Inhaltsverzeichnis

XI
Inhaltsverzeichnis
I Stoffwechsel
1
Vom Organismus zum Molekül . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Aufbau des Organismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chemische Grundlagen des Stoffwechsels . . . . . . . . . . . . . .
Informationsübertragung in lebenden Systemen . . . . . . . . . .
Funktion und Stoffwechsel spezialisierter Organe und Gewebe .
Prinzipien der Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
6
16
17
19
2
Aminosäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
2.1
2.2
2.3
2.4
Struktur von Aminosäuren . . . . . . . . . . . . .
Einteilung von Aminosäuren . . . . . . . . . . . .
Säure-Basen-Eigenschaften von Aminosäuren .
Trennung und Nachweis von Aminosäuren . . .
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22
23
27
30
3
Peptide und Proteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
3.1
3.2
3.3
3.4
Aufbau von Peptiden und Proteinen . . . . . . . . . . . . . . . . .
Isolierung und Charakterisierung von Peptiden und Proteinen
Die Raumstruktur von Proteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Struktur und Funktion ausgewählter Peptide und Proteine . . .
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34
38
45
51
4
Enzyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
Klassifizierung und Aufbau von Enzymen . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Enzymkinetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mechanismen der Enzymkatalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mechanismen der Enzymregulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pathobiochemie: Klinische Bedeutung der Enzymaktivitätsmessung.
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56
65
75
76
83
5
Kohlenhydrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
86
5.1
5.2
5.3
Struktur der Kohlenhydrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Die Funktionen von Kohlenhydraten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Abbau von Glucose in der Glycolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
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2
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XII
Inhaltsverzeichnis
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
Abbau von Glucose im Pentosephosphatweg
Gluconeogenese . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Glycogenstoffwechsel . . . . . . . . . . . . . . .
Regulation des Glucosestoffwechsels . . . . .
Stoffwechsel von Monosacchariden . . . . . .
Stoffwechsel der Heteroglykane . . . . . . . . .
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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109
113
118
122
134
142
145
6
Lipide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.10
Struktur und physikalische Eigenschaften von Lipiden . . . .
Funktionen von Lipiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Abbau von Triacylglycerinen und Fettsäuren . . . . . . . . . .
Biosynthese von Fettsäuren und Triacylglycerinen . . . . . .
Regulation des Triacylglycerin- und Fettsäurestoffwechsels
Stoffwechsel der Phosphoglyceride . . . . . . . . . . . . . . . .
Stoffwechsel der Sphingolipide . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Stoffwechsel der Isoprenlipide und des Cholesterins . . . . .
Transport der Lipide im Blut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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149
159
163
174
185
192
197
200
208
214
7
Stoffwechsel von Proteinen und Aminosäuren . . . . . . . . . . . . 218
7.1
7.2
7.3
7.4
Abbau von Proteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Stoffwechsel der Aminogruppe der Aminosäuren . . .
Stoffwechsel des Kohlenstoffskeletts der Aminosäuren
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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218
224
235
247
8
Citratzyklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
Bedeutung des Citratzyklus im Zellstoffwechsel .
Bildung von Acetyl-CoA . . . . . . . . . . . . . . . .
Die Reaktionsfolge des Citratzyklus . . . . . . . . .
Regulation des Citratzyklus . . . . . . . . . . . . . .
Die amphibole Natur des Citratzyklus . . . . . . .
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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252
254
257
260
263
266
9
Atmungskette und oxidative Phosphorylierung . . . . . . . . . . . 267
9.1
Die Reoxidation wasserstoffübertragender Coenzyme
in der Atmungskette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
XIII
Inhaltsverzeichnis
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
Die mitochondriale ATP-Gewinnung durch oxidative
Phosphorylierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Regulation von Atmungskette und oxidativer Phosphorylierung
Die mitochondriale Thermogenese . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Einteilung und Funktion von Oxidoreductasen . . . . . . . . . . .
Der oxidative Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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275
280
284
286
287
290
10
Koordinierung des Intermediärstoffwechsels . . . . . . . . . . . . . 293
10.1
10.2
10.3
Stoffwechsel während der Resorptionsphase . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Stoffwechsel während Nahrungskarenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Stoffwechsel bei Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
11
Purin- und Pyrimidinstoffwechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
Nucleoside und Nucleotide . . . . . . . . . . . . . . .
Biosynthese von Purin- und Pyrimidinnucleotiden
Wiederverwertung von Purinen und Pyrimidinen .
