERPERN ......................................... 149 3.1 CHEMISCHE STRUKTUR .................................................... 149 3.2 PHYSIOLOGISCHE BEDEUTUNG ......................................... 150 3.2.1 TRIACYLGLYCERINE (TAG) ............................................. 150 3.2.2 KETONKOERPER ............................................................ 151 3.3 HYDROLYSE VON TRIACYLGLYCERINEN DURCH LIPASEN. ... 152 3.4 WAS WIRD AUS DEN HYDROLYSEPRODUKTEN GLYCERIN UND FETTSAEUREN? ............................................................ 154 3.4.1 ABBAU VON GLYCERIN ................................................. 154 3.4.2 ABBAU DER FETTSAEUREN (SS-OXIDATION) ....................... 155 3.5 ABBAU VON KETONKOERPERN ........................................... 164 4 ABBAU VON PROTEINEN UND AMINOSAEUREN ............................................. 168 4.1 GRUNDLAGEN .................................................................... 168 4.2 TRANSPORT VON STICKSTOFF IM BLUT: ALANIN, GLUTAMIN UND HARNSTOFF ............................................. 168 4.2.1 ALANIN ..................................................................... 169 4.2.2 GLUTAMIN ................................................................ 170 4.2.3 HARNSTOFF. ................................................................ 171 4.3 DER HARNSTOFFZYKLUS .................................................... 171 4.3.1 GRUNDLAGEN ............................................................ 171 4.3.2 DIE EINZELNEN REAKTIONSSCHRITTE ............................ 172 4.3.3 ENERGIEBILANZ .......................................................... 174 4.3.4 WAS WIRD AUS DEM FUMARAT? .................................. 175 4.3.5 REGULATION DES HARNSTOFFZYKLUS .............................. 175 4.4 AMMONIAK IM STOFFWECHSEL ....................................... 175 4.4.1 BILDUNG VON AMMONIAK ......................................... 175 4.4.2 ENTGIFTUNG VON AMMONIAK ...................................... 176 4.5 ABSPALTUNG VON AMINOGRUPPEN DURCH TRANSAMINIERUNG UND DESAMINIERUNG ..................... 179 4.5.1 TRANSAMINIERUNG ..................................................... 179 4.5.2 DESAMINIERUNG ...................................................... 181 4.6 WEGE DES KOHLENSTOFFS IM ABBAU DER AMINOSAEUREN 182 4.6.1 GLUCOGENE UND KETOGENE AMINOSAEUREN ................. 182 4.6.2 ABBAU DER EINZELNEN AMINOSAEUREN ......................... 184 4.7 WICHTIGE PRODUKTE DES AMINOSAEUREABBAUS ............ 189 4.7.1 AMINOSAEURE-ABBAUPRODUKTE MIT MEDIATOR FUNKTION: BIOGENE AMINE ........................... 189 4.7.2 STICKSTOFFMONOXID (NO) ALS ABBAUPRODUKT DES ARGININS .................................................................... 190 4.7.3 S-ADENOSYLMETHIONIN ALS UEBERTRAEGER VON METHYL GRUPPEN ....................................................... 190 4.7.4 STOFFWECHSEL DES CYSTEINS ........................................ 192 4.7.5 AMINOSAEUREN ALS VORSTUFEN WEITERER SYNTHESEN ... 194 5 ATP-SYNTHESE DURCH OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG ..................................... 195 5.1 MOEGLICHKEITEN DER ATP-SYNTHESE ............................... 195 5.2 DAS PRINZIP DER ATP-SYNTHESE DURCH OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG ........................................................ 196 5.3 DIE AETP-SYNTHASE .......................................................... 199 5.3.1 AUFBAU ...................................................................... 199 5.3.2 FUNKTION .................................................................. 201 5.3.3 DIE TRIEBKRAFT DER ATP-SYNTHASE ............................ 202 5.4 DIE ATMUNGSKETTE ......................................................... 203 5.4.1 EINE ERSTE UEBERSICHT ............................................... 203 5.4.2 DIE KOMPONENTEN DER ATMUNGSKETTE ..................... 204 5.4.3 DIE REDOXPOTENZIALE DER ATMUNGSKETTE ................. 215 5.4.4 REGULATION DER AKTIVITAET DER ATMUNGSKETTE ........... 216 5.5 TRANSPORT VON METABOLITEN UEBER DIE MITOCHONDRIALE INNENMEMBRAN ................................. 216 5.6 TRANSPORT VON ELEKTRONEN UEBER DIE MITOCHONDRIALE INNENMEMBRAN .............................................................. 217 5.6.1 GLYCERIN-3-PHOSPHAT-SHUTTLE .................................. 217 5.6.2 MALAT-ASPARTAT-SHUTTLE ........................................... 218 5.7 ENTKOPPLER DES OXPHOS-SYSTEMS ............................. 219 5.7.1 DER PHYSIOLOGISCHE ENTKOPPLER THERMOGENIN ........ 219 5.7.2 TOXISCHE ENTKOPPLER ............................................... 219 5.8 ANGEBORENE DEFEKTE DES OXPHOS-SYSTEMS............ 220 5.9 BAKTERIELLE ATMUNGSKETTEN ....................................... 220 TEIL C ENERGIESTOFFWECHSEL III: ENERGIETRAEGER UND ENERGIESPEICHER J. RASSOW 1 VERDAUUNG UND RESORPTION DER NAHRUNGSSTOFFE ........................................ 223 1.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 223 1.2 ERNAEHRUNG ...................................................................... 223 1.2.1 ZUSAMMENSETZUNG DER NAHRUNG ............................ 223 1.2.2 PARENTERALE ERNAEHRUNG ........................................... 226 1.2.3 ENERGIEGEHALT DER NAHRUNG .................................... 227 1.3 VERDAUUNG .................................................................... 228 1.3.1 UEBERBLICK ................................................................ 228 1.3.2 DIE VERDAUUNGSSEKRETE ........................................... 229 1.3.3 VERDAUUNG DER NAHRUNGSBESTANDTEILE ................... 238 2 SPEICHERUNG UND BEREITSTELLUNG VON KOHLENHYDRATEN ............................. 240 2.1 AUFNAHME DER KOHLENHYDRATE AUS DER NAHRUNG ... 240 2.1.1 WICHTIGE KOHLENHYDRATE IN DER NAHRUNG ............... 240 2.1.2 VERDAUUNG DER KOHLENHYDRATE ................................ 240 2.1.3 RESORPTION DER KOHLENHYDRATE IM DARM ................. 242 2.1.4 TRANSPORT IN HEPATOZYTEN ....................................... 243 2.1.5 TRANSPORT DER GLUCOSE IN DIE ZELLEN EXTRA HEPATISCHER GEWEBE .................................. 243 2.2 GLYKOGENSYNTHESE ......................................................... 244 2.2.1 MECHANISMUS DER GLYKOGENSYNTHESE ..................... 245 2.2.2 REGULATION DER GLYKOGENSYNTHESE .......................... 249 2.3 GLUCONEOGENESE ............................................................. 250 2.3.1 FUNKTION DER GLUCONEOGENESE IM STOFFWECHSEL .... 250 2.3.2 ORT DER GLUCONEOGENESE .......................................... 251 2.3.3 MECHANISMUS DER GLUCONEOGENESE ......................... 251 2.3.4 AUSGANGSSTOFFE DER GLUCONEOGENESE ....................... 256 2.3.5 REGULATION DER GLUCONEOGENESE .............................. 257 3 DIE BEREITSTELLUNG VON FETTSAEUREN, TRIACYLGLYCERINEN UND KETONKOERPERN. . . 259 3.1 UEBERBLICK ......................................................................... 259 3.2 AUFNAHME DER LIPIDE AUS DER NAHRUNG ..................... 259 3.2.1 VERDAUUNG DER LIPIDE ............................................. 259 3.2.2 RESORPTION DER LIPID-HYDROLYSEPRODUKTE ............... 261 3.3 FETTSAEURESYNTHESE .......................................................... 263 3.3.1 BEREITSTELLUNG VON ACETYL-COA ................................ 263 3.3.2 MECHANISMUS DER FETTSAEURESYNTHESE ..................... 264 3.3.3 REGULATION DER FETTSAEURESYNTHESE .......................... 268 3.3.4 BILDUNG UNGESAETTIGTER FETTSAEUREN ............................ 270 3.4 WOHER STAMMT DAS NADPH FUER DIE FETTSAEURESYNTHESE? ...................................................... 270 3.4.1 DAS MALAT-ENZYM ALS QUELLE VON NADPH FUER DIE FETTSAEURESYNTHESE ................................................... 271 3.4.2 DER PENTOSEPHOSPHATWEG ...................................... 271 3.5 LIPOGENESE: BIOSYNTHESE DER TRIACYLGLYCERINE (TAG) 276 3.5.1 REAKTIONSSCHRITTE DER TAG-SYNTHESE ..................... 276 3.5.2 REGULATION DER TAG-SYNTHESE ................................ 278 3.6 KETONKOERPERSYNTHESE (KETOGENESE) ......................... 278 3.6.1 GRUNDLAGEN ............................................................ 278 3.6.2 DIE REAKTIONEN DER KETONKOERPERSYNTHESE ............. 279 3.7 LIPOPROTEINE: TRANSPORT VON LIPIDEN IM BLUT ........... 279 3.7.1 AUFBAU UND EINTEILUNG ........................................... 279 3.7.2 DER STOFFWECHSEL DER LIPOPROTEINE ......................... 280 4 PROTEINE ALS NAHRUNGSMITTEL ................. 287 4.1 VERDAUUNG DER PROTEINE .............................................. 287 4.1.1 HYDROLYSE DER PROTEINE DURCH PROTEASEN ............... 287 4.1.2 RESORPTION DER HYDROLYSEPRODUKTE ....................... 288 4.2 PROTEASEN UND IHRE REAKTIONSMECHANISMEN .......... 289 4.2.1 VORKOMMEN UND AUFGABEN DER PROTEASEN ............. 289 4.2.2 REAKTIONSMECHANISMEN .......................................... 290 4.2.3 PROTEASEINHIBITOREN ............................................... 291 TEIL D ENERGIESTOFFWECHSEL IV: RUECKBLICK UND AUSBLICK 1 REGULATION DES ENERGIESTOFFWECHSELS ... 295 J. RASSOW 1.1 EINFUEHRUNG ....................................................................... 295 1.2 REGULATION BEI KURZFRISTIG ERHOEHTEM ENERGIEBEDARF 295 1.3 REGULATION BEI AUSDAUERLEISTUNGEN ............................ 297 1.4 REGULATION BEI NAHRUNGSMANGEL ............................... 298 1.5 REGULATION IM ANSCHLUSS AN EINE MAHLZEIT .............. 300 1.6 ZENTRALE KONTROLLPUNKTE IN DER REGULATION DES ENERGIESTOFFWECHSELS .................................................... 302 1.6.1 DIE KOORDINATION DES ENERGIESTOFFWECHSELS IN DEN PERIPHEREN ORGANEN ............................................... 302 1.6.2 DIE REGULATION DES HUNGERGEFUEHLS .......................... 303 2 STOFFWECHSEL IN TUMORZELLEN ................... 306 J. RASSOW 2.1 EINFUEHRUNG ....................................................................... 