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Inhaltsverzeichnis Teil A Energiestoffwechsel 1 Der Energiestoffwechsel im Überblick. 4 J. Die wichtigsten biochemischen Funktionsträger: Proteine ]. Rassow 74 Worum geht es in diesem Kapitel? Woher stammt die Energie für Lebensprozesse?.. 19 1.2.1 Die Bedeutung der energetischen Kopplung Die Bedeutung des ATP als Energieträger 1.3 Wie entsteht ATP? Woher stammt die Energie für die ATP-Synthese? 22 23 1.4.1 Ein Protonenfluss als Energiequelle der ATP-Synthase Die Atmungskette als Protonenpumpe Die Herkunft der Elektronen der Atmungskette .. 24 24 25 1.4.2 2 Triebkraft und Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen 4.1 Grundlagen 74 4.1.1 Funktionen Die Peptidbindung 74 74 4.3 4.3.1 Proteinstrukturen Primärstruktur 75 76 4.3.2 4.3.3 Sekundärstruktur Tertiär- und Quartärstruktur 76 79 Abbau der Kohlenhydrate zu Pyruvat bzw. Lactat 82 20 j . Rassow 27 Rassow 2.1 Die Triebkraft biochemischer Reaktionen 27 5.2 2.1 Die Bedeutung der Freien Energie Die Bedeutung des chemischen Gleichgewichts .. 28 28 5.2.2 52.3 Kurze Einführung 82 Die Ein erster Überblick 82 82 Die einzelnen Reaktionsschritte der Glykolyse ... Die Regulation der Glykolyse 83 92 Was geschieht bei Annäherung an das chemische Oxidation von Pyruvat 31 31 98 2.1.4 Gleichgewicht der Freien Energie? Die Bedeutung der Entropie 2.2 Die Geschwindigkeit biochemischer 32 2.2.1 2.2.2 Prinzipien der chemischen Reaktionskinetik Enzyme als Katalysatoren biochemischer Reaktionen 32 Einführung 100 33 .......'.'...'.'.......'.'....... Die Regulation des Glykogenabbaus 103 2.2.3 Enzymkinetik 35 Abbau der Stärke 104 Die molekulare Struktur der wichtigsten Nahrungsstoffe: Kohlenhydrate, Triacylglycerine und Aminosäuren J. Rassow Kurzübersicht Kohlenhydrate Chemie der Kohlenhydrate Funktion der Kohlenhydrate im Energiestoffwechsel 45 45 45 3.3 Triacylglycerine (TAG) 57 3.3.1 3.3.2 Lipide Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren • Funktion der TAG Aminosäuren Grundstruktur und Eigenschaften Die proteinogenen Aminosäuren Der Sonderfall Selenocystein 57 58 Rassow, Joachim Biochemie 5.6 Abbau der Fructose 104 5.6.1 5.6.2 Die Reaktionsschritte des Fructoseabbaus Energiebilanz 105 106 6 Oxidativer Abbau von Pyruvat: Die Reaktionen der Pyruvat-Dehydround des Citratzyklus ]. Rassow 6.1 Einführung 6.2 Die Pyruvat-Dehydrogenase (PDH) 6.2.1 6.2.4 6.2.3 Grundlagen Der Aufbau der Pyruvat-Dehydrogenase . . Die Regulation einzelnen der Pyruvat-Dehydrogenase 6.3 Der Citratzyklus 6.3.1 6.3.2 6.3.3 Grundlagen Die einzelnen Reaktionsschritte Energieausbeute des Citratzyklus 45 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 Reduktion von Pyruvat zu Lactat (Lactatgärung).. 