Abbau von Nucleotiden . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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307
313
324
326
328
II Biologische Informationen
12
DNA und Gentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
Aufbau der DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Analytik der DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die Replikation der DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Veränderungen der DNA, Mutationen und Reparatur
von DNA-Schäden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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333
340
348
358
. . . . . . . . . . . 367
13
RNA und Genexpression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
13.1
13.2
13.3
Struktur und Klassifizierung von RNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
Transkription . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
Posttranskriptionale Modifikationen der RNA . . . . . . . . . . . . . . . . 383
XIV
Inhaltsverzeichnis
13.4
13.5
13.6
Abbau von mRNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
Regulation der Genexpression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
14
Proteinbiosynthese und Proteinmodifikation . . . . . . . . . . . . . 395
14.1
14.2
14.3
14.4
Proteinbiosynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die Faltung von Proteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Co- und posttranslationale Modifikationen von Proteinen
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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395
409
411
417
III Zellen und Organe
15
Viren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
15.1
15.2
15.3
15.4
15.5
Allgemeine Eigenschaften von Viren . . . . . . . . . . . .
RNA-Viren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DNA-Viren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Durch Viren ausgelöste Zellschädigungen . . . . . . . .
Körpereigene Abwehr, Prävention und Chemotherapie
von Virusinfektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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419
423
428
429
. . . . . . . . . . 430
16
Zelluläre Membranen und Organellen . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
16.1
16.2
16.3
16.4
Membranen . . . . . . . . .
Die Plasmamembran . . .
Intrazelluläre Organellen
Cytoskelett . . . . . . . . .
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434
443
447
461
17
Das endokrine System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
17.1
17.2
17.3
17.4
17.5
17.6
17.7
Einteilung der extrazelluläre Botenstoffe . . . . . . . .
Signaltransduktion intrazellulärer Rezeptoren . . . . .
Signaltransduktion von Membranrezeptoren. . . . . .
Regulation von Wachstum und Differenzierung . . . .
Regulation des Intermediärstoffwechsels . . . . . . . .
Regulation des Calcium- und Phosphatstoffwechsels
Regulation des Wasser- und Elektrolytstoffwechsels .
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466
469
471
482
506
519
522
XV
Inhaltsverzeichnis
17.8
17.9
Peptidhormone des Hypophysenhinterlappens . . . . . . . . . . . . . . . 527
Gewebshormone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
18
Das Blut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
18.1
18.2
18.3
Die Erythrocyten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
Thrombocyten und Blutgerinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
Blutplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558
19
Unspezifische und spezifische Abwehr . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
19.1
19.2
19.3
19.4
19.5
19.6
19.7
Das unspezifische Abwehrsystem . . . . . . . . . . . . . . . .
Antigene und Antigenpräsentation . . . . . . . . . . . . . . .
Mechanismen der adaptiven Immunantwort . . . . . . . .
Aufbau, Biosynthese und Funktion von Immunglobulinen
Das Komplementsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Immuntoleranz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pathobiochemie des Immunsystems . . . . . . . . . . . . . .
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561
563
568
575
582
586
587
20
Ernährung, Verdauung, Resorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
20.1
20.2
20.3
20.4
20.5
Für die Energiegewinnung benötigte Nahrungsbestandteile
Vitamine und Spurenelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Verdauung und Resorption der Nahrungsstoffe . . . . . . . . .
Das Immunsystem des Intestinaltraktes . . . . . . . . . . . . . .
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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590
597
624
637
639
21
Die Leber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641
21.1
21.2
21.3
21.4
21.5
Zelluläre Bestandteile der Leber . . . . . . . . . . . .
Funktionen der Leberparenchymzellen . . . . . . .
Die Leber als exkretorisches Organ . . . . . . . . . .
Funktionen der Nicht-Parenchymzellen der Leber
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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641
643
648
651
651
22
Das Fettgewebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655
22.1
22.2
22.3
Fettgewebe als größter Substratspeicher des Organismus . . . . . . . . 655
Fettgewebe als endokrines Organ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661
XVI
Inhaltsverzeichnis
23
Das Muskelgewebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663
23.1
23.2
23.3
Der kontraktile Apparat der Muskelzelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663
Energieumsatz der Muskelzelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 680
24
Binde- und Stützgewebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683
24.1
24.2
24.3
24.4
Zelluläre Bestandteile des Binde- und Stützgewebes .
Die Makromoleküle des Binde- und Stützgewebes . .
Knochen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pathobiochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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683
684
693
697
25
Nervensystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700
25.1
25.2
25.3
Der Energiestoffwechsel des zentralen Nervensystems . . . . . . . . . . 700
Zelluläre Komponenten des Nervensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . 703
Erregungsleitung und Übertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 705
26
Tumorgewebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712
26.1
Tumorentstehung als Ausdruck einer Fehlregulation von Wachstum
und Differenzierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Oncogene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Antioncogene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Invasion und Metastasierung von Tumoren . . . . . . . . . . . . . . . . .
26.2
26.3
26.4
.
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712
716
720
723
A Anhang
A1
A2
Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725
Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731
»Biochemie lernen« im Web unter:
www.lehrbuch-medizin.de
http://www.springer.com/978-3-540-23885-0