306 2.2 KANZEROGENESE .............................................................. 306 2.3 TUMORWACHSTUM BEI SAUERSTOFFMANGEL ................... 307 2.3.1 DER WARBURG-EFFEKT ................................................. 307 2.3.2 BAUSTEINE DER NUKLEOTID-SYNTHESE ........................... 308 2.3.3 GLUTAMIN .................................................................. 309 2.4 HYDROXYGLUTARAT ALS ONKOMETABOLIT ......................... 310 2.4.1 SYNTHESE VON 2-HYDROXYGLUTARAT DURCH VERAENDERTE ISOCITRAT-DEHYDROGENASEN ........................................ 310 2.4.2 2-HYDROXYGLUTARAT ALS INHIBITOR A-KETOGLUTARAT ABHAENGIGER DIOXYGENASEN ........................................ 311 2.5 RESUEMEE ......................................................................... 313 3 VITAMINE ................................................... 314 K. HAUSER 3.1 GRUNDLAGEN .................................................................. 314 3.1.1 VITAMINBEDARF ......................................................... 314 3.1.2 VITAMINOSEN .......................................................... 314 3.1.3 EINTEILUNG DER VITAMINE .......................................... 316 3.2 FETTLOESLICHE VITAMINE ................................................... 316 3.2.1 RETINOL - VITAMIN A ............................................... 316 3.2.2 CALCIFEROLE - VITAMIN D .......................................... 319 3.2.3 TOCOPHEROL - VITAMIN E ......................................... 320 3.2.4 PHYLLOCHINON - VITAMIN K ...................................... 322 3.3 WASSERLOESLICHE VITAMINE ............................................. 324 3.3.1 THIAMIN - VITAMIN BI ............................................. 324 3.3.2 RIBOFLAVIN - VITAMIN B 2 ......................................... 325 3.3.3 NIACIN ...................................................................... 327 3.3.4 PYRIDOXIN - VITAMIN B 6 .......................................... 330 3.3.5 PANTOTHENSAEURE ....................................................... 331 3.3.6 FOLSAEURE .................................................................. 333 3.3.7 COBALAMIN - VITAMIN B I 2 ........................................ 337 3.3.8 BIOTIN ...................................................................... 340 3.3.9 ASCORBINSAEURE - VITAMIN C .................................... 341 4 SPURENELEMENTE ....................................... 345 K. HAUSER 4.1 GRUNDLAGEN ................................................................... 345 4.1.1 EINTEILUNG DER SPURENELEMENTE ............................ 345 4.1.2 BEDARF AN SPURENELEMENTEN .................................. 346 4.2 ESSENZIELLE SPURENELEMENTE ....................................... 4.2.1 EISEN ........................................................................ 4.2.2 MAGNESIUM ............................................................ 4.2.3 KUPFER ..................................................................... 4.2.4 ZINK ......................................................................... 4.2.5 MANGAN .................................................................... 4.2.6 COBALT ...................................................................... 4.2.7 SCHWEFEL .................................................................. 4.2.8 FLUORID .................................................................... TEIL E ZELLBIOLOGIE 1 EINFUEHRUNG .............................................. J. RASSOW 1.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 2 AUFBAU DER ZELLE ..................................... K. HAUSER 2.1 UEBERBLICK ...................................................................... 2.2 AUFBAU DER PROKARYONTENZELLE ................................... 2.3 AUFBAU DER EUKARYONTENZELLE ..................................... 2.3.1 BESONDERHEITEN IN MEHRZELLIGEN ORGANISMEN ....... 2.3.2 VORTEILE DER KOMPARTIMENTIERUNG ........................ 2.4 FRAKTIONIERUNG VON ZELLEN ......................................... 3 AUFBAU UND SYNTHESE BIOLOGISCHER MEMBRANEN ............................................ K. HAUSER 3.1 UEBERBLICK ...................................................................... 3.2 MEMBRANLIPIDE ............................................................ 3.2.1 DAS GRUNDPRINZIP: DIE LIPIDDOPPELSCHICHT ........... 3.2.2 STRUKTUR UND VERTEILUNG ......................................... 3.2.3 BIOSYNTHESE ............................................................ 3.2.4 ABBAU ..................................................................... 3.2.5 BIOSYNTHESE VON MEMBRANEN ................................ 3.2.6 MEMBRANFLUIDITAET .................................................. 3.3 MEMBRANPROTEINE ....................................................... 3.3.1 AUFBAU ................................................................... 3.3.2 FUNKTION .................................................................. 3.4 KOHLENHYDRATE .............................................................. 3.4.1 STRUKTUR .................................................................. 3.4.2 FUNKTION .................................................................. 4 FUNKTION BIOLOGISCHER MEMBRANEN .... K. HAUSER 4.1 VIELFALT DER MEMBRANFUNKTION ................................... 4.2 TRANSPORT ...................................................................... 4.2.1 PASSIVER UND AKTIVER TRANSPORT .............................. 4.2.2 TRANSPORTPROTEINE IN MEMBRANEN ........................ 4.2.9 LOD ........................................................................... 356 4.2.10 SELEN ........................................................................ 357 4.2.11 MOLYBDAEN ................................................................ 357 4.2.12 CHROM ...................................................................... 357 4.3 NICHT ESSENZIELLE SPURENELEMENTE (SCHWERMETALLE) 358 4.3.1 CADMIUM ................................................................ 358 4.3.2 BLEI ........................................................................... 358 4.3.3 QUECKSILBER .............................................................. 358 4.2.3 TRANSPORT MITHILFE VON MEMBRANVESIKELN ............. 389 4.3 SIGNALVERMITTLUNG ........................................................ 393 4.4 VERMITTLUNG VON ZELL-ZELL-KONTAKTEN ....................... 393 4.4.1 TIGHTJUNCTIONS ........................................................ 393 4.4.2 ADHAESIONSVERBINDUNGEN .......................................... 393 4.4.3 DESMOSOMEN .......................................................... 394 4.4.4 HEMIDESMOSOMEN ................................................... 394 4.4.5 FOKALADHAESIONEN ..................................................... 395 4.4.6 GAPJUNCTIONS .......................................................... 395 5 ZELLORGANELLEN ........................................... 397 K. HAUSER 5.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 397 5.2 ZYTOSOL UND ZYTOPLASMA .............................................. 397 5.3 ZELLKERN .......................................................................... 397 5.3.1 AUFBAU ..................................................................... 398 5.3.2 FUNKTION .................................................................. 400 5.4 MITOCHONDRIEN .............................................................. 401 5.4.1 AUFBAU ..................................................................... 401 5.4.2 FUNKTION .................................................................. 402 5.4.3 PROTEINTRANSPORT INS MITOCHONDRIUM ..................... 404 5.5 ENDOPLASMATISCHES RETIKULUM ................................... 404 5.5.1 AUFBAU ..................................................................... 404 5.5.2 FUNKTION .................................................................. 405 5.6 GOLGI-APPARAT ................................................................ 406 5.6.1 AUFBAU ..................................................................... 406 5.6.2 FUNKTION .................................................................. 407 5.7 LYSOSOMEN .................................................................... 409 5.7.1 AUFBAU ..................................................................... 409 5.7.2 FUNKTION .................................................................. 409 5.7.3 BIOGENESE ................................................................ 410 5.8 PEROXISOMEN .................................................................. 411 5.8.1 AUFBAU ..................................................................... 411 5.8.2 FUNKTION .................................................................. 411 5.8.3 BIOGENESE ................................................................ 411 5.9 PROTEASOM .................................................................... 412 5.9.1 AUFBAU ..................................................................... 412 5.9.2 FUNKTION .................................................................. 412 5.9.3 DAS UBIQUITINSYSTEM ............................................... 413 346 346 351 351 353 354 354 355 356 361 361 363 363 363 364 365 365 365 367 367 367 367 368 372 378 379 379 380 380 381 381 381 383 385 385 385 385 387 6 ZYTOSKELETT ............................................... K. HAUSER 6.1 UEBERBLICK ......................................................................... 6.2 MIKROFILAMENTE .............................................................. 6.2.1 AUFBAU ...................................................................... 6.2.2 FUNKTION .................................................................. 6.3 MIKROTUBULI ..................................................................... 