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BIOCHEMIE light beschränkt sich auf das Notwendige, auf das, was zählt für Leistungskurse, Praktika, Klausuren und Physikum. Das Buch erläutert Experimente, die häufig in den Praktika durchgeführt werden.Es ermöglicht, einen Überblick über die immense Stofffülle zu finden und Zusammenhänge zu verstehen.Der Leser vermeidet, zweitrangige Stoffwechselketten mit sämtlichen Enzymen, Cofaktoren und Ionen auswendig zu lernen. Er steht (hoffentlich) nicht mehr mit flatternden Nerven vor den dicken Wälzern mit ihren Hunderten von Seiten und Tausenden von Formeln und Strukturen.Die Neufassung bleibt dem Prinzip von Biochemie light verpflichtet: konzentrieren, illustrieren, simplifizieren.In der 6. Auflage wurden Abschnitte zum Rätsel der Alzheimer-Erkrankung, zur CRISPR/Cas-Methode und zur Proteinqualitätskontrolle durch das Ubiquitin-Proteasom-System ergänzt.Zielgruppen: Leistungskurse der Sekundarstufe II, Studierende und Lehrende der Medizin, Pharmazie und Biologie an Hochschulen.

 

 

Aus dem Inhalt:

Grundbegriffe / Lipide und Zucker / Lipide / Monosaccharide / Disaccharide / Polysaccharide / Zuckerderivate / Glycoproteine / Glycolipide / Proteine / Aminosäuren / Proteinaufbau / Proteinkonformation / Proteinfunktionen / Strukturproteine / Enzyme / Transportproteine / Proteinabbau / Proteinanalytik / Chromatographie / Polyacrylamidgelelektrophorese / Aminosäuresequenz / Aminosäurezusammensetzung / Enzyme, Cofaktoren und Kinetik / Thermodynamische Grundlagen / Klassifizierung von Enzymen / Mechanismen und Regulation von Enzymen / ATP, NAD+ und weitere Cofaktoren/Vitamine / Enzymkinetik / Allosterie / Nucleinsäuren / Grundlagen / Desoxyribonucleinsäuren / DNA-Replikation / DNA-Reparatur / DNA-Marker / Ribonucleinsäuren / tRNA, rRNA, snRNA, mRNA / Transkription / Proteinbiosynthese / Der genetische Code / Translation / Hemmer der Translation und Transkription / Micro-RNA / Viren / Plasmide / Transposons / Telomere / Methoden der Molekularbiologie / Restriktionsnucleasen / Nucleinsäuren isolieren / Nucleinsäuren trennen / DNA-Sequenzieren / Hybridisieren, Southern-blotting / Klonieren / Gentherapie / / CRISPR/CAS und Genom-Editing 73 / Polymerase-Kettenreaktion (PCR) 75 / Epigenetik 77 / Stoffwechsel 78 / Glycolyse und Gluconeogenese 78 / Citratzyklus 80 / Oxidative Phosphorylierung 82 / Glycogen (Abbau, Synthese, Regulation) 85 / Pentosephosphatweg 66 / Lipidsynthese 66 / Fettsäuresynthese 86 / Regulation der Fettsäuresynthese 90 / Phospholipidsynthese 91 / Cholesterolsynthese 91 / Lipidabbau 92 / ß-Oxidation 92 / Cholesterolabbau 93 / Lipoproteine 94 / Stoffwechsel von Purin- und Pyrimidinbasen 95 / Aminosäurebiosynthese 96 / Aminosäureabbau 99 / Porphyrinsynthese 100 / Harnstoffzyklus 101 / Kompartimentierung 101 / Apoptose 103 / Der optische Test 105 / Hormone 106 / Hormonrezeptoren und G-Proteine 106 / Regulation des Blutglucosespiegels 108 / Insulinsynthese 108 / Diabetes mellitus 109 / Hypothalamisch-hypophysäres System 110 / ACTH 110 / Vitamin