98 Abbau von Pyruvat 100 56 63 63 66 72 63 109 110 114 111 115 digitalisiert durch: IDS Luzern Inhaltsverzeichnis 6.3.4 Regulation des citratzyklus 6.3.5 Auffüllung des Citratzyklus: Anaplerotische Reaktionen 7 Abbau 9 126 Triacylglycerinen 9.1 Grundlagen 127 7.2 Physiologische Bedeutung 127 9.3 7.2.1 7.2.2 7.3 7.4 7.4.1 7.4.2 Triacylglycerine (TAG) Ketonkörper Hydrolyse von Triacylglycerinen Lipasen ... Was wird aus den Hydrolyseprodukten Glycerin und Fettsäuren? Abbau von Glycerin Abbau der Fettsäuren 7.5 Abbau von Ketonkörpern 132 132 133 9.3.2 9.3.3 9.3.4 9.4 9.5 141 9.5.1 9.5.2 8 Abbau von Proteinen im Stoffwechsel 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 129 129 174 J. Rassow 127 7.1 ATP-Synthese durch oxidative Phosphorvlierunq Phospho Die ATP-Synthase Aufbau Funktionsweise Triebkraft der ATP-Synthase 174 Die Atmungskette 176 Einführung Die Komponenten der Atmungskette Die Redoxpotenziale der Atmungskette Regulation der Aktivität der Atmungskette Import und Export von Metaboliten über die Mitochondrienmembran Transport von Reduktionsäquivalenten über die 176 mitochondriale 188 186 187 187 Glycerin-3-phosphat-Shuttle 9.5.3 Vergleich beider Aminosäuren 147 190 9.6.1 Der physiologische Entkoppler 9.7 9.8 Angeborene Defekte des OXPHOS-Systems Bakterielle Atmungsketten Rassow 8.1 Grundlagen 147 8.2 Transport von Stickstoff im Blut: Alanin, Glutamin und Harnstoff 147 8.2.1 8.2.2 8.2.3 Alanin Glutamin Harnstoff 148 149 150 8.3 Der Harnstoffzyklus 150 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 Grundlagen Die einzelnen Reaktionsschritte Energiebilanz Was wird aus dem Fumarat? Regulation des Harnstoffzyklus 151 153 153 8.4 Ammoniak im Stoffwechsel 154 10.3 8.4.1 8.4.2 8.5 Bildung von Ammoniak Entgiftung von Ammoniak 154 10.3.1 Überblick 10.3.2 Die Verdauungssekrete 10.3.3 Verdauung der Nahrungsbestandteile 8.5.1 8.5.2 8.6 Transaminierung durch 190 190 191 Ernährung und Verdauung Rassow 10.1 10.2 Einführung Ernährung Zusammensetzung der Nahrung 10.2.2 Parenterale Ernährung 10.2.3 Energiegehalt der Nahrung 192 197 Verdauung 198 208 und Desaminierung 158 Desaminierung Wege des Kohlenstoffs im Abbau der Aminosäuren Speicherung und Bereitstellung von Kohlenhydraten 8.6.1 Grundlagen: glucogene und ketogene Aminosäuren 8.6.2 Abbau der einzelnen Aminosäuren 11.1 8.7 8.7.1 Wichtige Produkte des Aminosäureabbaus Aminosäure-Abbauprodukte mit Mediatorfunktion: Biogene Amine Stickstoffmonoxid (NO) als Abbauprodukt des Arginins als Überträger von Methylgruppen Stoffwechsel des Cysteins Aminosäuren als Vorstufen weiterer Synthesen... Wichtige Kohlenhydrate in der Nahrung Verdauung der Kohlenhydrate Resorption der Kohlenhydrate im Darm 11.1.4 Transport in Hepatozyten Transport der Glucose in die extrahepatischer Gewebe Glykogensynthese Mechanismus der Glykogensynthese Regulation der Glykogensynthese 8.7.2 8.7.3 8.7.4 8.7.5 210 161 168 169 169 173 11.3 Aufnahme der Kohlenhydrate aus der Nahrung . . Gluconeogenese 210 210 213 213 215 215 219 Inhaltsverzeichnis 11.3.1 Funktion der Gluconeogenese im Ort der Gluconeogenese 11.3.3 Mechanismus der Gluconeogenese Ausgangsstoffe der Gluconeogenese 11.3.5 Regulation der Gluconeogenese 221 222 222 227 228 14.7 14.7.1 14.7.2 Die Bereitstellung von Fettsäuren, Triacylglycerinen und Ketonkörpern .. 