6.3.1 AUFBAU ...................................................................... 6.3.2 FUNKTION .................................................................. 6.3.3 KOMPLEXE MIKROTUBULISTRUKTUREN ........................... 6.4 INTERMEDIAERFILAMENTE ................................................... 6.4.1 AUFBAU ...................................................................... 6.4.2 FUNKTION .................................................................. TEIL F ZELLZYKLUS UND MOLEKULARE GENETIK R. NETZKER 1 NUKLEOTIDE ................................................ 1.1 EINFUEHRUNG ....................................................................... 1.2 AUFBAU DER NUKLEOTIDE ................................................. 1.3 FUNKTIONEN DER NUKLEOTIDE ........................................... 1.3.1 ENERGIETRAEGER ........................................................... 1.3.2 SYNTHESEVORSTUFEN ................................................... 1.3.3 BESTANDTEIL VON COENZYMEN .................................... 1.3.4 SIGNALMOLEKUELE ........................................................ 1.3.5 ALLOSTERISCHE EFFEKTOREN ......................................... 1.4 STOFFWECHSEL DER NUKLEOTIDE ....................................... 1.4.1 STOFFWECHSEL DER PURINNUKLEOTIDE .......................... 1.4.2 STOFFWECHSEL DER PYRIMIDINNUKLEOTIDE ................... 1.4.3 SYNTHESE VON DESOXYRIBONUKLEOTIDEN AUS RIBONUKLEOTIDEN ....................................................... 2 NUKLEINSAEUREN (POLYNUKLEOTIDE) ........... 2.1 GRUNDLAGEN .................................................................... 2.2 DNA ................................................................................. 2.2.1 DIE DNA-DOPPELHELIX ............................................. 2.2.2 DIE VERPACKUNG DER DNA .......................................... 2.3 RNA ................................................................................. 2.3.1 STRUKTUR .................................................................... 2.3.2 TYPEN DER RNA ........................................................ 2.4 DAS HUMANE GENOM UND TRANSKRIPTOM ..................... 3 EINFUEHRUNG IN DIE MOLEKULARBIOLOGIE ... 3.1 GRUNDBEGRIFFE ................................................................ 3.2 ZENTRALES DOGMA DER MOLEKULARBIOLOGIE ................. 4 REPLIKATION DER DNA ............................... 4.1 EINFUEHRUNG ...................................................................... 4.2 ABLAUF DER REPLIKATION .................................................. 4.2.1 UEBERBLICK .................................................................. 7 EXTRAZELLULAERE MATRIX ................................ 425 K. HAUSER 7.1 UEBERBLICK ...................................................................... 425 7.2 KOMPONENTEN DER EXTRAZELLULAEREN MATRIX ............... 425 7.2.1 KOLLAGEN .................................................................. 426 7.2.2 ELASTIN .................................................................... 430 7.2.3 GLYKOSAMINOGLYKANE ............................................. 431 7.2.4 PROTEOGLYKANE ......................................................... 433 7.2.5 NICHT KOLLAGENE GLYKOPROTEINE .............................. 435 7.3 ABBAU DER EXTRAZELLULAEREN MATRIX ............................. 436 7.4 EXTRAZELLULAERE MATRIX DES KNOCHENS ......................... 437 7.4.1 ANORGANISCHE MATRIX ............................................. 437 7.4.2 ORGANISCHE MATRIX ................................................. 437 7.5 EXTRAZELLULAERE MATRIX DES KNORPELS ........................... 437 4.2.2 ERKENNUNG DER REPLIKATIONSSTARTSTELLE(N) UND STRANGTRENNUNG ....................................................... 467 4.2.3 SYNTHESE DES PRIMERS ............................................. 468 4.2.4 DNA-SYNTHESE......................................................... 468 4.2.5 LIGATION DER OKAZAKI-FRAGMENTE ........................... 470 4.2.6 REPLIKATION EUKARYONTISCHER CHROMOSOMEN-ENDEN 471 4.3 HEMMSTOFFE DER REPLIKATION ...................................... 472 5 GENEXPRESSION ........................................... 473 5.1 UEBERBLICK ...................................................................... 473 5.2 TRANSKRIPTION ................................................................ 474 5.2.1 DIE TRANSKRIPTIONSPRODUKTE: DIE VERSCHIEDENEN RNA-TYPEN .............................................................. 474 5.2.2 DIE TRANSKRIPTIONSENZYME: RNA-POLYMERASEN ... 478 5.2.3 ABLAUF DER TRANSKRIPTION ........................................ 479 5.2.4 REGULATION DER TRANSKRIPTION ................................ 483 5.2.5 HEMMSTOFFE DER TRANSKRIPTION .............................. 489 5.3 ENTSTEHUNG UND NACHBEARBEITUNG DER MRNA ........ 490 5.3.1 PROZESSIERUNG DER HNRNA ...................................... 490 5.3.2 RNA-EDITING ........................................................... 494 5.4 TRANSLATION .................................................................... 495 5.4.1 DER GENETISCHE CODE ............................................... 495 5.4.2 BELADUNG DER TRNAS MIT AMINOSAEUREN ................. 496 5.4.3 ABLAUF DER TRANSLATION ........................................... 497 5.4.4 REGULATION DER TRANSLATION .................................... 502 5.4.5 HEMMSTOFFE DER TRANSLATION .................................. 502 5.4.6 POSTTRANSKRIPTIONELLE UND TRANSLATIONALE REGULATION DURCH KLEINE RNA ................................................... 505 5.5 PROTEINFALTUNG .............................................................. 506 5.5.1 MOTOR UND ABLAUF DER PROTEINFALTUNG ..................... 506 5.5.2 AN DER PROTEINFALTUNG BETEILIGTE PROTEINE ............. 508 5.6 COTRANSLATIONALER PROTEINTRANSPORT IN DAS ENDO PLASMATISCHE RETIKULUM ................................ 510 5.7 CO UND POSTTRANSLATIONALE MODIFIKATION VON PROTEINEN ...................................................................... 511 415 415 415 415 417 418 418 419 420 422 422 423 441 441 441 443 443 444 445 445 445 447 447 452 455 458 458 459 459 461 462 462 462 462 464 464 464 466 466 466 466 6 VIREN .......................................................... 6.1 VIRUSAUFBAU .................................................................. 6.1.1 VIRALE NUKLEINSAEUREN ............................................. 6.1.2 VIRALE PROTEINE ........................................................ 6.2 INFEKTIONSZYKLUS .......................................................... 6.3 SYSTEMATIK DER VIREN .................................................... 6.3.1 RNA-VIREN .............................................................. 6.3.2 DNA-VIREN .............................................................. 6.4 IMPFMETHODEN .............................................................. 6.4.1 GANZVIRUS-IMPFSTOFFE ............................................. 6.4.2 PROTEINBASIERTE IMPFSTOFFE ...................................... 6.4.3 GENBASIERTE IMPFSTOFFE ........................................... 7 GENTECHNIK, NACHWEIS BZW. ANALYSE VON NUKLEINSAEUREN UND GENTHERAPIE. .. 7.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 7.2 DIE WERKZEUGE ............................................................ 7.2.1 PLASMIDE .................................................................. 7.2.2 RESTRIKTIONSENDONUKLEASEN .................................... 7.2.3 REVERSE TRANSKRIPTASE ............................................. 7.2.4 WEITERE ENZYME ..................................................... 7.3 METHODIK DER GENTECHNIK: KLONIERUNG ..................... 7.3.1 WERKZEUGE .............................................................. 7.3.2 DNA-TRANSFERMETHODEN ......................................... 7.3.3 ABLAUF EINER KLONIERUNG ......................................... 7.3.4 EINSATZGEBIETE ........................................................ 7.4 NACHWEIS UND ANALYSE VON NUKLEINSAEUREN .............. 7.4.1 POLYMERASEKETTENREAKTION (PCR) ............................ 7.4.2 REVERSE TRANSKRIPTIONS-POLYMERASEKETTENREAKTION (RT-PCR) .................................................................. 7.4.3 AGAROSE UND POLYACRYLAMID-GELELEKTROPHORESE .. 7.4.4 BLOT-HYBRIDISIERUNG ............................................... 7.4.5 RESTRIKTIONS-FRAGMENT-LAENGEN-POLYMORPHISMUS (RFLP) ..................................................................... 7.4.6 DNA-PROFILANALYSE (GENETISCHER FINGERABDRUCK) .. 7.4.7 DNA-SEQUENZIERUNG ............................................... 7.4.8 DNA-CHIPS ( DNA-MICROARRAYS ) ZUR ANALYSE VON GENEXPRESSIONSMUSTERN ......................................... 7.4.9 CHROMATIN-IMMUNOPRAEZIPITATION (CHIP) ............... 7.4.10 RNA-INTERFERENZ .................................................... 7.4.11 KNOCK-OUT-TIERE UND TRANSGENE TIERE ..................... 7.4.12 GENOM-EDITIERUNG ................................................. 7.5 SOMATISCHE GENTHERAPIE ............................................. 8 MUTATIONEN UND DNA-REPARATUR ......... 8.1 MUTATIONEN .................................................................. 8.1.1 MUTATIONSFORMEN ................................................... 8.1.2 ENTSTEHUNG VON MUTATIONEN .................................. TEIL G ZELLULAERE KOMMUNIKATION R. NETZKER, R. DEUTZMANN* 1 GRUNDLAGEN ............................................. 1.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 1.2 PRINZIPIEN DER SIGNALUEBERTRAGUNG ZWISCHEN ZELLEN. 1.2.1 GAPJUNCTIONS ........................................................... 8.2 REPARATUR DER DNA-SCHAEDEN ......................................... 552 8.2.1 DIREKTE REPARATUR ................................................... 552 8.2.2 BASEN-EXZISIONSREPARATUR ........................................ 