D und Calcitriol 111 / Hormone von Nebennierenrinde und -mark 111 / Renin-Angiotensin-System 112 / Schilddrüsenhormone 113 / Endorphine 113 / Molekulare Physiologie 114 / Im munsystem 114 / Antikörper (-Immunglobuline) 114 / T-Zell vermittelte Immunität 117 / Monoklonale Antikörper 121 / ELISA und Western-Blot 122 / Reizleitung im Nervensystem 122 / Phys. Grundlagen und lonenkanäle 122 / Neurotransmitter-Rezeptoren 125 / Biochemie des Sehens 126 / Muskel: Kontraktion und Regulation 128 / Verdauung (Magen, Pankreas, Darm) 130 / Leber 134 / Niere 136 / Blut 139 / C>2-Bindung von Hämoglobin 140 / Regulation der O^-Bindung von Hämoglobin 140 / Puffersysteme des Blutes 141 / Blutgerinnung 142 / Wie entsteht Krebs? 144 / Alzheimer 145 / / Chemische Grundbegriffe / / 1 Lipide und Zucker 1 / 1.1 Lipide dienen als Energiequelle, zum Bau von Zellmembranen und als Hormone 1 / 1.2 Monosaccharide sind Aldehyde oder Ketone mit mindestens zwei Hydroxylgruppen 2 / 1.3 Asymmetrische C-Atome, optische Aktivität und Fischer-Projektion 2 / 1.4 Disaccharide entstehen aus zwei Monosacchariden 4 / 1.5 Polysaccharide dienen als Zuckerspeicher oder Strukturelement 4 / 1.6 Zucker sind Bausteine von DNA, RNA und Cofaktoren 5 / 1.7 Glycoproteine sind Proteine mit Oligosaccharidketten 6 / 1.8 Glycolipide sind Derivate des Ceramids 6 / / 2 Proteine 7 / 2.1 Proteine bestehen aus Aminosäuren 7 / 2.2 In Proteinen sind Aminosäuren über Peptidbindungen verknüpft 7 / 2.3 Wechselwirkungen zwischen Aminosäuren bestimmen die Raumstruktur des Proteins 8 / 2.4 Proteine erfüllen Funktionen 10 / 2.4.1 Strukturproteine 10 / 2.4.2 Enzyme katalysieren biochemische Reaktionen 11 / 2.4.3 Transportproteine transportieren Stoffe 12 / 2.4.3.1 Lösliche Transportproteine 12 / 2.4.5.2 Transportproteine in Membranen 12 / 2.4.3.3 Die Glucosetransporter: eine Proteinfamilie, die nicht nur Glucose transportiert. 16 / 2.4.3.4 Das Ubiquitin-Proteasom-System baut fehlgefaltete Proteine ab 17 / 2.5 Proteinanalytik 19 / 2.5.1 Proteine trennt man chromatographisch 19 / 2.5.2 Die SDS-Gelelektrophorese trennt Proteine nach Größe auf 20 / 2.5.3 Mit dem Edman-Abbau lassen sich Aminosäuresequenzen bestimmen 21 / 2.5.4 Die Aminosäurezusammensetzung gibt Art und Menge der Aminosäuren eines Proteins an 22 / 2.5.5 Proteinbestimmung 22 / / 3 Enzyme, Cofaktoren und Kinetik 23 / 3.1 Enzyme lassen eine Reaktion schneller laufen, beeinflussen aber nicht das Reaktionsgleichgewicht 23 / 3.2 Es gibt sechs Enzymklassen 24 / 3.3 Mechanismen und Regulation von Enzymen 25 / 3.4 Viele Enzyme brauchen Cofaktoren 26 / 3.4.1 ATP ist die Energieeinheit des Stoffwechsels 26 / 3.4.2 NAD+/NADH wird bei Redoxreaktionen gebraucht 27 / 3.4.3 Coenzym A aktiviert Carbonsäuren 26 / / 3.4.4 S-Adenosylmethionin spendet bei vielen Methylierungen die Methyl-Gruppen 26 / 3.4.5 Tetrahydrofolat überträgt C-|-Einheiten 28 / 3.4.6 Cofaktoren übertragen auch Aminogruppen und CO2 29 / 3.4.7 Vitamine sind oft Vorstufen von Cofaktoren oder Hormonen 29 / 3.5 Enzymkinetik 29 / 3.5.1 Michaelis-Menten-Kinetik 