230 Zentrale Kontrollpunkte in der Regulation des Energiestoffwechsels Die Koordination des Energiestoffwechsels in den peripheren Organen Die Regulation des Hungergefühls Stoffwechsel in Tumorzellen Rassow 277 277 278 281 J. Rassow 15.1 Einführung 281 12.1 Überblick 230 15.2 Kanzerogenese 281 12.2 Aufnahme der Lipide aus der Nahrung 230 15.3 Tumorwachstum bei Sauerstoffmangel 282 12.2.1 Verdauung der Lipide Resorption der 230 232 15.3.1 15.3.2 Warburg-Effekt Bausteine der Nukleotid-Synthese 284 12.3 12.3.1 Fettsäuresynthese Bereitstellung von 234 235 Glutamin Hydroxyglutarat als 284 286 235 240 242 Synthese von durch veränderte Isocitrat-Dehydrogenasen 286 abhängiger Dioxygenasen Resümee 287 288 Vitamine 290 Mechanismus der Fettsäuresynthese 12.3.3 Regulation der Fettsäuresynthese 12.3.4 Bildung ungesättigter Fettsäuren 12.4 15.4.2 Fettsäure242 12.4.2 Das als Quelle von NADPH für die Fettsäuresynthese Der Pentosephosphatweg 12.5 Lipogenese: (TAG) 12.5.1 Reaktionsschritte der TAG-Synthese Regulation der TAG-Synthese 243 243 K 248 248 249 250 12.6.1 12.6.2 Die Reaktionen der Ketonkörpersynthese 12.7 Lipoproteine: Transport von Lipiden im Blut 251 12.7.1 12.7.2 Aufbau und Einteilung Der Stoffwechsel der Lipoproteine 251 253 Proteine als Nahrungsmittel 251 259 J. Rassow 13.1 13.2 Verdauung der Proteine 16.1 Grundlagen 290 16.1.1 Vitaminbedarf Vitaminosen 290 290 16.2 Fettlösliche Vitamine 292 Retinol - Vitamin A 292 295 _ 16.2.4 Vitaminosen 16.2.5 Phyllochinon - Vitamin K 259 260 Proteasen und ihre Reaktionsmechanismen ,, . 262 262 264 16.3 Wasserlösliche Vitamine 300 B, Riboflavin - Vitamin 300 302 16.3.5 16.3.6 304 - Vitamin Pantothensäure Folsäure 306 308 309 16.3.7 314 . 16.3.8 Biotin 16.3.9 Ascorbinsäure - Vitamin C 317 318 322 , J. Rassow .... Regulation bei kurzfristig erhöhtem Energiebedarf 14.3 Regulation bei Ausdauerleistungen K. 266 266 268 17.1.2 17.2 14.4 Niacin Regulation des Energiestoffwechsels.. 266 14.1 14.2 Regulation bei Nahrungsmangel Mahlzeit Schlüsselenzyme des Energiestoffwechsels 298 298 16.3.1 16.3.2 259 Hydrolyse der Proteine durch Proteasen Resorption der Hydrolyseprodukte 13.2.1 Vorkommen und Aufgaben der Proteasen 13.2.2 Reaktionsmechanismen 13.2.3 Proteaseinhibitoren 14 16 Triacylglycerine 270 273 275 17.2.3 Grundlagen 322 Einteilung der Spurenelemente Bedarf an Spurenelementen 322 323 . , , einzelnen Spurenelemente Eisen Magnesium Kupfer 323 323 327 328 Inhaltsverzeichnis 17.2.4 17.2.5 17.2.6 17.2.7 17.2.8 Zink Mangan Cobalt Schwefel Fluorid 329 331 331 332 332 17.2.9 17.2.10 333 333 334 334 334 Molybdän 17.2.12 Chrom Blei, Quecksilber Teil B Zellbiologie 1 Einführung 339 4.4.2 4.4.3 Adhäsionsverbindungen Desmosomen 4.4.5 Fokaladhäsionen 371 372 372 373 J. Rassow 1.1 Einführung 2 Aufbau der Zelle 339 341 4.4.6 5 373 Zellorganellen 375 K. 2.1 Überblick 341 Einführung 375 2.2 Aufbau der Prokaryontenzelle 341 Zytosol und 375 Zellkern 375 Aufbau Funktion 376 2.3 Aufbau der Eukaryontenzelle 342 2.3.1 2.3.2 Besonderheiten in mehrzelligen Organismen Vorteile der Kompartimentierung 343 343 2.4 Fraktionierung von 343 3 Aufbau und Synthese biologischer Membranen 345 K. ... . 