552 8.2.3 NUKLEOTID-EXZISIONSREPARATUR ................................ 553 8.3 KONTROLLE DER REPLIKATIONSGENAUIGKEIT UND FEHLPAARUNGSREPARATUR (MISMATCH-REPARATUR) .... 555 8.4 REPARATUR VON DOPPELSTRANGBRUECHEN ....................... 555 9 DER ZELLZYKLUS .......................................... 557 9.1 ABLAUF ............................................................................ 557 9.2 REGULATION ...................................................................... 558 9.2.1 KONTROLLPUNKTE IM ZELLZYKLUS .................................. 558 9.2.2 KOMPONENTEN DES ZELLZYKLUS-KONTROLLSYSTEMS .... 559 9.2.3 STEUERUNG DER PHASENUEBERGAENGE BZW. DER S-PHASE. 560 10 DIE APOPTOSE ............................................ 562 10.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 562 10.2 BEDEUTUNG DER APOPTOSE ............................................ 562 10.3 KOMPONENTEN DES APOPTOSE-APPARATES ................... 563 10.3.1 CASPASEN .................................................................. 563 10.3.2 PROTEINE DER BCL-2-FAMILIE ...................................... 563 10.3.3 INHIBITORS OFAPOPTOSIS PROTEINS (LAPS) ................... 564 10.4 AUSLOESUNG DER APOPTOSE .............................................. 564 10.4.1 EXTRINSISCHER SIGNALWEG ......................................... 564 10.4.2 INTRINSISCHER SIGNAL WEG ........................................... 565 10.4.3 GRANZYM/PERFORIN-WEG ........................................... 566 10.5 WIRKUNG DER EFFEKTOR-CASPASEN ................................. 566 10.6 FEHLREGULATIONEN DER APOPTOSE ................................. 566 11 MOLEKULARE ONKOLOGIE ............................ 567 11.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 567 11.2 TUMORENTSTEHUNG (KANZEROGENESE) ........................ 567 11.2.1 SOMATISCHE MUTATIONEN ALS AUSLOESER DER TRANSFORMATION ........................................................ 568 11.2.2 DIE BEDEUTUNG REGULATORISCHER RNA FUER DIE TUMORENTSTEHUNG ................................................... 573 11.2.3 TUMORVIREN ALS AUSLOESER DER TRANSFORMATION ........ 574 11.2.4 BAKTERIEN ALS BIOLOGISCHES KARZINOGEN ................... 575 11.3 TUMORENTWICKLUNG: DIE BILDUNG VON TUMORGEFAESSEN UND TOCHTERKOLONIEN ......................... 576 11.3.1 ANGIOGENESE ............................................................ 576 11.3.2 METASTASIERUNG ...................................................... 576 11.4 TUMORTHERAPIE .............................................................. 577 11.4.1 ZYTOSTATIKA .............................................................. 577 11.4.2 NEUERE ENTWICKLUNGEN IN DER TUMORTHERAPIE ....... 578 1.2.2 ZELL-ZELL-UND ZELL-MATRIX-INTERAKTION ................... 584 1.2.3 EXTRAZELLULAERE SIGNALUEBERTRAGUNG .......................... 584 1.3 HORMONE UND ZYTOKINE ................................................ 585 1.3.1 EINTEILUNG DER HORMONE .......................................... 585 514 514 514 514 515 516 517 524 525 525 525 526 528 528 529 529 531 532 532 532 532 534 535 536 537 537 538 538 539 540 541 542 544 544 544 544 545 547 548 548 548 550 583 583 583 583 1.3.2 EIGENSCHAFTEN UND WIRKPRINZIP VON HORMONEN ... 585 1.3.3 HORMONELLE REGELKREISE .......................................... 587 1.3.4 ZYTOKINE .................................................................... 588 1.4 NACHWEISMETHODEN ...................................................... 588 1.4.1 RADIOIMMUNOASSAY (RIA) ........................................ 588 1.4.2 ENZYME-LINKED IMMUNOSORBENT ASSAY (ELISA) .... 589 2 MECHANISMEN DER SIGNALTRANSDUKTION. . 590 2.1 EINFUEHRUNG ....................................................................... 590 2.2 REZEPTOREN IN DER ZELLMEMBRAN ................................. 591 2.2.1 G-PROTEIN-GEKOPPELTE REZEPTOREN ........................... 591 2.2.2 LIGANDENAKTIVIERTE LONENKANAELE .............................. 601 2.2.3 ENZYMGEKOPPELTE REZEPTOREN ................................ 601 2.3 INTRAZELLULAERE REZEPTOREN (KERNREZEPTOREN) ............. 608 2.3.1 STEROIDHORMONREZEPTOREN ...................................... 609 2.3.2 REZEPTOREN FUER SCHILDDRUESENHORMONE, VITAMIN D UND RETINSAEURE ......................................................... 610 2.3.3 KERNREZEPTOR-SUPERFAMILIE - REZEPTOREN DER PPAR-FAMILIE ............................................................. 610 3 HORMONE .................................................. 612 3.1 PANKREASHORMONE ........................................................ 612 3.1.1 INSULIN ...................................................................... 612 3.1.2 GLUKAGON .................................................................. 621 3.2 DIE KATECHOLAMINE ADRENALIN UND NORADRENALIN ... 625 3.2.1 BIOSYNTHESE UND SEKRETION ...................................... 625 3.2.2 ABBAU ........................................................................ 627 3.2.3 MOLEKULARE MECHANISMEN ...................................... 627 3.2.4 ZELLULAERE WIRKUNGEN ............................................... 628 3.3 HORMONE DES HYPOTHALAMISCH-HYPOPHYSAEREN SYSTEMS ........................................................................... 631 3.3.1 HYPOTHALAMUS ......................................................... 632 3.3.2 HYPOPHYSE .............................................................. 633 3.3.3 RUECKKOPPLUNGSMECHANISMEN .................................. 635 3.4 SCHILDDRUESENHORMONE (THYROXIN UND TRIJODTHYRONIN) .............................................................. 636 3.4.1 BIOSYNTHESE, SPEICHERUNG, TRANSPORT UND ABBAU. .. 636 3.4.2 WIRKUNGEN .............................................................. 638 3.5 HORMONE DER NEBENNIERENRINDE ............................... 643 3.5.1 UEBERBLICK .................................................................. 643 3.5.2 GLUCOCORTICOIDE ....................................................... 646 3.5.3 ANDROGENE ................................................................ 650 3.6 HORMONE DER GONADEN ................................................ 652 3.6.1 ANDROGENE ................................................................ 653 3.6.2 OESTROGENE UND GESTAGENE ........................................ 654 3.7 WACHSTUMSHORMON .................................................... 659 3.7.1 REGULATION DER BIOSYNTHESE .................................... 660 3.7.2 MOLEKULARE UND ZELLULAERE WIRKUNGEN ................... 660 3.8 PROLAKTIN ....................................................................... 662 3.8.1 MOLEKULARE UND ZELLULAERE WIRKUNGEN ................... 663 3.9 GASTROINTESTINALE HORMONE ....................................... 663 3.9.1 GASTRIN .................................................................... 664 3.9.2 SEKRETIN .................................................................. 666 3.9.3 CHOLECYSTOKININ (CCK) ........................................... 666 3.10 HORMONE MIT WIRKUNG AUF DEN WASSER UND ELEKTROLYTHAUSHALT ...................................................... 666 3.10.1 REGULATION DES WASSERHAUSHALTS: ANTIDIURETISCHES HORMON .................................................................. 667 3.10.2 HORMONELLE REGULATION DES NATRIUMHAUSHALTS. ... 668 3.10.3 HORMONELLE REGULATION DES KALIUMHAUSHALTS ........ 673 3.10.4 HORMONE MIT WIRKUNG AUF DEN CALCIUM UND PHOSPHATHAUSHALT ................................................... 674 4 GEWEBSHORMONE (PARAKRIN WIRKENDE HORMONE) .................................................. 679 4.1 EIKOSANOIDE .................................................................. 679 4.1.1 BIOSYNTHESE ............................................................ 679 4.1.2 WIRKUNGEN .............................................................. 681 4.2 ENTZUENDUNGSHEMMENDE UND ENTZUENDUNGS AUFLOESENDE LIPIDMEDIATOREN ....................... 685 4.3 STICKSTOFFMONOXID (NO) .............................................. 686 4.3.1 BIOSYNTHESE UND INAKTIVIERUNG .............................. 686 4.3.2 WIRKUNGEN .............................................................. 687 4.4 KININE ............................................................................. 688 4.4.1 BIOSYNTHESE UND INAKTIVIERUNG .............................. 688 4.4.2 WIRKUNGEN .............................................................. 689 4.5 HISTAMIN ........................................................................ 690 4.5.1 BIOSYNTHESE, SPEICHERUNG UND INAKTIVIERUNG ........ 690 4.5.2 WIRKUNGEN .............................................................. 690 4.6 SEROTONIN (5-HYDROXYTRYPTAMIN) ............................. 692 4.6.1 BIOSYNTHESE, SPEICHERUNG UND INAKTIVIERUNG ........ 692 4.6.2 WIRKUNGEN .............................................................. 692 5 ZYTOKINE ................................................... 696 5.1 GRUNDLAGEN .................................................................. 696 5.2 WACHSTUMSFAKTOREN .................................................... 696 5.3 ZYTOKINE MIT WIRKUNG AUF DIE HAEMATOPOESE ........ 698 5.4 ZYTOKINE DES IMMUNSYSTEMS ..................................... 699 TEIL H INFEKTIONEN, VERLETZUNGEN UND VERGIFTUNGEN J. RASSOW 1 MOLEKULARE IMMUNOLOGIE ...................... 703 1.1 EINFUEHRUNG ....................................................................... 703 1.2 DAS ANGEBORENE (UNSPEZIFISCHE) IMMUNSYSTEM. ... 704 1.2.1 ABWEHR VON MIKROORGANISMEN AN OBERFLAECHEN. ... 704 1.2.2 ERKENNUNG VON MIKROORGANISMEN DURCH DAS ANGEBORENE IMMUNSYSTEM ...................................... 707 1.3 DAS ADAPTIVE IMMUNSYSTEM ....................................... 715 1.3.1 EINFUEHRUNG .............................................................. 715 1.3.2 ANTIKOERPER .............................................................. 