Arbeitsbuch zur Prüfungsvorbereitung im Bereich Zell- und Molekularbiologie.
Dieses Buch gibt einen Überblick über die Gebiete der Zellbiologie und der Molekularbiologie (Genexpression, Kompartimentierung, Bioenergetik, Immunsystem etc.) sowie die entsprechenden experimentellen Methoden (Elektrophorese, Immunopräzipitation, Fluoreszenz etc.). Die Darstellung ist an die Bedürfnisse der Studierenden angepasst, die sich auf eine Prüfung vorbereiten: Übersichtliche Zusammenfassungen ermöglichen ein effizientes Erlernen des Stoffs, der anhand von Multiple-Choice-Fragen und den korrekten Antworten überprüft werden kann.
/ AUS DEM INHALT: / / /
1 Grundlagen der Zellbiologie 1
1 Die Theorie von der Zelle 2
2 Die Bausteine des Lebens 4
3 Der Ursprung der Zellen 6
4 Zelldiversität 8
5 Viren - Grenze zum Lebendigen 10
6 Techniken der Mikroskopie 12
7 Die Fraktionierung von Zellbestandteilen 14
2 Biochemie und Bioenergetik 19
8 Die Chemie der Zelle 20
9 Die Thermodynamik der Zelle 22
10 Die Mechanik der Zelle 24
11 Wasser und organische Moleküle 26
12 Die kleinen organischen Moleküle 28
13 Kohlenhydrate 30
14 Lipide 32
15 Nudeinsäuren 34
16 Makromoleküle 36
17 Stabilität der Makromoleküle 38
18 Der strukturelle Aufbau der Proteine 40
19 Reaktionskinetik und Thermodynamik der Zelle 42
20 Freie Enthalpie und Stoffwechsel 44
21 Die Energie der Zelle 46
22 Die Enzyme 48
23 Energieumwandlungen 50
24 Allosterische Enzyme 52
25 Techniken zur Untersuchung von Proteinen 54
26 Die Elektrophorese 56
3 Struktur der DNA 61
27 Die DNA-Struktur 62
28 Die Organisation des Genoms 64
29 Die Genstruktur 66
30 Anordnung der DNA im Chromosom 68
31 Die DNA-Replikation 70
32 Der Aufbau der Chromosomen 72
33 Die Entstehung von Mutationen 74
34 Kontrolle und Reparatur der DNA 76
35 Die homologe Rekombination 78
36 Die Transposition 80
37 Die Telomerase und die Langlebigkeit 82
38 Klassische Methoden der DNA-Sequenzierung 84
39 Moderne Ansätze der Genomsequenzierung 86
40 PCR 88
41 Rekombinante DNA-Techniken 90
4 Von der DNA zum Protein 95
42 Die Entdeckung des genetischen Codes 96
43 Die unterschiedlichen Klassen von RNA 98
44 Die wesentlichen Schritte der Transkription bei Prokaryoten 100
45 Die wesentlichen Schritte der Transkription bei Eukaryoten 102
46 Spleißen 104
47 Modifikationen am 5'- und 3'-Ende der mRNA 106
48 DietRNA 108
49 DieRibosomen 110
50 Die drei Abschnitte der Translation 112
51 Posttranslationale Modifikationen 114
52 Methoden zur Bestimmung desTranskriptoms 116
53 Methoden zur Bestimmung des Proteoms 118
5 Regulation der Genexpression 123
54 Transkriptionskontrolle bei den Prokaryoten 124
55 Transkriptionskontrolle bei den Eukaryoten 126
56 Regulationsfaktoren der Transkription 128
57 Das alternative Spleißen 130
58 Die posttranskriptionelle Kontrolle 132
59 Transkriptionsfaktoren 134
60 RNA-Editing 136
61 Epigenetische Modifikationen 138
62 Die genomische Prägung 140
63 Klonen und nudeäre Reprogrammierung 142
64 Herstellung rekombinanter Proteine 144
65 Chromatin-Immunpräzipitation 146
6 Zellmembranen 151
66 Einzigartigkeit und Diversität biologischer Membranen 152
67 Die Biosynthese von Membranlipiden 154
68 Struktur und Dynamik von Membranen 156
69 Die Asymmetrie biologischer Membranen 158