29 / 3.5.2 Hemmung der Enzymaktivität 32 / 3.5.3 Allosterie reguliert effizient Stoffwechselwege 33 / / 4 Nucleinsäuren 35 / 4.1 Grundlagen 35 / 4.2 Desoxyribonucleinsäure (DNA) 37 / 4.2.1 Das Erbgut verdoppelt sich durch DNA-Replikation 36 / 4.2.1.1 Replikation bei Prokaryoten 39 / 4.2.1.2 Replikation bei Eukaryoten 41 / 4.2.2 DNA-Reparatur verringert Mutations­ / schäden 41 / 4.2.3 DNA-Marker kennzeichnen Individualität und Abstammung 43 / 4.2.3.1 Haplogruppen 43 / 4.3 Ribonucleinsäuren (RNA) 44 / 4.3.1 Es gibt fünf RN As: tRNA, rRNA, mRNA, snRNA, miRNA 44 / 4.3.2 Die DNA-abhängige RNA-Synthese heißt Transkription 45 / 4.3.2.1 Die Transkription wird bei Eukaryoten über regulative Sequenzen gesteuert 45 / 4.3.2.2 Bei Prokaryoten regulieren Promotor und benachbarte Sequenzen die Transkription 47 / 4.4 Proteinbiosynthese (Translation) 46 / 4.4.1 Der genetische Code ist degeneriert 46 / 4.4.2 Aminosäuren werden spezifisch mit ihren tRNAs verknüpft 49 / 4.4.3 Translation bei Prokaryoten 49 / 4.4.3.1 Die Initiation braucht Proteinfaktoren, fMet-tRNA, mRNA, GTP und das Ribosom 50 / 4.4.3.2 Die Elongation benötigt Elongationsfaktoren, GTP und Aminoacyl-tRNA 50 / 4.4.3.3 Das Stoppcodon löst die Termination aus 52 / 4.4.4 Bei Eukaryoten verläuft die Translation ähnlich wie bei Prokaryoten 52 / 4.4.5 Viele Bakterien und Pilze synthetisieren Hemmer der Transkription und Translation 53 / 4.4.6 Die Spezifität der Antibiotika schützt nicht immer vor Nebenwirkungen 53 / 4.5 MicroRNAs (miRNA) regulieren Gene 54 / 4.6 Viren, Plasmide und Transposons 55 / 4.6.1 Viren sind unabhängige genetische Elemente 55 / 4.6.1.1 Retroviren sind RNA-Viren 56 / 4.6.1.2 Hepatitis B-Viren sind DNA-Viren 57 / 4.6.1.3 Nucleosidanaloga behindern die Virusvermehrung 57 / 4.6.2 Plasmide: extrachromosomale DNA-Ringe 57 / 4.6.3 Transposons sind DNA-Abschnitte, die ihren Ort im Genom wechseln können 58 / 4.6.4 Telomere und Telomerasen schützenChromosomenenden 59 / 4.7 Methoden der Molekularbiologie 60 / 4.7.1 Restriktionsnucleasen schneiden DANN an bestimmten Stellen 60 / 4.7.2 Wie man Nucleinsäuren aus Zellen isoliert 62 / 4.7.3 Die Elektrophorese trennt Nucleinsäuregemische auf 62 / 4.7.4 DNA-Sequenzieren: Produktion genetischer Information 63 / 4.7.4.1 DNA-Sequenzieren nach Maxam-Gilbert 63 / 4.7.4.2 DNA-Sequenzieren nach Sänger 64 / 4.7.4.3 Pyrosequenzieren bringt Licht in die Sequenz 64 / 4.7.5 Hybridisierung weist in Nucleinsäuren bestimmte Sequenzen nach 64 / 4.7.5.1 Der Southern-Blot überträgt DNA-Fragmente auf eine Membran 65 / 4.7.6 Durch Klonieren kann man Kopien eines Gens hersteilen 66 / 4.7.6.1 Expressionsvektoren verwandeln Bakterien in Proteinfabrikle 69 / 4.7.6.2 Auch in Eukaryotenzellen lassen sich fremde Gene einführen und exprimieren 70 / 4.7.6.3 Gentherapie: Praktische Anwendung der Gentechnik, die praktisch noch nicht funktioniert 71 / 4.7.6.4 Bakterien wehren sich gegen Viren mit CRISPR/Cas 73 / 4.7.6.5 Mit CRISPR/Cas können Sie das Genom umschreiben (Genom-Editing) 74 / 4.7.7 