716 1.3.3 ZELLULAERE UND MOLEKULARE GRUNDLAGEN ADAPTIVER IMMUNANTWORTEN ................................................... 723 1.3.4 DAS ERWORBENE IMMUNSCHWAECHESYNDROM (AIDS) . 732 1.3.5 ALLERGIE .................................................................... 734 1.4 ENTZUENDUNG .................................................................... 737 1.4.1 GRUNDLAGEN ............................................................. 737 1.4.2 DIE AKTIVIERUNG DER LEUKOZYTEN .............................. 738 1.4.3 DIE LEUKOZYTEN IM ENTZUENDUNGSHERD ................... 739 1.5 TUMORIMMUNOLOGIE .................................................... 741 1.5.1 TUMOR-SPEZIFISCHE UND TUMOR-ASSOZIIERTE ANTIGENE 742 1.5.2 IMMUNE SURVEILLANCE UND CANCER IMMUNOEDITING . 742 1.6 MEDIATOREN DES IMMUNSYSTEMS ............................... 745 1.6.1 INTERFERONE (IFN) ..................................................... 745 1.6.2 INTERLEUKINE ............................................................ 746 1.6.3 TNFA ....................................................................... 746 1.6.4 TGF-SS ..................................................................... 746 1.6.5 WEITERE MEDIATOREN ............................................... 746 1.7 IMMUNOLOGIE DER BLUTGRUPPENANTIGENE ................... 747 1.7.1 DAS ABO-SYSTEM ....................................................... 747 1.7.2 DAS RHESUS-SYSTEM ................................................. 748 2 BLUTSTILLUNG UND BLUTGERINNUNG ............ 750 2.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 750 2.2 BLUTSTILLUNG: AKTIVIERUNG UND AGGREGATION VON THROMBOZYTEN .............................................................. 750 2.2.1 THROMBOZYTENADHAESION ......................................... 750 2.2.2 THROMBOZYTENAGGREGATION ...................................... 751 TEIL I BLUT, LEBER UND NIERE J. RASSOW 1 BIOCHEMIE DES BLUTES .............................. 775 1.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 775 1.2 TRANSPORT VON O2 UND CO 2 IM BLUT .............................. 775 1.2.1 O 2 -TRANSPORT DURCH HAEMOGLOBIN ............................ 775 1.2.2 TRANSPORT VON CO 2 ................................................... 781 1.2.3 DIE VERSCHIEDENEN HAEMOGLOBINE DES MENSCHEN. .. 782 1.2.4 SCHUTZ DES HAEMOGLOBINS VOR OXIDATION ................. 783 1.3 ERYTHROPOESE UND PORPHYRINSTOFFWECHSEL ................ 786 1.3.1 ERYTHROPOESE .......................................................... 786 1.3.2 HAEMBIOSYNTHESE ..................................................... 786 1.3.3 HAEM-ABBAU ............................................................ 788 1.4 DIE PROTEINE DES BLUTSERUMS ..................................... 792 2 BIOCHEMIE DER LEBER ............................... 793 2.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 793 2.2 STOFFWECHSELFUNKTIONEN DER LEBER ........................... 794 2.2.1 KONSTANTHALTUNG DES BLUTZUCKERSPIEGELS ............... 794 2.2.2 SYNTHESE VON KETONKOERPERN, TRIACYLGLYCERINEN UND CHOLESTERIN ...................................................... 795 2.2.3 AUFGABEN DER LEBER IM AMINOSAEURESTOFFWECHSEL .. 795 2.3 PRODUKTION VON SERUMPROTEINEN ............................... 796 2.4 HORMON- UND VITAMINSTOFFWECHSEL IN DER LEBER ... 796 2.4.1 HORMONE ................................................................ 796 2.4.2 VITAMINE .................................................................. 796 2.5 AUSSCHEIDUNGSFUNKTION DER LEBER ............................. 797 2.5.1 BESTANDTEILE DER GALLE ............................................. 797 2.5.2 GALLESEKRETION ........................................................ 798 2.2.3 FREISETZUNG VON INHALTSSTOFFEN AUS AKTIVIERTEN THROMBOZYTEN ........................................................ 752 2.2.4 HEMMUNG DER THROMBOZYTENAGGREGATION AM INTAKTEN ENDOTHEL ................................................... 754 2.3 BLUTGERINNUNG .............................................................. 754 2.3.1 DAS PRINZIP .............................................................. 754 2.3.2 DIE BLUTGERINNUNG IM DETAIL .................................... 755 2.4 FIBRINOLYSE .................................................................... 761 2.5 HEMMUNG DER BLUTGERINNUNG ................................... 761 2.5.1 MECHANISMEN IN VITRO ............................................. 761 2.5.2 MECHANISMEN IN VIVO ............................................. 761 2.6 THROMBUSBILDUNG UND ISCHAEMIE ............................... 763 3 ENTGIFTUNG .................................................. 767 3.1 ENTGIFTUNG ORGANISCHER FREMDSTOFFE: BIOTRANSFORMATION ........................................................ 767 3.1.1 PHASE-I-REAKTIONEN ................................................. 768 3.1.2 PHASE-IL-REAKTIONEN ............................................... 771 3.2 ENTGIFTUNG ANORGANISCHER FREMDSTOFFE: STOFFWECHSEL DER SCHWERMETALLE ............................... 772 3 BIOCHEMIE DER NIERE ................................ 799 3.1 EINFUEHRUNG .................................................................... 799 3.2 ULTRAFILTRATION IM NIERENKOERPERCHEN ......................... 800 3.3 FUNKTIONEN DES PROXIMALEN TUBULUS ......................... 801 3.3.1 GLUCONEOGENESE ...................................................... 801 3.3.2 RESORPTION UND SEKRETION ....................................... 802 3.4 FUNKTIONEN DER HENLE-SCHLEIFE ................................... 804 3.5 FUNKTION DES DISTALEN TUBULUS UND DES SAMMEL ROHRS ................................................................ 805 3.6 REGULATION DER NIERENFUNKTIONEN ............................. 806 3.6.1 DAS ANTIDIURETISCHE HORMON ADH (VASOPRESSIN). .. 806 3.6.2 ALDOSTERON .............................................................. 806 3.6.3 FUNKTIONEN DES JUXTAGLOMERULAEREN APPARATES .... 806 3.6.4 DAS ATRIALE NATRIURETISCHE PEPTID UND ANDERE PEP TIDHORMONE ................................................ 807 3.7 AUFGABEN DER NIERE IM SAEURE-BASEN UND STICKSTOFF HAUSHALT .......................................................... 807 TEIL J MUSKULATUR UND NERVENSYSTEM J. RASSOW 1 BIOCHEMIE DER MUSKULATUR ..................... 813 1.1 UEBERSICHT ......................................................................... 813 1.2 MUSKELGEWEBE .............................................................. 813 1.2.1 EINTEILUNG UND AUFBAU ............................................. 813 1.3 MOLEKULARE MECHANISMEN DER MUSKELKONTRAKTION. . 816 1.3.1 QUERBRUECKENZYKLUS ................................................. 816 1.3.2 KONTROLLE DER AKTIN-MYOSIN-BINDUNG ..................... 817 1.3.3 ELEKTROMECHANISCHE KOPPLUNG ................................ 820 1.4 MUSKELKRANKHEITEN (MYOPATHIEN) ............................... 823 1.4.1 MYASTHENIA GRAVIS ................................................... 823 1.4.2 MUSKELDYSTROPHIEN ................................................. 823 1.4.3 METABOLISCHE MUSKELKRANKHEITEN .......................... 823 1.4.4 DILATATIVE KARDIOMYOPATHIE .................................... 824 2 NEUROCHEMIE ............................................ 826 2.1 EINFUEHRUNG ...................................................................... 826 2.2 ENERGIESTOFFWECHSEL DES NERVENSYSTEMS ................. 826 2.3 GLIAZELLEN UND MYELIN .................................................... 827 2.3.1 GLIAZELLEN .................................................................. 827 2.3.2 MYELIN ...................................................................... 827 2.4 SCHRANKENSYSTEME DES ZNS ....................................... 828 2.4.1 BLUT-HIRN-SCHRANKE ................................................. 828 2.4.2 BLUT-LIQUOR-SCHRANKE............................................... 829 2.5 RUHEMEMBRANPOTENZIAL UND AKTIONSPOTENZIAL ... 830 2.5.1 RUHEMEMBRANPOTENZIAL ........................................ 830 2.5.2 AKTIONSPOTENZIAL ..................................................... 834 2.6 NEUROTRANSMITTER UND IHRE REZEPTOREN ................... 838 2.6.1 GLUTAMAT ................................................................ 838 2.6.2 ACETYLCHOLIN (ACH) ................................................. 840 2.6.3 SEROTONIN ................................................................ 845 2.6.4 Y-AMINOBUTYRAT, GABA .......................................... 846 2.6.5 GLYCIN ...................................................................... 848 2.6.6 KATECHOLAMINE ....................................................... 849 2.6.7 NEUROPEPTIDE ........................................................ 851 2.6.8 ENDOCANNABINOIDE ................................................. 852 2.6.9 PURINE ...................................................................... 852 2.7 ERKRANKUNGEN DES ZNS ................................................ 854 2.7.1 MULTIPLE SKLEROSE (MS) .......................................... 854 2.7.2 ALZHEIMER-KRANKHEIT ............................................. 855 2.7.3 PARKINSON-KRANKHEIT ............................................. 857 2.7.4 CHOREA HUNTINGTON ................................................. 859 2.8 SINNESORGANE UND SINNESZELLEN ................................. 860 2.8.1 RIECHSINNESZELLEN ................................................... 860 2.8.2 GESCHMACKSSINNESZELLEN ........................................ 861 2.8.3 DAS OHR: HOEREN UND GLEICHGEWICHT ....................... 861 2.8.4 DAS AUGE ................................................................ 862 TEIL K AUSBLICK J. RASSOW 1 BIOCHEMIE DES LANGEN LEBENS ................. 869 1.1 HAT SICH DER EINZUG DER WISSENSCHAFTEN IN DIE MEDIZIN GELOHNT? .......................................................... 