3.2 3.2.1 3.2.2 5 5 3.2 54 Mitochondrien 379 5.4.1 5.4.2 Aufbau Funktion 379 382 5.4.3 Proteintransport ins 5.5 Endoplasmatisches Retikulum 382 5.5.1 5.5.2 Aufbau Funktion 382 383 5.6 5.6.1 Das Grundprinzip: Die Lipiddoppelschicht Struktur und Verteilung 345 345 346 3.2.5 3.2.6 Biosynthese von Membranen 357 3.3.1 3.3.2 Membranproteine Aufbau Funktion 384 385 387 573 Biogenese 5.8.1 Aufbau 358 359 388 389 Biogenese 5.9 3.4 3.4.1 3.4.2 359 Struktur Funktion 4 Funktion biologischer Membranen 361 390 5.9.2 5.9.3 363 Das Zytoskelett K. 4.1 4.2 . Vielfalt der Membranfunktion Transport . , 4.2.1 4.2.2 . 4.2.3 4.3 4.4 4.4.1 Passiver und aktiver Transport Transportproteine in Membranen . , Transport von Vermittlung von 363 363 ., , 365 367 371 371 371 393 393 .... ' 6.2.2 6.3 Funktion . . Mikrotubuli Funktion. .. 393 395 396 396 Inhaltsverzeichnis 6.3.3 Komplexe Mikrotubulistrukturen 6.4 6.4.1 6.4.2 Aufbau Funktion 398 7.2.1 Kollagen 400 7.2.2 Elastin 408 400 401 7.2.3 7.2.4 Proteoglykane 7.2.5 Nicht kollagene Glykoproteine 409 7.3 7 Extrazelluläre 403 K. 7.1 7.2 403 Komponenten der extrazellulären Matrix 404 413 Abbau der extrazellulären Matrix 7.4 Extrazelluläre Matrix des Knochens 415 7.4.1 7.4.2 Anorganische Matrix Organische Matrix 415 7.5 Extrazelluläre Matrix des Knorpels 403 Teil C Zellzyklus und molekulare Genetik R. Netzker 1 Nukleotide 419 1.1 Einführung 419 1.2 Aufbau der Nukleotide 419 Funktionen der Nukleotide 421 1.3.3 1.3.4 1.3.5 Energieträger Synthesevorstufen Bestandteil von Signalmoleküle Allosterische Effektoren 421 422 423 423 423 1.4 Stoffwechsel der Nukleotide 425 1.4.1 1.4.2 Stoffwechsel der Purinnukleotide Stoffwechsel der Synthese von Desoxyribonukleotiden aus Ribonukleotiden 425 430 433 4.2.6 Replikation eukaryontischer ChromosomenEnden 449 4.3 450 Genexpression RNA-Typen 451 452 452 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 Die Transkriptionsenzyme: Ablauf der Transkription Regulation der Transkription Hemmstoffe der Transkription 5.3 Entstehung und Nachbearbeitung der 468 5.3.1 Prozessierung der hnRNA 468 Nukleinsäuren (Polynukleotide) 436 5.3.2 2.1 Grundlagen 436 2.2 DNA 437 2.2.1 2.2.2 Die Verpackung . . . 456 457 461 467 5.4 Translation 5.4.1 Der genetische Code 5.4.2 Beladung der tRNAs mit Aminosäuren 473 473 474 5.4.5 5.4.6 Hemmstoffe der Translation Posttranskriptionelle und translationale Regulation durch kleine RNA 480 Proteinfaltunq 484 Motor und Ablauf der Proteinfaltung An der Proteinfaltung beteiligte Proteine 484 485 437 439 2.3 RNA 440 2.3.1 2.3.2 Struktur TypenderRNA 440 440 2.4 Das humane Genom und Transkriptom 441 5.5.1 5.5.2 3 Einführung in die Molekularbiologie 3.1 Grundbegriffe 442 3.2 Zentrales Dogma der Molekularbiologie 442 442 4 Replikation der DNA 4.1 4.2 Einführung Ablauf der Replikation 444 444 4.2.1 4.2.2 Überblick Erkennung der Replikationsstartstelle(n) und Strangtrennung Synthese des Primers DNA-Synthese der 444 4.2.3 4.2.4 4.2.5 451 5.1 Überblick 5.2 Transkription 5.2.1 Die Transkriptionsprodukte: die verschiedenen 2 DNA Hemmstoffe der Replikation 444 483 cotranslationaler Proteintransport in das 5.7 6 6.1 6.1.1 6.1.2 445 6.2 446 6.3 446 6.3.1 448 6.3.2 endoplasmatische Retikulum 488 Co- und posttranslationale Modifikation von Proteinen 488 Viren Virusaufbau Virale Nukleinsäuren Virale Proteine Systematik der Viren RNA-Viren DNA-Viren 491 491 491 492 493 494 499 12 7 Inhaltsverzeichnis Gentechnik und Nachweis