70 Die unterschiedlichen Membranproteine 160
71 Die Vielfalt der Membranfunktionen 162
72 Die Bedeutung der Kompartimentierung und der Permeabilität von Membranen 164
73 Die erleichterte Diffusion 166
74 Der primäre aktive Transport 168
75 Der Cotransport 170
76 Ionen, Membranen und Membranpotenziale 172
77 Das Membranpotenzial 174
78 Signalübertragung in Nervenzellen 176
79 Die Diversität von Aktionspotenzialen 178
80 Membranmodelle 180
81 Nachverfolgung eines einzelnen Partikels 182
82 Fluoreszenz 184
7 Zellkompartimente und Proteintargeting 189
83 Die Kompartimentierung der Zelle 190
84 Vom Cytoplasma zum Zellkern 192
85 Proteintransport in die Peroxysomen 194
86 Proteintransport zu den Mitochondrien und den Chloroplasten 196
87 Proteintransport in das Endoplasmatische Reticulum (ER) 198
88 Reifung und Faltung der Proteine im Endoplasmatischen Reticulum 200
89 Translokation von Proteinen aus dem Endoplasmatischen Reticulum hinaus - ERADund UPR 202
90 Die Chaperonproteine 204
91 Das Proteasom und die Ubiquitinierung 206
92 Untersuchungsmethoden zur Analyse der zellulären Lokalisation 208
8 Vesikulärer Transport 213
93 Molekulare Mechanismen des vesikulären Transports 214
94 Vom Endoplasmatischen Reticulum zum Golgi-Apparat 216
95 Proteine, die im Endoplasmatischen Reticulum verbleiben 218
96 Die Golgi-Kompartimente 220
97 Vom Golgi-Apparat zu den Lysosomen 222
98 Vesikulärer Transport und Exocytose 224
99 Endocytose 226
100 Autophagie und Mitophagie 228
101 Transportuntersuchungen am Modellorganismus Hefe 230
9 Energetische Vorgänge in der Zelle 235
102 Substratoxidation und oxidative Phosphorylierung 236
103 Die Atmungskette 238
104 Der anaerobe oxidative Metabolismus 240
105 ATP-Synthasen katalysieren die Bildung von ATP 242
106 Der Metabolismus kohlenstoffautotropher Organismen 244
107 Nutzung von Lichtenergie im Chloroplasten 246
108 Photosysteme, Reduktionsmittel und chemische Energie 248
109 Die Synthese von Zuckermolekülen 250
110 Die Diversifizierung der Assimilate 252
111 Die Photorespiration 254
112 Das Genom der Mitochondrien und Piastiden 256
113 Die mitochondriale Dynamik - zwischen Verschmelzung und Spaltung 258
10 Cytoskelett 263
114 Die verschiedenen Strukturfilamente der Zelle 264
115 Die Intermediärfilamente 266
116 Tubulineundder dynamische Aufbau der Mikrotubuli 268
117 Mikrotubuliassoziierte Strukturen 270
118 Die Aktinfilamente 272
119 Motorproteine und intrazelluläre Bewegungen 274
120 Das Cytoskelett der Skelettmuskelzellen 276
121 Der Kontraktionsmechanismus der Skelettmuskelzellen 278
122 Cytoskelett und Zellmotilität 280
123 Die Kryo-Elektronenmikroskopie 282
11 Zellkommunikation 287
124 G-Protein-gekoppelte Rezeptoren 288
125 Rezeptoren mit Kinase-Aktivität 290
126 Die Kinase-Kaskaden in der Zelle 292
127 Proteolyse und Signaltransduktion 294
128 Stark konservierte Signalwege 296
129 Cytoskelett und Signaltransduktion 298
130 Signaltransduktion bei den Pflanzen 300
131 Das Hefe-zwei-Hybrid-System 302
12 Zellzyklus und Apoptose 307
132 Die Zellteilung 308
133 Das Mitosechromosom und die Phasen der Mitose 310
134 Die Mechanik der Mitose 312
135 Der Zellzyklus und seine Regulation 314
136 Apoptose oder der programmierte Zelltod 316