869 1.2 GIBT ES UNSTERBLICHKEIT? ................................................. 870 1.3 WAS SETZT DEM LEBEN DER ZELLEN HOEHERER EUKARYONTEN EIN ENDE? ................................................ 870 TEIL L ANTWORTKOMMENTARE KLINISCHE FAELLE 1 ANTWORTKOMMENTARE KLINISCHE FAELLE. ... 879 1.1 MYOKARDINFARKT .............................................................. 879 1.2 SCHLAGANFALL .................................................................... 880 1.3 OESOPHAGUSVARIZENBLUTUNG BEI LEBERZIRRHOSE ............ 880 1.4 DIABETES MELLITUS .......................................................... 881 1.5 HYPERTHYREOSE BEI STRUMA .......................................... 881 1.6 MORBUS CUSHING .............................................................. 882 1 .7 METASTASIERENDES KARZINOID ......................................... 882 1.4 WAS SCHAEDIGT DIE ZELLEN? ............................................ 871 1.5 GEHT DIE ZELLALTERUNG VON DEN MITOCHONDRIEN AUS? 872 1.6 UEBERLEBENSSTRATEGIEN .................................................. 873 1.7 UEBERLEBENSMUTANTEN .................................................. 874 1.8 WAS KANN MAN TUN? .................................................... 875 1.8 INFEKTEXAZERBIERTE COPD ............................................ 883 1.9 LUNGENEMBOLIE ............................................................ 883 1.10 AKUTES PRAERENALES NIERENVERSAGEN ........................... 884 1.11 MUSKELDYSTROPHIE TYP DUCHENNE ............................. 884 1.12 PARKINSON-SYNDROM .................................................... 885 SACHVERZEICHNIS ........................................ 886
adam_txt	A ENERGIESTOFFWECHSEL I: NATURSTOFFCHEMIE UND ENZYMKINETIK YY 77 B ENERGIESTOFFWECHSEL II: KATABOLER STOFFWECHSEL UND ATP-SYNTHESE YY 97 C ENERGIESTOFFWECHSEL III: ENERGIETRAEGER UND ENERGIESPEICHER YY 227 D ENERGIESTOFFWECHSEL IV: RUECKBLICK UND AUSBLICK * 293 E ZELLBIOLOGIE - 359 F ZELLZYKLUS UND MOLEKULARE GENETIK YY 439 G ZELLULAERE KOMMUNIKATION * 587 H INFEKTIONEN, VERLETZUNGEN UND VERGIFTUNGEN YY 707 I BLUT, LEBER UND NIERE YY 773 J MUSKULATUR UND NERVENSYSTEM -877 K AUSBLICK YY 867 L ANTWORTKOMMENTARE KLINISCHE FAELLE YY 877 INHALTSVERZEICHNIS TEIL A ENERGIESTOFFWECHSEL I: NATURSTOFFCHEMIE UND ENZYMKINETIK J. RASSOW 1 DER ENERGIESTOFFWECHSEL IM ZENTRUM DER BIOCHEMIE . 19 1.1 WAS IST BIOCHEMIE? . 19 1.2 WAS MUSS EIN MENSCH ESSEN? . 20 1.2.1 KOHLENHYDRATE . 20 1.2.2 PROTEINE . 21 1.2.3 FETTE . 21 1.2.4 VITAMINE . 22 1.3 WAS BRAUCHT EIN MENSCH NICHT ZU ESSEN? . 23 1.4 ENERGIE . 24 1.5 ATP IM ZENTRUM DES ENERGIESTOFFWECHSELS . 25 2 DIE MOLEKULAREN STRUKTUREN DER KOHLENHYDRATE, TRIACYLGLYCERINE UND AMINOSAEUREN . 28 2.1 DIE CHEMISCHEN EIGENSCHAFTEN EINES METABOLITEN: GLUCOSE ALS GEGENSTAND DER NATURSTOFFCHEMIE . 28 2.1.1 NATURSTOFFCHEMIE . 28 2.1.2 GLUCOSE IM BLUT . 29 2.1.3 SUMMENFORMEL UND STRUKTURFORMEL DER GLUCOSE . 29 2.1.4 STEREOCHEMIE . 36 2.1.5 OFFENKETTIGE FORM UND RINGSCHLUSS DER GLUCOSE . 39 2.2 KOHLENHYDRATE . 43 2.2.1 MONOSACCHARIDE . 43 2.2.2 DISACCHARIDE, OLIGOSACCHARIDE UND POLYSACCHARIDE. . 48 2.2.3 VERBINDUNGEN VON KOHLENHYDRATEN MIT PEPTIDEN UND PROTEINEN . 52 2.2.4 KOHLENHYDRATE IM ENERGIESTOFFWECHSEL . 54 2.3 TRIACYLGLYCERINE (TAG) . 55 2.3.1 LIPIDE . 55 2.3.2 GESAETTIGTE UND UNGESAETTIGTE FETTSAEUREN . 56 2.4 AMINOSAEUREN . 60 2.4.1 GRUNDSTRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN . 60 2.4.2 DIE PROTEINOGENEN AMINOSAEUREN . 63 3 PROTEINE . 71 3.1 WAS IST EIN PROTEIN? . 71 3.2 DIE PEPTIDBINDUNG . 71 3.3 PROTEINSTRUKTUREN . 73 3.3.1 PRIMAERSTRUKTUR . 73 3.3.2 SEKUNDAERSTRUKTUR . 74 3.3.3 TERTIAER UND QUARTAERSTRUKTUR . 76 4 TRIEBKRAFT UND GESCHWINDIGKEIT BIOCHEMISCHER REAKTIONEN . 79 4.1 AG, DIE TRIEBKRAFT BIOCHEMISCHER REAKTIONEN . 79 4.1.1 AG ALS DIFFERENZ ZWEIER ENERGIENIVEAUS . 79 4.1.2 DAS CHEMISCHE GLEICHGEWICHT . 81 4.1.3 WO BLEIBT BEIM ABLAUF EINER CHEMISCHEN REAKTION DIE ENERGIE DES AG? . 83 4.1.4 DIE BEDEUTUNG DER ENTROPIE . 84 4.2 DIE GESCHWINDIGKEIT BIOCHEMISCHER REAKTIONEN . 85 4.2.1 PRINZIPIEN DER CHEMISCHEN REAKTIONSKINETIK . 85 4.2.2 ENZYME ALS KATALYSATOREN BIOCHEMISCHER REAKTIONEN . 86 4.2.3 ENZYMKINETIK . 89 TEIL B ENERGIESTOFFWECHSEL II: KATABOLER STOFFWECHSEL UND ATP-SYNTHESE J. RASSOW 1 ABBAU DER KOHLENHYDRATE ZU PYRUVAT UND LACTAT . 99 1.1 GLUCOSE - DER ZENTRALE METABOLIT DES KOHLENHYDRAT STOFFWECHSELS . 99 1.2 DIE GLYKOLYSE . 100 1.2.1 EIN ERSTER UEBERBLICK . 100 1.2.2 DIE EINZELNEN REAKTIONSSCHRITTE DER GLYKOLYSE . 101 1.2.3 REDUKTION VON PYRUVAT ZU LACTAT . 109 1.2.4 DIE REGULATION DER GLYKOLYSE . 111 1.3 ABBAU VON GLYKOGEN . 118 1.3.1 GLYKOGEN ALS SPEICHERFORM DER GLUCOSE . 118 1.3.2 DER GLYKOGENABBAU . 118 1.3.3 DIE REGULATION DES GLYKOGENABBAUS . 121 1.3.4 GLYKOGENABBAU IN LYSOSOMEN . 123 1.4 ABBAU DER FRUCTOSE . 124 1.4.1 DIE REAKTIONSSCHRITTE DES FRUCTOSEABBAUS . 124 1.4.2 ENERGIEBILANZ . 125 1.5 ABBAU DER GALAKTOSE . 126 2 OXIDATIVER ABBAU VON PYRUVAT: DIE REAKTIONEN DER PYRUVAT DEHYDROGENASE UND DES CITRATZYKLUS .129 2.1 EINFUEHRUNG . 129 2.2 DIE PYRUVAT-DEHYDROGENASE (PDH) . 130 2.2.1 FUNKTION UND STRUKTUR DER PYRUVAT DEHYDROGENASE-KOMPLEXE . 130 2.2.2 DIE EINZELNEN REAKTIONSSCHRITTE . 131 2.2.3 DIE REGULATION DER PYRUVAT-DEHYDROGENASE . 134 2.3 DER CITRATZYKLUS . 135 2.3.1 GRUNDLAGEN . 135 2.3.2 DIE EINZELNEN REAKTIONSSCHRITTE . 140 2.3.3 CITRATZYKLUS UND OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG . 145 2.3.4 REGULATION DES CITRATZYKLUS . 147 2.3.5 AUFFUELLUNG DES CITRATZYKLUS: ANAPLEROTISCHE REAKTIONEN . 147 3 ABBAU VON TRIACYLGLYCERINEN UND KETONKOERPERN . 149 3.1 CHEMISCHE STRUKTUR . 149 3.2 PHYSIOLOGISCHE BEDEUTUNG . 150 3.2.1 TRIACYLGLYCERINE (TAG) . 150 3.2.2 KETONKOERPER . 151 3.3 HYDROLYSE VON TRIACYLGLYCERINEN DURCH LIPASEN. . 152 3.4 WAS WIRD AUS DEN HYDROLYSEPRODUKTEN GLYCERIN UND FETTSAEUREN? . 154 3.4.1 ABBAU VON GLYCERIN . 154 3.4.2 ABBAU DER FETTSAEUREN (SS-OXIDATION) . 155 3.5 ABBAU VON KETONKOERPERN . 164 4 ABBAU VON PROTEINEN UND AMINOSAEUREN . 168 4.1 GRUNDLAGEN . 168 4.2 TRANSPORT VON STICKSTOFF IM BLUT: ALANIN, GLUTAMIN UND HARNSTOFF . 168 4.2.1 ALANIN . 169 4.2.2 GLUTAMIN . 170 4.2.3 HARNSTOFF. . 171 4.3 DER HARNSTOFFZYKLUS . 171 4.3.1 GRUNDLAGEN . 171 4.3.2 DIE EINZELNEN REAKTIONSSCHRITTE . 172 4.3.3 ENERGIEBILANZ . 174 4.3.4 WAS WIRD AUS DEM FUMARAT? . 175 4.3.5 REGULATION DES HARNSTOFFZYKLUS . 175 4.4 AMMONIAK IM STOFFWECHSEL . 175 4.4.1 BILDUNG VON AMMONIAK . 175 4.4.2 ENTGIFTUNG VON AMMONIAK . 176 4.5 ABSPALTUNG VON AMINOGRUPPEN DURCH TRANSAMINIERUNG UND DESAMINIERUNG . 179 4.5.1 TRANSAMINIERUNG . 179 4.5.2 DESAMINIERUNG . 181 4.6 WEGE DES KOHLENSTOFFS IM ABBAU DER AMINOSAEUREN 182 4.6.1 GLUCOGENE UND KETOGENE AMINOSAEUREN . 182 4.6.2 ABBAU DER EINZELNEN AMINOSAEUREN . 184 4.7 WICHTIGE PRODUKTE DES AMINOSAEUREABBAUS . 189 4.7.1 AMINOSAEURE-ABBAUPRODUKTE MIT MEDIATOR FUNKTION: BIOGENE AMINE . 189 4.7.2 STICKSTOFFMONOXID (NO) ALS ABBAUPRODUKT DES ARGININS . 190 4.7.3 S-ADENOSYLMETHIONIN ALS UEBERTRAEGER VON METHYL GRUPPEN . 190 4.7.4 STOFFWECHSEL DES CYSTEINS . 192 4.7.5 AMINOSAEUREN ALS VORSTUFEN WEITERER SYNTHESEN . 194 5 ATP-SYNTHESE DURCH OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG . 195 5.1 MOEGLICHKEITEN DER ATP-SYNTHESE . 195 5.2 DAS PRINZIP DER ATP-SYNTHESE DURCH OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG . 196 5.3 DIE AETP-SYNTHASE . 199 5.3.1 AUFBAU . 199 5.3.2 FUNKTION . 201 5.3.3 DIE TRIEBKRAFT DER ATP-SYNTHASE . 202 5.4 DIE ATMUNGSKETTE . 203 5.4.1 EINE ERSTE UEBERSICHT . 203 5.4.2 DIE KOMPONENTEN DER ATMUNGSKETTE . 204 5.4.3 DIE REDOXPOTENZIALE DER ATMUNGSKETTE . 215 5.4.4 REGULATION DER AKTIVITAET DER ATMUNGSKETTE . 216 5.5 TRANSPORT VON METABOLITEN UEBER DIE MITOCHONDRIALE INNENMEMBRAN . 216 5.6 TRANSPORT VON ELEKTRONEN UEBER DIE MITOCHONDRIALE INNENMEMBRAN . 217 5.6.1 GLYCERIN-3-PHOSPHAT-SHUTTLE . 217 5.6.2 MALAT-ASPARTAT-SHUTTLE . 218 5.7 ENTKOPPLER DES OXPHOS-SYSTEMS . 219 5.7.1 DER PHYSIOLOGISCHE ENTKOPPLER THERMOGENIN . 219 5.7.2 TOXISCHE ENTKOPPLER . 219 5.8 ANGEBORENE DEFEKTE DES OXPHOS-SYSTEMS. 220 5.9 BAKTERIELLE ATMUNGSKETTEN . 220 TEIL C ENERGIESTOFFWECHSEL III: ENERGIETRAEGER UND ENERGIESPEICHER J. RASSOW 1 VERDAUUNG UND RESORPTION DER NAHRUNGSSTOFFE . 223 1.1 EINFUEHRUNG . 223 1.2 ERNAEHRUNG . 223 1.2.1 ZUSAMMENSETZUNG DER NAHRUNG . 223 1.2.2 PARENTERALE ERNAEHRUNG . 226 1.2.3 ENERGIEGEHALT DER NAHRUNG . 227 1.3 VERDAUUNG . 228 1.3.1 UEBERBLICK . 228 1.3.2 DIE VERDAUUNGSSEKRETE . 229 1.3.3 VERDAUUNG DER NAHRUNGSBESTANDTEILE . 238 2 SPEICHERUNG UND BEREITSTELLUNG VON KOHLENHYDRATEN . 240 2.1 AUFNAHME DER KOHLENHYDRATE AUS DER NAHRUNG . 240 2.1.1 WICHTIGE KOHLENHYDRATE IN DER NAHRUNG . 240 2.1.2 VERDAUUNG DER KOHLENHYDRATE . 240 2.1.3 RESORPTION DER KOHLENHYDRATE IM DARM . 242 2.1.4 TRANSPORT IN HEPATOZYTEN . 243 2.1.5 TRANSPORT DER GLUCOSE IN DIE ZELLEN EXTRA HEPATISCHER GEWEBE . 243 2.2 GLYKOGENSYNTHESE . 244 2.2.1 MECHANISMUS DER GLYKOGENSYNTHESE . 245 2.2.2 REGULATION DER GLYKOGENSYNTHESE . 249 2.3 GLUCONEOGENESE . 250 2.3.1 FUNKTION DER GLUCONEOGENESE IM STOFFWECHSEL . 250 2.3.2 ORT DER GLUCONEOGENESE . 251 2.3.3 MECHANISMUS DER GLUCONEOGENESE . 251 2.3.4 AUSGANGSSTOFFE DER GLUCONEOGENESE . 256 2.3.5 REGULATION DER GLUCONEOGENESE . 257 3 DIE BEREITSTELLUNG VON FETTSAEUREN, TRIACYLGLYCERINEN UND KETONKOERPERN. . . 259 3.1 UEBERBLICK . 259 3.2 AUFNAHME DER LIPIDE AUS DER NAHRUNG . 259 3.2.1 VERDAUUNG DER LIPIDE . 259 3.2.2 RESORPTION DER LIPID-HYDROLYSEPRODUKTE . 261 3.3 FETTSAEURESYNTHESE . 263 3.3.1 BEREITSTELLUNG VON ACETYL-COA . 263 3.3.2 MECHANISMUS DER FETTSAEURESYNTHESE . 264 3.3.3 REGULATION DER FETTSAEURESYNTHESE . 268 3.3.4 BILDUNG UNGESAETTIGTER FETTSAEUREN . 270 3.4 WOHER STAMMT DAS NADPH FUER DIE FETTSAEURESYNTHESE? . 270 3.4.1 DAS MALAT-ENZYM ALS QUELLE VON NADPH FUER DIE FETTSAEURESYNTHESE . 271 3.4.2 DER PENTOSEPHOSPHATWEG . 271 3.5 LIPOGENESE: BIOSYNTHESE DER TRIACYLGLYCERINE (TAG) 276 3.5.1 REAKTIONSSCHRITTE DER TAG-SYNTHESE . 