bzw. Analyse von Nukleinsäuren 7.1 Einführung 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 Die Werkzeuge Plasmide Restriktionsendonukleasen Reverse Transkriptase Weitere Enzyme 7.3 9 Der Zellzyklus Ablauf 9.2 Regulation 501 501 502 502 504 505 505 528 529 9.2.1 Kontrollpunkte im Zellzyklus 9.2.2 Komponenten des 9.2.3 bzw. 529 530 S-Phase 531 Methodik der Gentechnik: Klonierung 505 Werkzeuge 505 Einführung 533 7.3.2 7.3.3 73 4 DNA-Transfermethoden Ablauf einer Klonierung Einsatzgebiete 507 508 509 Bedeutung der 533 7.4 7.4.1 7.4.2 Nachweis und Analyse von Nukleinsäuren 510 (PCR) 510 Reverse Transkriptions-Polymerasekettenreaktion (RT-PCR) 511 Agarose- und Polyacrylamid-Gelelektrophorese .. 512 Restriktions-Fragment-Längen-Polymorphismus (RFLP) 513 DNA-Profilanalyse (Genetischer Fingerabdruck).. 514 515 Knock-out-Tiere und transgene Tiere 517 7.4.3 7.4.4 7.4.5 7.4.6 7.4.7 7.4.8 ApoptOSe , 10.3.1 Caspasen 533 . des Apoptose-Apparates Proteins Auslösung der Apoptose 535 10.4.1 Extrinsischer Signalweg Intrinsischer Signalweg Granzym/Perforin-Weg 535 536 536 Wirkung der Effektor-Caspasen 537 Fehlregulationen der Apoptose 537 Molekulare Onkologie 11.1 8 Mutationen und DNA-Reparatur 8.1 8.1.1 8.1.2 8.2 Mutationen Mutationsformen Entstehung von Mutationen Reparatur der DNA-Schäden Direkte Reparatur Basen-Exzisionsreparatur 8.22 8.2.3 8.3 8.4 Kontrolle 534 534 534 535 519 519 521 523 523 523 524 538 Einführung Tumorentstehung (Kanzerogenese) Somatische Mutationen als Auslöser der Transformation Die Bedeutung regulatorischer RNA für die Tumorentstehung Tumorviren als Auslöser der Bakterien als biologisches Karzinogen Tumorentwicklung: Die Bildung von und gefäßen und Tochterkolonien Fehlpaarungsreparatur 526 Reparatur von Doppelstrangbrüchen 526 Angiogenese 11.3.2 Metastasierung 11.4 Tumortherapie 11.4.1 Zytostatika Neuere Entwicklungen in der 538 538 539 545 546 547 547 547 548 548 549 Teil D Zelluläre Kommunikation R. Deutzmann 1 Grundlagen 2 Mechanismen der Signaltransduktion 560 1.1 Einführung 553 Prinzipien der Signalübertragung zwischen Zellen 553 2.1 2.2 Einführung Rezeptoren in der Zellmembran 561 Zeil-Zeil- und Extrazelluläre Signalübertragung 554 554 554 2.2.1 2.2.2 2.2.3 Rezeptoren Ligandenaktivierte Ionenkanäle Enzymgekoppelte Rezeptoren 561 571 572 Hormone und Zytokine 555 2.3 Intrazelluläre Rezeptoren (Kernrezeptoren) 1.2.1 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.4.2 Einteilung der Hormone Eigenschaften und Hormonelle Regelkreise Zytokine 553 von Hormonen... 555 557 558 558 Radioimmunoassay (RIA) 558 immunosorbent Assay (ELISA)— 559 2.3.1 2.3.2 Rezeptoren für Schilddrüsenhormone, Vitamin D und Retinsäure 2.3.3 - Rezeptoren der 579 580 13 Inhaltsverzeichnis Hormone 582 3.1 Pankreashormone 582 3.1.1 3.1.2 Insulin Glukagon 582 591 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 Die Adrenalin und Noradrenalin .. 595 Biosynthese und Sekretion 595 Abbau 597 Molekulare Mechanismen 597 Zelluläre Wirkungen 598 Hormone des hypothalamisch-hypophysären Systems 601 Hypothalamus 602 Hypophyse 603 Rückkopplungsmechanismen 605 Schilddrüsenhormone (Thyroxin und 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 Trijodthyronin) 606 3.4.1 3.4.2 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.6 3.6.1 3.6.2 3.7 3.7.1 3.7.2 3.8 3.8.1 Biosynthese, Speicherung, Transport und Abbau . 