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) 75 / 4.8 Epigenetik: der Einfluss der Umwelt auf das Genom 76 / 4.6.1 Epigenetik bringt verschiedene Organismen hervor 77 / / 5 Stoffwechsel 78 / 5.1 Glycolyse und Gluconeogenese 76 / 5.2 Der Citratzyklus produziert Reduktionsäquivalente und Vorstufen für Biosynthesen 80 / 5.2.1 Die Pyruvat-Dehydrogenase verknüpft die Glycolyse mit dem Citratzyklus und wird reguliert 61 / 5.3 Die oxidative Phosphorylierung liefert ATP 82 / 5.3.1 Die Atmungskette überträgt Elektronen von Reduktionsäquivalenten auf O? 62 / 5.3.2 Die Oxidation der Reduktionsäquivalente ist mit der Phosphorylierung von ADP gekoppelt 83 / 5.3.3 Die ATP-Synthase ist ein Nanomotor, der Protonenbewegung in Drehbewegung umsetzt und ATP erzeugt 645.4 Glycogen speichert Glucose 65 / 5.5 Der Pentosephosphatweg liefert NADPH und wandelt Monosaccharide ineinander um 66 / 5.6 Lipidsynthese 86 / 5.6.1 Typische Verbindungen des Lipidstoffwechsels sind Thioester und NADPH 86 / 5.6.2 Fettsäuren werden aus CZ-Einheiten synthetisiert 88 / 5.6.3 Die Fettsäuresynthese wird über die Acetyl-CoA-Carboxylase reguliert 90 / 5.6.4 Phospholipide entstehen bei der Umsetzung von Diglyceriden mit CDP-Verbindungen 91 / 5.6.5 Cholesterol entsteht aus Acetyl-CoA und Acetoacetyl-CoA 91 / 5.7 Lipidabbau 92 / 5.7.1 Fettsäuren werden durch ß-Oxidation abgebaut 92 / 5.7.2 Aus Acetyl-CoA können Ketonkörper entstehen 92 / 5.7.3 Cholesterol wird zu Gallensäuren abgebaut 93 / 5.6 Lipide werden von Lipoproteinen transportiert 94 / 5.9 Purin- und Pyrimidinbasen 95 / 5.9.1 Biosynthese der Purin- und Pyrimidinbasen 95 / 5.9.2 Abbau der Purin- und Pyrimidinbasen 96 / 5.10 Biosynthese der Aminosäuren 96 / 5.11 Aminosäureabbau 99 / 5.12 Für das Häm müssen aus Succinyl-CoA und Glycin Porphyrine synthetisiert werden 100 / 5.13 Der Harnstoffzyklus entsorgt Ammoniak 101 / 5.14 Stoffwechselprozesse laufen in bestimmten Zellkompartimenten a b 101 / 5.15 Apoptose: Die Zelle begeht Selbstmord 103 / 5.16 Mit optischen Tests lässt sich die Konzentration von Metaboliten bestimmen 105 / / 6 Hormone 106 / 6.1 Hormonrezeptoren und G-Proteine vermitteln das Hormonsignal ins Zellinnere 106 / 6.2 Der Blutglucosespiegel wird hormonell reguliert 108 / 6.2.1 Insulin entsteht aus Präproinsulin 108 / 6.2.2 Diabetes mellitus tritt in zwei Formen auf 109 / 6.3 Das hypothalamisch-hypophysäre System: eine Hormonhierarchie 110 / 6.3.1 ACTH ist eines der Produkte des POMC-Gens 110 / 6.3.2 Aus Vitamin D entsteht das Hormon Calcitriol 111 / 6.3.3 Die Nebennierenrinde produziert Steroidhormone 111 / 6.4 Die chromaffinen Zellen des Nebennierenmarks erzeugen Adrenalin 112 / 6.5 Das Renin-Angiotensinsystem reguliert Blutdruck sowie Wasser- und Na+-Retention 112 / 6.6 Schilddrüsenhormone entstehen aus Tyrosin 113 / 6.7 Endorphine aktivieren Opioidrezeptoren 113 / / / 7 Molekulare Physiologie 114 / 7.1 Das Immunsystem 114 / 7.2 Die spezifische Immunabwehr 114 / 7.2.1 Die humorale Immunität basiert auf antikörpersezernierenden Zellen 114 / 7.2.1.1 Antikörper bestehen aus vier Polypeptidketten 