276 3.5.2 REGULATION DER TAG-SYNTHESE . 278 3.6 KETONKOERPERSYNTHESE (KETOGENESE) . 278 3.6.1 GRUNDLAGEN . 278 3.6.2 DIE REAKTIONEN DER KETONKOERPERSYNTHESE . 279 3.7 LIPOPROTEINE: TRANSPORT VON LIPIDEN IM BLUT . 279 3.7.1 AUFBAU UND EINTEILUNG . 279 3.7.2 DER STOFFWECHSEL DER LIPOPROTEINE . 280 4 PROTEINE ALS NAHRUNGSMITTEL . 287 4.1 VERDAUUNG DER PROTEINE . 287 4.1.1 HYDROLYSE DER PROTEINE DURCH PROTEASEN . 287 4.1.2 RESORPTION DER HYDROLYSEPRODUKTE . 288 4.2 PROTEASEN UND IHRE REAKTIONSMECHANISMEN . 289 4.2.1 VORKOMMEN UND AUFGABEN DER PROTEASEN . 289 4.2.2 REAKTIONSMECHANISMEN . 290 4.2.3 PROTEASEINHIBITOREN . 291 TEIL D ENERGIESTOFFWECHSEL IV: RUECKBLICK UND AUSBLICK 1 REGULATION DES ENERGIESTOFFWECHSELS . 295 J. RASSOW 1.1 EINFUEHRUNG . 295 1.2 REGULATION BEI KURZFRISTIG ERHOEHTEM ENERGIEBEDARF 295 1.3 REGULATION BEI AUSDAUERLEISTUNGEN . 297 1.4 REGULATION BEI NAHRUNGSMANGEL . 298 1.5 REGULATION IM ANSCHLUSS AN EINE MAHLZEIT . 300 1.6 ZENTRALE KONTROLLPUNKTE IN DER REGULATION DES ENERGIESTOFFWECHSELS . 302 1.6.1 DIE KOORDINATION DES ENERGIESTOFFWECHSELS IN DEN PERIPHEREN ORGANEN . 302 1.6.2 DIE REGULATION DES HUNGERGEFUEHLS . 303 2 STOFFWECHSEL IN TUMORZELLEN . 306 J. RASSOW 2.1 EINFUEHRUNG . 306 2.2 KANZEROGENESE . 306 2.3 TUMORWACHSTUM BEI SAUERSTOFFMANGEL . 307 2.3.1 DER WARBURG-EFFEKT . 307 2.3.2 BAUSTEINE DER NUKLEOTID-SYNTHESE . 308 2.3.3 GLUTAMIN . 309 2.4 HYDROXYGLUTARAT ALS ONKOMETABOLIT . 310 2.4.1 SYNTHESE VON 2-HYDROXYGLUTARAT DURCH VERAENDERTE ISOCITRAT-DEHYDROGENASEN . 310 2.4.2 2-HYDROXYGLUTARAT ALS INHIBITOR A-KETOGLUTARAT ABHAENGIGER DIOXYGENASEN . 311 2.5 RESUEMEE . 313 3 VITAMINE . 314 K. HAUSER 3.1 GRUNDLAGEN . 314 3.1.1 VITAMINBEDARF . 314 3.1.2 VITAMINOSEN . 314 3.1.3 EINTEILUNG DER VITAMINE . 316 3.2 FETTLOESLICHE VITAMINE . 316 3.2.1 RETINOL - VITAMIN A . 316 3.2.2 CALCIFEROLE - VITAMIN D . 319 3.2.3 TOCOPHEROL - VITAMIN E . 320 3.2.4 PHYLLOCHINON - VITAMIN K . 322 3.3 WASSERLOESLICHE VITAMINE . 324 3.3.1 THIAMIN - VITAMIN BI . 324 3.3.2 RIBOFLAVIN - VITAMIN B 2 . 325 3.3.3 NIACIN . 327 3.3.4 PYRIDOXIN - VITAMIN B 6 . 330 3.3.5 PANTOTHENSAEURE . 331 3.3.6 FOLSAEURE . 333 3.3.7 COBALAMIN - VITAMIN B I 2 . 337 3.3.8 BIOTIN . 340 3.3.9 ASCORBINSAEURE - VITAMIN C . 341 4 SPURENELEMENTE . 345 K. HAUSER 4.1 GRUNDLAGEN . 345 4.1.1 EINTEILUNG DER SPURENELEMENTE . 345 4.1.2 BEDARF AN SPURENELEMENTEN . 346 4.2 ESSENZIELLE SPURENELEMENTE . 4.2.1 EISEN . 4.2.2 MAGNESIUM . 4.2.3 KUPFER . 4.2.4 ZINK . 4.2.5 MANGAN . 4.2.6 COBALT . 4.2.7 SCHWEFEL . 4.2.8 FLUORID . TEIL E ZELLBIOLOGIE 1 EINFUEHRUNG . J. RASSOW 1.1 EINFUEHRUNG . 2 AUFBAU DER ZELLE . K. HAUSER 2.1 UEBERBLICK . 2.2 AUFBAU DER PROKARYONTENZELLE . 2.3 AUFBAU DER EUKARYONTENZELLE . 2.3.1 BESONDERHEITEN IN MEHRZELLIGEN ORGANISMEN . 2.3.2 VORTEILE DER KOMPARTIMENTIERUNG . 2.4 FRAKTIONIERUNG VON ZELLEN . 3 AUFBAU UND SYNTHESE BIOLOGISCHER MEMBRANEN . K. HAUSER 3.1 UEBERBLICK . 3.2 MEMBRANLIPIDE . 3.2.1 DAS GRUNDPRINZIP: DIE LIPIDDOPPELSCHICHT . 3.2.2 STRUKTUR UND VERTEILUNG . 3.2.3 BIOSYNTHESE . 3.2.4 ABBAU . 3.2.5 BIOSYNTHESE VON MEMBRANEN . 3.2.6 MEMBRANFLUIDITAET . 3.3 MEMBRANPROTEINE . 3.3.1 AUFBAU . 3.3.2 FUNKTION . 3.4 KOHLENHYDRATE . 3.4.1 STRUKTUR . 3.4.2 FUNKTION . 4 FUNKTION BIOLOGISCHER MEMBRANEN . K. HAUSER 4.1 VIELFALT DER MEMBRANFUNKTION . 4.2 TRANSPORT . 4.2.1 PASSIVER UND AKTIVER TRANSPORT . 4.2.2 TRANSPORTPROTEINE IN MEMBRANEN . 4.2.9 LOD . 356 4.2.10 SELEN . 357 4.2.11 MOLYBDAEN . 357 4.2.12 CHROM . 357 4.3 NICHT ESSENZIELLE SPURENELEMENTE (SCHWERMETALLE) 358 4.3.1 CADMIUM . 358 4.3.2 BLEI . 358 4.3.3 QUECKSILBER . 358 4.2.3 TRANSPORT MITHILFE VON MEMBRANVESIKELN . 389 4.3 SIGNALVERMITTLUNG . 393 4.4 VERMITTLUNG VON ZELL-ZELL-KONTAKTEN . 393 4.4.1 TIGHTJUNCTIONS . 393 4.4.2 ADHAESIONSVERBINDUNGEN . 393 4.4.3 DESMOSOMEN . 394 4.4.4 HEMIDESMOSOMEN . 394 4.4.5 FOKALADHAESIONEN . 395 4.4.6 GAPJUNCTIONS . 395 5 ZELLORGANELLEN . 397 K. HAUSER 5.1 EINFUEHRUNG . 397 5.2 ZYTOSOL UND ZYTOPLASMA . 397 5.3 ZELLKERN . 397 5.3.1 AUFBAU . 398 5.3.2 FUNKTION . 400 5.4 MITOCHONDRIEN . 401 5.4.1 AUFBAU . 401 5.4.2 FUNKTION . 402 5.4.3 PROTEINTRANSPORT INS MITOCHONDRIUM . 404 5.5 ENDOPLASMATISCHES RETIKULUM . 404 5.5.1 AUFBAU . 404 5.5.2 FUNKTION . 405 5.6 GOLGI-APPARAT . 406 5.6.1 AUFBAU . 406 5.6.2 FUNKTION . 407 5.7 LYSOSOMEN . 409 5.7.1 AUFBAU . 409 5.7.2 FUNKTION . 409 5.7.3 BIOGENESE . 410 5.8 PEROXISOMEN . 411 5.8.1 AUFBAU . 411 5.8.2 FUNKTION . 411 5.8.3 BIOGENESE . 411 5.9 PROTEASOM . 412 5.9.1 AUFBAU . 412 5.9.2 FUNKTION . 412 5.9.3 DAS UBIQUITINSYSTEM . 413 346 346 351 351 353 354 354 355 356 361 361 363 363 363 364 365 365 365 367 367 367 367 368 372 378 379 379 380 380 381 381 381 383 385 385 385 385 387 6 ZYTOSKELETT . K. HAUSER 6.1 UEBERBLICK . 6.2 MIKROFILAMENTE . 6.2.1 AUFBAU . 6.2.2 FUNKTION . 6.3 MIKROTUBULI . 6.3.1 AUFBAU . 6.3.2 FUNKTION . 6.3.3 KOMPLEXE MIKROTUBULISTRUKTUREN . 6.4 INTERMEDIAERFILAMENTE . 6.4.1 AUFBAU . 6.4.2 FUNKTION . TEIL F ZELLZYKLUS UND MOLEKULARE GENETIK R. NETZKER 1 NUKLEOTIDE . 1.1 EINFUEHRUNG . 1.2 AUFBAU DER NUKLEOTIDE . 1.3 FUNKTIONEN DER NUKLEOTIDE . 1.3.1 ENERGIETRAEGER . 1.3.2 SYNTHESEVORSTUFEN . 1.3.3 BESTANDTEIL VON COENZYMEN . 1.3.4 SIGNALMOLEKUELE . 1.3.5 ALLOSTERISCHE EFFEKTOREN . 1.4 STOFFWECHSEL DER NUKLEOTIDE . 1.4.1 STOFFWECHSEL DER PURINNUKLEOTIDE . 1.4.2 STOFFWECHSEL DER PYRIMIDINNUKLEOTIDE . 1.4.3 SYNTHESE VON DESOXYRIBONUKLEOTIDEN AUS RIBONUKLEOTIDEN . 2 NUKLEINSAEUREN (POLYNUKLEOTIDE) . 2.1 GRUNDLAGEN . 2.2 DNA . 2.2.1 DIE DNA-DOPPELHELIX . 2.2.2 DIE VERPACKUNG DER DNA . 2.3 RNA . 2.3.1 STRUKTUR . 2.3.2 TYPEN DER RNA . 2.4 DAS HUMANE GENOM UND TRANSKRIPTOM . 3 EINFUEHRUNG IN DIE MOLEKULARBIOLOGIE . 3.1 GRUNDBEGRIFFE . 3.2 ZENTRALES DOGMA DER MOLEKULARBIOLOGIE . 4 REPLIKATION DER DNA . 4.1 EINFUEHRUNG . 4.2 ABLAUF DER REPLIKATION . 4.2.1 UEBERBLICK . 7 EXTRAZELLULAERE MATRIX . 425 K. HAUSER 7.1 UEBERBLICK . 425 7.2 KOMPONENTEN DER EXTRAZELLULAEREN MATRIX . 425 7.2.1 KOLLAGEN . 426 7.2.2 ELASTIN . 430 7.2.3 GLYKOSAMINOGLYKANE . 431 7.2.4 PROTEOGLYKANE . 433 7.2.5 NICHT KOLLAGENE GLYKOPROTEINE . 435 7.3 ABBAU DER EXTRAZELLULAEREN MATRIX . 436 7.4 EXTRAZELLULAERE MATRIX DES KNOCHENS . 437 7.4.1 ANORGANISCHE MATRIX . 437 7.4.2 ORGANISCHE MATRIX . 437 7.5 EXTRAZELLULAERE MATRIX DES KNORPELS . 437 4.2.2 ERKENNUNG DER REPLIKATIONSSTARTSTELLE(N) UND STRANGTRENNUNG . 467 4.2.3 SYNTHESE DES PRIMERS . 468 4.2.4 DNA-SYNTHESE. 468 4.2.5 LIGATION DER OKAZAKI-FRAGMENTE . 470 4.2.6 REPLIKATION EUKARYONTISCHER CHROMOSOMEN-ENDEN 471 4.3 HEMMSTOFFE DER REPLIKATION . 472 5 GENEXPRESSION . 473 5.1 UEBERBLICK . 473 5.2 TRANSKRIPTION . 474 5.2.1 DIE TRANSKRIPTIONSPRODUKTE: DIE VERSCHIEDENEN RNA-TYPEN . 474 5.2.2 DIE TRANSKRIPTIONSENZYME: RNA-POLYMERASEN . 478 5.2.3 ABLAUF DER TRANSKRIPTION . 479 5.2.4 REGULATION DER TRANSKRIPTION . 483 5.2.5 HEMMSTOFFE DER TRANSKRIPTION . 489 5.3 ENTSTEHUNG UND NACHBEARBEITUNG DER MRNA . 490 5.3.1 PROZESSIERUNG DER HNRNA . 490 5.3.2 RNA-EDITING . 494 5.4 TRANSLATION . 495 5.4.1 DER GENETISCHE CODE . 495 5.4.2 BELADUNG DER TRNAS MIT AMINOSAEUREN . 496 5.4.3 ABLAUF DER TRANSLATION . 497 5.4.4 REGULATION DER TRANSLATION . 502 5.4.5 HEMMSTOFFE DER TRANSLATION . 502 5.4.6 POSTTRANSKRIPTIONELLE UND TRANSLATIONALE REGULATION DURCH KLEINE RNA . 505 5.5 PROTEINFALTUNG . 506 5.5.1 MOTOR UND ABLAUF DER PROTEINFALTUNG . 506 5.5.2 AN DER PROTEINFALTUNG BETEILIGTE PROTEINE . 508 5.6 COTRANSLATIONALER PROTEINTRANSPORT IN DAS ENDO PLASMATISCHE RETIKULUM . 510 5.7 CO UND POSTTRANSLATIONALE MODIFIKATION VON PROTEINEN . 511 415 415 415 415 417 418 418 419 420 422 422 423 441 441 441 443 443 444 445 445 445 447 447 452 455 458 458 459 459 461 462 462 462 462 464 464 464 466 466 466 466 6 VIREN . 6.1 VIRUSAUFBAU . 6.1.1 VIRALE NUKLEINSAEUREN . 6.1.2 VIRALE PROTEINE . 6.2 INFEKTIONSZYKLUS . 6.3 SYSTEMATIK DER VIREN . 6.3.1 RNA-VIREN . 6.3.2 DNA-VIREN . 6.4 IMPFMETHODEN . 6.4.1 GANZVIRUS-IMPFSTOFFE . 6.4.2 PROTEINBASIERTE IMPFSTOFFE . 6.4.3 GENBASIERTE IMPFSTOFFE . 7 GENTECHNIK, NACHWEIS BZW. ANALYSE VON NUKLEINSAEUREN UND GENTHERAPIE. . 7.1 EINFUEHRUNG . 7.2 DIE WERKZEUGE . 7.2.1 PLASMIDE . 7.2.2 RESTRIKTIONSENDONUKLEASEN . 7.2.3 REVERSE TRANSKRIPTASE . 7.2.4 WEITERE ENZYME . 7.3 METHODIK DER GENTECHNIK: KLONIERUNG . 7.3.1 WERKZEUGE . 7.3.2 DNA-TRANSFERMETHODEN . 7.3.3 ABLAUF EINER KLONIERUNG . 7.3.4 EINSATZGEBIETE . 7.4 NACHWEIS UND ANALYSE VON NUKLEINSAEUREN . 7.4.1 POLYMERASEKETTENREAKTION (PCR) . 7.4.2 REVERSE TRANSKRIPTIONS-POLYMERASEKETTENREAKTION (RT-PCR) . 7.4.3 AGAROSE UND POLYACRYLAMID-GELELEKTROPHORESE . 7.4.4 BLOT-HYBRIDISIERUNG . 7.4.5 RESTRIKTIONS-FRAGMENT-LAENGEN-POLYMORPHISMUS (RFLP) . 7.4.6 DNA-PROFILANALYSE (GENETISCHER FINGERABDRUCK) . 7.4.7 DNA-SEQUENZIERUNG . 7.4.8 DNA-CHIPS ( DNA-MICROARRAYS ) ZUR ANALYSE VON GENEXPRESSIONSMUSTERN . 7.4.9 CHROMATIN-IMMUNOPRAEZIPITATION (CHIP) . 7.4.10 RNA-INTERFERENZ . 7.4.11 KNOCK-OUT-TIERE UND TRANSGENE TIERE . 7.4.12 GENOM-EDITIERUNG . 7.5 SOMATISCHE GENTHERAPIE . 8 MUTATIONEN UND DNA-REPARATUR . 8.1 MUTATIONEN . 8.1.1 MUTATIONSFORMEN . 8.1.2 ENTSTEHUNG VON MUTATIONEN . TEIL G ZELLULAERE KOMMUNIKATION R. NETZKER, R. DEUTZMANN* 1 GRUNDLAGEN . 1.1 EINFUEHRUNG . 1.2 PRINZIPIEN DER SIGNALUEBERTRAGUNG ZWISCHEN ZELLEN. 1.2.1 GAPJUNCTIONS . 8.2 REPARATUR DER DNA-SCHAEDEN . 552 8.2.1 DIREKTE REPARATUR . 552 8.2.2 BASEN-EXZISIONSREPARATUR . 552 8.2.3 NUKLEOTID-EXZISIONSREPARATUR . 553 8.3 KONTROLLE DER REPLIKATIONSGENAUIGKEIT UND FEHLPAARUNGSREPARATUR (MISMATCH-REPARATUR) . 555 8.4 REPARATUR VON DOPPELSTRANGBRUECHEN . 555 9 DER ZELLZYKLUS . 557 9.1 ABLAUF . 557 9.2 REGULATION . 558 9.2.1 KONTROLLPUNKTE IM ZELLZYKLUS . 558 9.2.2 KOMPONENTEN DES ZELLZYKLUS-KONTROLLSYSTEMS . 559 9.2.3 STEUERUNG DER PHASENUEBERGAENGE BZW. DER S-PHASE. 560 10 DIE APOPTOSE . 562 10.1 EINFUEHRUNG . 562 10.2 BEDEUTUNG DER APOPTOSE . 562 10.3 KOMPONENTEN DES APOPTOSE-APPARATES . 563 10.3.1 CASPASEN . 563 10.3.2 PROTEINE DER BCL-2-FAMILIE . 563 10.3.3 INHIBITORS OFAPOPTOSIS PROTEINS (LAPS) . 