606 Wirkungen 608 Hormone der Nebennierenrinde Überblick 613 Glucocorticoide Androgene 620 Hormone der Gonaden 622 Androgene 623 Östrogene und Gestagene 624 Wachstumshormon 629 Regulation der Biosynthese 630 Molekulare und zelluläre Wirkungen 630 Prolaktin 632 Molekulare und zelluläre Wirkungen 633 3.9 Gastrointestinale Hormone 633 3.9.1 3.9.2 3.9.3 Gastrin Sekretin Cholecystokinin(CCK) 634 636 636 Hormone mit Wirkung auf den Wasser- und Elektrolythaushalt Regulation des Wasserhaushalts: Antidiuretisches Hormon 3.10.2 Hormonelle Regulation des Natriumhaushalts . . . Hormonelle Regulation des Kaliumhaushalts Hormone mit Wirkung den Phosphathaushalt 636 637 638 643 644 G e w e b s h o r m o n e (parakrin w i r k e n d e Hormone) 4.1 4.1.1 4.1.2 649 Eikosanoide Biosynthese Wirkungen 649 4.2 Entzündungshemmende und entzündungs- 4.3 4.3.1 4.3.2 4.4 4.4.1 4.4.2 4.5 4.5.1 4.5.2 4.6 4.6.1 4.6.2 auflösende Stickstoffmonoxid (NO) Biosynthese und Inaktivierung Wirkungen Kinine Biosynthese und Inaktivierung Wirkungen Histamin Biosynthese, Speicherung und Inaktivierung Wirkungen Serotonin (5-Hydroxytryptamin) Biosynthese, Speicherung und Inaktivierung Wirkungen 655 656 656 658 658 659 660 660 660 662 662 662 5 Zytokine Grundlagen 666 666 666 5.3 Zytokine mit Wirkung auf die Hämatopoese 669 5.4 Zytokine des 670 1.5.2 Tumor-spezifische und surveillance und Teil E Infektionen, Verletzungen und Vergiftungen J. Rassow 1 Molekulare Immunologie 673 Einführung 673 1.2 Das 1.2.1 Abwehr von Mikroorganismen an Erkennung von Mikroorganismen durch das angeborene Immunsystem 1.3 Das adaptive 685 1.3.1 1.3.2 Einführung Antikörper Zelluläre und molekulare Grundlagen adaptiver Immunantworten Das (AIDS). Allergie 685 686 Entzündung 708 Grundlagen Die Aktivierung der Leukozyten Die Leukozyten im Entzündungsherd 708 708 709 1.3.4 1.3.5 1.4.1 1.4.2 1.4.3 (unspezifische) 712 . .. 674 677 693 702 704 1.6.1 1.6.2 1.6.3 Antigene 713 Mediatoren des 715 Interferone Interleukine TNFa 716 TGF-ß Mediatoren 1.7 Immunologie der Blutgruppenantigene 1.7.1 1.7.2 Das Das 717 717 717 717 718 14 Inhaltsverzeichnis Blutstillung und Blutgerinnung 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 721 Einführung 721 Blutstillung: Aktivierung und Aggregation von Thrombozyten 721 2.3 Thrombozytenadhäsion Thrombozytenaggregation Freisetzung von Inhaltsstoffen aus aktivierten Thrombozyten Hemmung der Thrombozytenaggregation am intakten Endothel Blutgerinnung 2.3.1 Das Prinzip 726 2.3.2 Die Blutgerinnung im Detail 727 2.4 Fibrinolyse 732 2.2.4 Hemmung der Blutgerinnung 733 2.5.1 2.5.2 Mechanismen in vitro Mechanismen in vivo 733 733 2.6 Thrombusbildung und Ischämie 735 721 722 Entgiftung 724 3.1 725 726 3.1.1 3.1.2 3.2 739 Entgiftung organischer Fremdstoffe: Biotransformation 739 740 743 Entgiftung anorganischer Fremdstoffe: Stoffwechsel der Schwermetalle 744 Teil F Blut, Leber und Niere J. Rassow 1 1.1 1.2 „ Biochemie des Blutes 749 .... Transport von 749 und im Blut 2.4 Vitaminstoffwechsel 2.4.1 2.4.2 Hormone Vitamine 2.5 . . ... . Ausscheidungsfunktion der Leber 749 der Leber.. .2.1 1.2.3 1.2.4 1.3.1 .... verschiedenen des Menschen .. 