137 Zellteilung und Apoptose 318
138 Der Modellorganismus C. elegant und die Entdeckung der Apoptose 320
139 Die Kultur tierischer Zellen 322
13 Zell-Zell-Verbindungen und extrazelluläre Matrix 327
140 Die extrazelluläre Matrix bei Tieren 328
141 Die extrazelluläre Matrix bei Pflanzen 330
142 Die Zelladhäsion 332
143 Gap junctions - Kommunikation zwischen Cytoplasmen 334
144 Tight junctions und Polarität von Zellen 336
145 Cadherine 338
146 Integrine 340
147 Die Zelladhäsionsmoleküle (CAM) 342
148 Die Primärkultur von Zellen 344
149 Synapsen 346
150 Die synaptische Integration durch die Nervenzellen 348
14 Leben und Sterben multizellulärer Organismen 353
151 Meiose und genetische Rekombination 354
152 Die Geschlechtsbestimmung 356
153 Die Befruchtung 358
154 Organisation der embryonalen Achsen 360
155 Homöotische Gene 362
156 Der Modellorganismus Drosophila 364
157 Die zellulären Mechanismen der Gastrulation 366
158 Pluripotente Stammzellen 368
159 Induzierte pluripotente Stammzellen 370
160 Embryonale Stammzellen und die Transgenese 372
161 Die Entwicklung bei Pflanzen 374
162 Die replikative Seneszenz 376
163 Die metabolische oder chronologische Seneszenz 378
15 Organisation und Erneuerung von Gewebe 383
164 Die verschiedenen Gewebetypen 384
165 Das Epithelgewebe 386
166 Das Bindegewebe 388
167 Die Gewebeerneuerung 390
168 Die adulten Stammzellen 392
169 Die Erneuerung von Muskelgewebe 394
170 Die Erneuerung der Blutzellen 396
171 Die Angiogenese 398
172 Die neuronalen Stammzellen 400
173 Der Einsatz adulter Stammzellen 402
174 Die Durchflusscytometrie 404
16 Immunsystem 409
175 Die Immunzellen 410
176 Erkennung von Pathogenen und erste Abwehr 412
177 Das Komplementsystem 414
178 Die Entzündungsreaktion 416
179 Entzündungsmediatoren und antiinflammatorische Mediatoren 418
180 Phagocytose und Bildung freier Radikale 420
181 Interferone und natürliche Killerzellen: die angeborene Immunantwort auf Viren 422
182 Lymphocyten besitzen spezifische Antigenrezeptoren 424
183 Ursprung und Variabilität von B-Zell- und T-Zell-Rezeptoren 426
184 Struktur und Eigenschaften der MHC-Proteine 428
185 Die Entwicklung der Lymphocyten und der Erwerb von Selbsttoleranz 430
186 Antigenprozessierung und Antigenpräsentation an T-Lymphocyten 432
187 Die antigenpräsentierenden Zellen 434
188 Die CD4+-T-Effektorzellen steuern die erworbene Immunantwort 436
189 DieCytokine 438
190 Die zelluläre Immunantwort als Bestandteil der erworbenen Immunreaktion 440
191 Die Produktion von Antikörpern im Zuge der humoralen Immunantwort 442
192 Die Rolle der Antikörper bei den Abwehrmechanismen 444
193 Das immunologische Gedächtnis 446
194 Der Einsatz von Antikörpern in der Biologie 448
17 Krebs 453
195 Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Krebsarten 454
196 Eigenschaften der Tumorzellen 456
197 Molekulare Grundlagen der Krebsentstehung 458
198 Onkogene und Tumorsuppressorgene 460
199 Exogene krebsauslösende Faktoren 462
200 Endogene krebsauslösende Faktoren 464
201 Cancerogenese 466
202 Prozess der Metastasierung 468
203 Verschiedene Formen der Krebstherapie 470
204 Entwicklungen hin zu einer individuellen Krebstherapie 472
Serviceteil 477
Glossar 478
Stichwortverzeichnis 482