564 10.4 AUSLOESUNG DER APOPTOSE . 564 10.4.1 EXTRINSISCHER SIGNALWEG . 564 10.4.2 INTRINSISCHER SIGNAL WEG . 565 10.4.3 GRANZYM/PERFORIN-WEG . 566 10.5 WIRKUNG DER EFFEKTOR-CASPASEN . 566 10.6 FEHLREGULATIONEN DER APOPTOSE . 566 11 MOLEKULARE ONKOLOGIE . 567 11.1 EINFUEHRUNG . 567 11.2 TUMORENTSTEHUNG (KANZEROGENESE) . 567 11.2.1 SOMATISCHE MUTATIONEN ALS AUSLOESER DER TRANSFORMATION . 568 11.2.2 DIE BEDEUTUNG REGULATORISCHER RNA FUER DIE TUMORENTSTEHUNG . 573 11.2.3 TUMORVIREN ALS AUSLOESER DER TRANSFORMATION . 574 11.2.4 BAKTERIEN ALS BIOLOGISCHES KARZINOGEN . 575 11.3 TUMORENTWICKLUNG: DIE BILDUNG VON TUMORGEFAESSEN UND TOCHTERKOLONIEN . 576 11.3.1 ANGIOGENESE . 576 11.3.2 METASTASIERUNG . 576 11.4 TUMORTHERAPIE . 577 11.4.1 ZYTOSTATIKA . 577 11.4.2 NEUERE ENTWICKLUNGEN IN DER TUMORTHERAPIE . 578 1.2.2 ZELL-ZELL-UND ZELL-MATRIX-INTERAKTION . 584 1.2.3 EXTRAZELLULAERE SIGNALUEBERTRAGUNG . 584 1.3 HORMONE UND ZYTOKINE . 585 1.3.1 EINTEILUNG DER HORMONE . 585 514 514 514 514 515 516 517 524 525 525 525 526 528 528 529 529 531 532 532 532 532 534 535 536 537 537 538 538 539 540 541 542 544 544 544 544 545 547 548 548 548 550 583 583 583 583 1.3.2 EIGENSCHAFTEN UND WIRKPRINZIP VON HORMONEN . 585 1.3.3 HORMONELLE REGELKREISE . 587 1.3.4 ZYTOKINE . 588 1.4 NACHWEISMETHODEN . 588 1.4.1 RADIOIMMUNOASSAY (RIA) . 588 1.4.2 ENZYME-LINKED IMMUNOSORBENT ASSAY (ELISA) . 589 2 MECHANISMEN DER SIGNALTRANSDUKTION. . 590 2.1 EINFUEHRUNG . 590 2.2 REZEPTOREN IN DER ZELLMEMBRAN . 591 2.2.1 G-PROTEIN-GEKOPPELTE REZEPTOREN . 591 2.2.2 LIGANDENAKTIVIERTE LONENKANAELE . 601 2.2.3 ENZYMGEKOPPELTE REZEPTOREN . 601 2.3 INTRAZELLULAERE REZEPTOREN (KERNREZEPTOREN) . 608 2.3.1 STEROIDHORMONREZEPTOREN . 609 2.3.2 REZEPTOREN FUER SCHILDDRUESENHORMONE, VITAMIN D UND RETINSAEURE . 610 2.3.3 KERNREZEPTOR-SUPERFAMILIE - REZEPTOREN DER PPAR-FAMILIE . 610 3 HORMONE . 612 3.1 PANKREASHORMONE . 612 3.1.1 INSULIN . 612 3.1.2 GLUKAGON . 621 3.2 DIE KATECHOLAMINE ADRENALIN UND NORADRENALIN . 625 3.2.1 BIOSYNTHESE UND SEKRETION . 625 3.2.2 ABBAU . 627 3.2.3 MOLEKULARE MECHANISMEN . 627 3.2.4 ZELLULAERE WIRKUNGEN . 628 3.3 HORMONE DES HYPOTHALAMISCH-HYPOPHYSAEREN SYSTEMS . 631 3.3.1 HYPOTHALAMUS . 632 3.3.2 HYPOPHYSE . 633 3.3.3 RUECKKOPPLUNGSMECHANISMEN . 635 3.4 SCHILDDRUESENHORMONE (THYROXIN UND TRIJODTHYRONIN) . 636 3.4.1 BIOSYNTHESE, SPEICHERUNG, TRANSPORT UND ABBAU. . 636 3.4.2 WIRKUNGEN . 638 3.5 HORMONE DER NEBENNIERENRINDE . 643 3.5.1 UEBERBLICK . 643 3.5.2 GLUCOCORTICOIDE . 646 3.5.3 ANDROGENE . 650 3.6 HORMONE DER GONADEN . 652 3.6.1 ANDROGENE . 653 3.6.2 OESTROGENE UND GESTAGENE . 654 3.7 WACHSTUMSHORMON . 659 3.7.1 REGULATION DER BIOSYNTHESE . 660 3.7.2 MOLEKULARE UND ZELLULAERE WIRKUNGEN . 660 3.8 PROLAKTIN . 662 3.8.1 MOLEKULARE UND ZELLULAERE WIRKUNGEN . 663 3.9 GASTROINTESTINALE HORMONE . 663 3.9.1 GASTRIN . 664 3.9.2 SEKRETIN . 666 3.9.3 CHOLECYSTOKININ (CCK) . 666 3.10 HORMONE MIT WIRKUNG AUF DEN WASSER UND ELEKTROLYTHAUSHALT . 666 3.10.1 REGULATION DES WASSERHAUSHALTS: ANTIDIURETISCHES HORMON . 667 3.10.2 HORMONELLE REGULATION DES NATRIUMHAUSHALTS. . 668 3.10.3 HORMONELLE REGULATION DES KALIUMHAUSHALTS . 673 3.10.4 HORMONE MIT WIRKUNG AUF DEN CALCIUM UND PHOSPHATHAUSHALT . 674 4 GEWEBSHORMONE (PARAKRIN WIRKENDE HORMONE) . 679 4.1 EIKOSANOIDE . 679 4.1.1 BIOSYNTHESE . 679 4.1.2 WIRKUNGEN . 681 4.2 ENTZUENDUNGSHEMMENDE UND ENTZUENDUNGS AUFLOESENDE LIPIDMEDIATOREN . 685 4.3 STICKSTOFFMONOXID (NO) . 686 4.3.1 BIOSYNTHESE UND INAKTIVIERUNG . 686 4.3.2 WIRKUNGEN . 687 4.4 KININE . 688 4.4.1 BIOSYNTHESE UND INAKTIVIERUNG . 688 4.4.2 WIRKUNGEN . 689 4.5 HISTAMIN . 690 4.5.1 BIOSYNTHESE, SPEICHERUNG UND INAKTIVIERUNG . 690 4.5.2 WIRKUNGEN . 690 4.6 SEROTONIN (5-HYDROXYTRYPTAMIN) . 692 4.6.1 BIOSYNTHESE, SPEICHERUNG UND INAKTIVIERUNG . 692 4.6.2 WIRKUNGEN . 692 5 ZYTOKINE . 696 5.1 GRUNDLAGEN . 696 5.2 WACHSTUMSFAKTOREN . 696 5.3 ZYTOKINE MIT WIRKUNG AUF DIE HAEMATOPOESE . 698 5.4 ZYTOKINE DES IMMUNSYSTEMS . 699 TEIL H INFEKTIONEN, VERLETZUNGEN UND VERGIFTUNGEN J. RASSOW 1 MOLEKULARE IMMUNOLOGIE . 703 1.1 EINFUEHRUNG . 703 1.2 DAS ANGEBORENE (UNSPEZIFISCHE) IMMUNSYSTEM. . 704 1.2.1 ABWEHR VON MIKROORGANISMEN AN OBERFLAECHEN. . 704 1.2.2 ERKENNUNG VON MIKROORGANISMEN DURCH DAS ANGEBORENE IMMUNSYSTEM . 707 1.3 DAS ADAPTIVE IMMUNSYSTEM . 715 1.3.1 EINFUEHRUNG . 715 1.3.2 ANTIKOERPER . 716 1.3.3 ZELLULAERE UND MOLEKULARE GRUNDLAGEN ADAPTIVER IMMUNANTWORTEN . 723 1.3.4 DAS ERWORBENE IMMUNSCHWAECHESYNDROM (AIDS) . 732 1.3.5 ALLERGIE . 734 1.4 ENTZUENDUNG . 737 1.4.1 GRUNDLAGEN . 737 1.4.2 DIE AKTIVIERUNG DER LEUKOZYTEN . 738 1.4.3 DIE LEUKOZYTEN IM ENTZUENDUNGSHERD . 739 1.5 TUMORIMMUNOLOGIE . 741 1.5.1 TUMOR-SPEZIFISCHE UND TUMOR-ASSOZIIERTE ANTIGENE 742 1.5.2 IMMUNE SURVEILLANCE UND CANCER IMMUNOEDITING . 742 1.6 MEDIATOREN DES IMMUNSYSTEMS . 745 1.6.1 INTERFERONE (IFN) . 745 1.6.2 INTERLEUKINE . 746 1.6.3 TNFA . 746 1.6.4 TGF-SS . 746 1.6.5 WEITERE MEDIATOREN . 746 1.7 IMMUNOLOGIE DER BLUTGRUPPENANTIGENE . 747 1.7.1 DAS ABO-SYSTEM . 747 1.7.2 DAS RHESUS-SYSTEM . 748 2 BLUTSTILLUNG UND BLUTGERINNUNG . 750 2.1 EINFUEHRUNG . 750 2.2 BLUTSTILLUNG: AKTIVIERUNG UND AGGREGATION VON THROMBOZYTEN . 750 2.2.1 THROMBOZYTENADHAESION . 750 2.2.2 THROMBOZYTENAGGREGATION . 751 TEIL I BLUT, LEBER UND NIERE J. RASSOW 1 BIOCHEMIE DES BLUTES . 775 1.1 EINFUEHRUNG . 775 1.2 TRANSPORT VON O2 UND CO 2 IM BLUT . 775 1.2.1 O 2 -TRANSPORT DURCH HAEMOGLOBIN . 775 1.2.2 TRANSPORT VON CO 2 . 781 1.2.3 DIE VERSCHIEDENEN HAEMOGLOBINE DES MENSCHEN. . 782 1.2.4 SCHUTZ DES HAEMOGLOBINS VOR OXIDATION . 783 1.3 ERYTHROPOESE UND PORPHYRINSTOFFWECHSEL . 786 1.3.1 ERYTHROPOESE . 786 1.3.2 HAEMBIOSYNTHESE . 786 1.3.3 HAEM-ABBAU . 788 1.4 DIE PROTEINE DES BLUTSERUMS . 792 2 BIOCHEMIE DER LEBER . 793 2.1 EINFUEHRUNG . 793 2.2 STOFFWECHSELFUNKTIONEN DER LEBER . 794 2.2.1 KONSTANTHALTUNG DES BLUTZUCKERSPIEGELS . 794 2.2.2 SYNTHESE VON KETONKOERPERN, TRIACYLGLYCERINEN UND CHOLESTERIN . 795 2.2.3 AUFGABEN DER LEBER IM AMINOSAEURESTOFFWECHSEL . 795 2.3 PRODUKTION VON SERUMPROTEINEN . 796 2.4 HORMON- UND VITAMINSTOFFWECHSEL IN DER LEBER . 796 2.4.1 HORMONE . 796 2.4.2 VITAMINE . 796 2.5 AUSSCHEIDUNGSFUNKTION DER LEBER . 797 2.5.1 BESTANDTEILE DER GALLE . 797 2.5.2 GALLESEKRETION . 798 2.2.3 FREISETZUNG VON INHALTSSTOFFEN AUS AKTIVIERTEN THROMBOZYTEN . 752 2.2.4 HEMMUNG DER THROMBOZYTENAGGREGATION AM INTAKTEN ENDOTHEL . 754 2.3 BLUTGERINNUNG . 754 2.3.1 DAS PRINZIP . 754 2.3.2 DIE BLUTGERINNUNG IM DETAIL . 755 2.4 FIBRINOLYSE . 761 2.5 HEMMUNG DER BLUTGERINNUNG . 761 2.5.1 MECHANISMEN IN VITRO . 761 2.5.2 MECHANISMEN IN VIVO . 761 2.6 THROMBUSBILDUNG UND ISCHAEMIE . 763 3 ENTGIFTUNG . 767 3.1 ENTGIFTUNG ORGANISCHER FREMDSTOFFE: BIOTRANSFORMATION . 767 3.1.1 PHASE-I-REAKTIONEN . 768 3.1.2 PHASE-IL-REAKTIONEN . 771 3.2 ENTGIFTUNG ANORGANISCHER FREMDSTOFFE: STOFFWECHSEL DER SCHWERMETALLE . 772 3 BIOCHEMIE DER NIERE . 799 3.1 EINFUEHRUNG . 799 3.2 ULTRAFILTRATION IM NIERENKOERPERCHEN . 800 3.3 FUNKTIONEN DES PROXIMALEN TUBULUS . 801 3.3.1 GLUCONEOGENESE . 801 3.3.2 RESORPTION UND SEKRETION . 802 3.4 FUNKTIONEN DER HENLE-SCHLEIFE . 804 3.5 FUNKTION DES DISTALEN TUBULUS UND DES SAMMEL ROHRS . 805 3.6 REGULATION DER NIERENFUNKTIONEN . 806 3.6.1 DAS ANTIDIURETISCHE HORMON ADH (VASOPRESSIN). . 806 3.6.2 ALDOSTERON . 806 3.6.3 FUNKTIONEN DES JUXTAGLOMERULAEREN APPARATES . 806 3.6.4 DAS ATRIALE NATRIURETISCHE PEPTID UND ANDERE PEP TIDHORMONE . 807 3.7 AUFGABEN DER NIERE IM SAEURE-BASEN UND STICKSTOFF HAUSHALT . 807 TEIL J MUSKULATUR UND NERVENSYSTEM J. RASSOW 1 BIOCHEMIE DER MUSKULATUR . 813 1.1 UEBERSICHT . 813 1.2 MUSKELGEWEBE . 813 1.2.1 EINTEILUNG UND AUFBAU . 813 1.3 MOLEKULARE MECHANISMEN DER MUSKELKONTRAKTION. . 816 1.3.1 QUERBRUECKENZYKLUS . 816 1.3.2 KONTROLLE DER AKTIN-MYOSIN-BINDUNG . 817 1.3.3 ELEKTROMECHANISCHE KOPPLUNG . 820 1.4 MUSKELKRANKHEITEN (MYOPATHIEN) . 823 1.4.1 MYASTHENIA GRAVIS . 823 1.4.2 MUSKELDYSTROPHIEN . 823 1.4.3 METABOLISCHE MUSKELKRANKHEITEN . 823 1.4.4 DILATATIVE KARDIOMYOPATHIE . 824 2 NEUROCHEMIE . 826 2.1 EINFUEHRUNG . 826 2.2 ENERGIESTOFFWECHSEL DES NERVENSYSTEMS . 826 2.3 GLIAZELLEN UND MYELIN . 827 2.3.1 GLIAZELLEN . 827 2.3.2 MYELIN . 827 2.4 SCHRANKENSYSTEME DES ZNS . 828 2.4.1 BLUT-HIRN-SCHRANKE . 828 2.4.2 BLUT-LIQUOR-SCHRANKE. 829 2.5 RUHEMEMBRANPOTENZIAL UND AKTIONSPOTENZIAL . 830 2.5.1 RUHEMEMBRANPOTENZIAL . 830 2.5.2 AKTIONSPOTENZIAL . 834 2.6 NEUROTRANSMITTER UND IHRE REZEPTOREN . 838 2.6.1 GLUTAMAT . 838 2.6.2 ACETYLCHOLIN (ACH) . 840 2.6.3 SEROTONIN . 845 2.6.4 Y-AMINOBUTYRAT, GABA . 846 2.6.5 GLYCIN . 848 2.6.6 KATECHOLAMINE . 849 2.6.7 NEUROPEPTIDE . 851 2.6.8 ENDOCANNABINOIDE . 852 2.6.9 PURINE . 852 2.7 ERKRANKUNGEN DES ZNS . 854 2.7.1 MULTIPLE SKLEROSE (MS) . 854 2.7.2 ALZHEIMER-KRANKHEIT . 855 2.7.3 PARKINSON-KRANKHEIT . 857 2.7.4 CHOREA HUNTINGTON . 859 2.8 SINNESORGANE UND SINNESZELLEN . 860 2.8.1 RIECHSINNESZELLEN . 860 2.8.2 GESCHMACKSSINNESZELLEN . 861 2.8.3 DAS OHR: HOEREN UND GLEICHGEWICHT . 861 2.8.4 DAS AUGE . 862 TEIL K AUSBLICK J. RASSOW 1 BIOCHEMIE DES LANGEN LEBENS . 869 1.1 HAT SICH DER EINZUG DER WISSENSCHAFTEN IN DIE MEDIZIN GELOHNT? . 869 1.2 GIBT ES UNSTERBLICHKEIT? . 870 1.3 WAS SETZT DEM LEBEN DER ZELLEN HOEHERER EUKARYONTEN EIN ENDE? . 870 TEIL L ANTWORTKOMMENTARE KLINISCHE FAELLE 1 ANTWORTKOMMENTARE KLINISCHE FAELLE. . 879 1.1 MYOKARDINFARKT . 879 1.2 SCHLAGANFALL . 880 1.3 OESOPHAGUSVARIZENBLUTUNG BEI LEBERZIRRHOSE . 880 1.4 DIABETES MELLITUS . 881 1.5 HYPERTHYREOSE BEI STRUMA . 881 1.6 MORBUS CUSHING . 882 1 .7 METASTASIERENDES KARZINOID . 882 1.4 WAS SCHAEDIGT DIE ZELLEN? . 871 1.5 GEHT DIE ZELLALTERUNG VON DEN MITOCHONDRIEN AUS? 872 1.6 UEBERLEBENSSTRATEGIEN . 873 1.7 UEBERLEBENSMUTANTEN . 874 1.8 WAS KANN MAN TUN? . 875 1.8 INFEKTEXAZERBIERTE COPD . 883 1.9 LUNGENEMBOLIE . 883 1.10 AKUTES PRAERENALES NIERENVERSAGEN . 884 1.11 MUSKELDYSTROPHIE TYP DUCHENNE . 884 1.12 PARKINSON-SYNDROM . 885 SACHVERZEICHNIS . 886
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