756 Schutz des Hämoglobins vor Oxidation 757 Erythropoese und Porphyrinstoffwechsel 760 Erythropoese 760 Die Proteine des Blutserums 760 762 766 B i o c h e m i e d e r Leber 767 2.1 Einführung 767 2.2 Stoffwechselfunktionen der Leber , , 768 2.2.1 2.2.2 771 771 1.3.2 1.3.3 2 770 770 770 2.2.3 B ... Synthese von und Cholesterin Aufgaben der Leber 2.3 Produktion von Serumproteinen , , , Triacylglycerinen 768 769 3 769 Biochemie der Niere 773 3.1 3.2 3.3 Einführung Ultrafiltration im Nierenkörperchen Funktionen des proximalen Tubulus 773 774 775 3.3.1 3.3.2 Gluconeogenese Resorption und Sekretion 775 776 3.4 778 3.5 Funktion des distalen Tubulus und des 3.6 Requlation der Nierenfunktionen 779 361 3.6.2 63 3.6.4 . , ,, Das ant d ADH Vasopressin) . 780 Aldosteron Funktionen Apparates ... 780 J Das atriale natriuretische Peptid und andere 770 3.7 Aufgaben der Niere im Säure- Basen- und Stickstoffhaushalt Teil G Muskulatur und Nervensystem J. Rassow 1 Biochemie der Muskulatur 787 1.4.1 1.1 1.2 1.2.1 Übersicht Muskelgewebe Einteilung und Aufbau 1.3 Molekulare Mechanismen der Muskelkontraktion. 791 1.3.1 Kontrolle der Aktin-Myosin-Bindung Kopplung 787 791 792 793 Muskelkrankheiten (Myopathien) Myasthenia gravis Muskeldystrophien Metabolische Muskelkrankheiten Dilatative Kardiomyopathie 797 797 15 Inhaltsverzeichnis 2 800 2.6.5 2.1 Einführung 800 2.2 Energiestoffwechsel des Nervensystems 800 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.4.1 2.4.2 2.5 2.5.1 2.5.2 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 Gliazellen und Myelin Gliazellen Myelin Schrankensysteme des ZNS Blut-Hirn-Schranke 801 Ruhemembranpotenzial und Ruhemembranpotenzial Aktionspotenzial Neurotransmitter und ihre Rezeptoren Glutamat Acetylcholin (Ach) Serotonin 801 802 802 803 804 804 808 812 812 814 819 2.6.8 2.6.9 2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 2.8 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 Y-Aminobutyrat, GABA Glycin 820 822 Neuropeptide 825 Endocannabinoide 826 826 828 828 829 831 833 834 834 835 835 Erkrankungen des ZNS Multiple Sklerose (MS) Alzheimer-Krankheit Parkinson-Krankheit Chorea Huntington Sinnesorgane und Sinneszellen Riechsinneszellen Geschmackssinneszellen Das Ohr: Hören und Gleichgewicht Das Auge Teil H Ausblick J. Rassow 1 Biochemie des langen Lebens 1.1 Hat sich der Einzug der Wissenschaften in die Medizin gelohnt? 1.2 1.3 es Unsterblichkeit? Was setzt dem Leben der 843 845 843 Uberlebensstrategien 844 Überlebensmutanten höherer Eukaryonten ein Ende? was schädigt die Was kann man tun? aus? 847 847 850 845 Teil I Antwortkommentare klinische Fälle 1 Antwortkommentare klinische 853 1.1 Myokardinfart 853 1.2 Schlaganfall 854 1.3 , „ Ösophagusvarizenblutung bei Leberzirrhose . Diabetes mellitus Hyperthyreose bei Struma 854 855 855 Morbuscushing Metastasierendes Karzinoid 856 856 1.7 COPD 857 Akutes prärenales Nierenversagen Morbus Parkinson-Syndrom 859 Sachverzeichnis 860