115 / 7.2.1.2 Ein Mensch besitzt Millionen verschiedener Antikörper 116 / 7.2.2 T-Zell-vermittelte Immunität (= zelluläre Immunität) 117 / 7.2.2.1 Es gibt zwei Klassen von MHC-Proteinen 116 / 7.2.2.2 Wie für B-Zellen gilt auch fürT-Zellen das Prinzip der klonalen Selektion 120 / 7.2.3 Monoklonale Antikörper sind identische Moleküle 121 / 7.2.4 Mit Antikörpern kann man Krankheitserreger nachweisen 122 / 7.3 Reizleitung im Nervensystem 122 / 7.3.1 Physikalische Grundlagen 122 / 7.3.2 Der Nervenimpuls entsteht durch sich öffnende und schließende lonenkanäle 124 / 7.3.3 Synapsen übertragen Nervenimpulse von Zelle zu Zelle 125 / 7.3.4 Neurotransmitter-Rezeptoren sind oder steuern lonenkanäle 125 / 7.3.5 Die Acetylcholinesterase spaltet Acetylcholin in Acetat und Cholin 126 / 7.3.6 Sehen basiert auf der durch Licht ausgelösten Konformationsänderung von Rhodopsin 126 / 7.4 Muskel 128 / 7.4.1 Die Muskelkontraktion kommt durch Wechselwirkung zwischen Actin und Myosin zustande 128 / 7.4.2 Die Muskelkontraktion wird über die Ca2+-Konzentration im Sarkoplasma reguliert 29 / 7.4.3 Muskeln brauchen ATP 130 / 7.5 Verdauung 130 / 7.5.1 Im Magen wird die Nahrung angesäuert und von Proteasen verdaut 131 / 7.5.2 Das Pankreas gibt Vorstufen von Verdauungsenzymen in den Dünndarm ab 131 / 7.5.3 Der Dünndarm resorbiert die Spaltprodukte 132 / 7.5.4 Der Dünndarm nimmt Ca2+, Phosphat, Eisen und Kupfer auf 133 / 7.6 Leber 134 / 7.6.1 Die Leber baut Plasmaproteine ab 134 / 7.6.2 Die Leber bildet Galle 134 / 7.6.3 Die Leber verarbeitet den vom Alaninzyklus angelieferten Stickstoff der Muskelaminosäuren 135 / 7.6.4 Die Leber entgiftet lipophile Fremdstoffel 35 / 7.6.5 Die Leber führt Fructose der Glycolyse zu Macht das dick? 136 / 7.7 Niere 136 / 7.7.1 Die Niere reguliert Wasser und Elektrolythaushalt 136 / 7.7.2 Die Resorption von Ca2+, Phosphat, Na+ und Wasser aus dem Primärharn wird von Hormonen reguliert 136 / 7.6 Blut 139 / 7.6.1 Zusammensetzung von Plasma 139 / 7.6.2 Hämoglobin bindet 0 2 139 / 7.6.3 Die 0 2-Bindung wird durch pH und Gewebs-CC>2 reguliert 140 / 7.6.4 Die 0 2-Affinität von Hämoglobin hängt von 2,3-Bisphosphoglycerat a b 141 / 7.8.5 Drei Puffersysteme halten den Blut-pH konstant 141 / 7.8.6 Die Blutgerinnung wird durch eine Kaskade enzymatischer Reaktionen ausgelöst 142 / 7.9 Wie entsteht Krebs? 142 / 7.9.1 Genetische Theorie der Krebsentstehung 142 / 7.9.2 Stoffwechseltheorie der Tumorgenese (Warburg-Hypothese) 144 / 7.10 Das Alzheimer-Rätsel 146 / 7.10.1 Problematische Diagnose 146 / 7.10.2 Wie ensteht „Alzheimer“? 146 / 7.10.3 Therapie 147 / / Tafeln / Tafel A: Die Aminosäuren der Proteine 146 / Tafel S: Stoffwechsel-Übersicht 149 / Tafel I: Antikörperbildung durch B-Zellen 150 / Tafel P: Proteinanalytik mit Massenspektrometrie - Proteomics 151 / Tafel D: DNA-Arrays 152 / Tafel R: RNA-Interferenz und Antisense-Oligonucleotide 153 / Tafel Z: Übersicht über die Zelle, ihre Organellen und deren wichtigste Funktionen am Beispiel einer Leberzelle 154 / / Glossar 155 / / Stichwortverzeichnis 168