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E-Book

Taschenlehrbuch Biologie: Biochemie - Zellbiologie

AutorKatharina Munk
VerlagGeorg Thieme Verlag KG
Erscheinungsjahr2008
ReiheTaschenlehrbuch Biologie 
Seitenanzahl576 Seiten
ISBN9783131519917
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis44,99 EUR
Dieser Band zur Biochemie/Zellbiologie vermittelt Dir die Grundlagen zur Struktur und Funktion der Zelle als kleinster Lebenseinheit: biochemische Prozesse, Energetik, Aufbau und Organisation der Zellbestandteile, Signalerkennung und -weiterleitung. Die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Zellen der Prokaryoten, Pflanzen, Tiere und Pilze werden fächerübergreifend behandelt und dadurch leicht verständlich. Das Grundwissen zur Biochemie und Zellbiologie, inhaltlich fundiert und verständlich formuliert - Lehr- und forschungserfahrene Autoren garantieren Kompetenz im Hinblick auf Inhalt und Prüfungsrelevanz - Alles, was Du für das Bachelor-Studium brauchst Leichter Lernen - Einführungen am Abschnittsbeginn - Kleindruck für weiterführende Details - Randbalken für Anwendungsbezug bzw. Methoden - Repetitorien am Abschnittsende mit Kurzdefinitionen der wichtigsten Schlagworte aus dem Text

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Inhaltsverzeichnis
Katharina Munk: Taschenlehrbuch Biologie – Biochemie · Zellbiologie1
Auf einen Blick2
Innentitel4
Impressum5
Vorwort6
So arbeiten Sie effektiv mit der Taschenlehrbuch-Reihe8
Adressen9
Inhaltsverzeichnis10
1 Die Zelle18
1.1 Kleinste Lebenseinheit Zelle18
1.2 Die verschiedenen Organisationsformen der Zelle21
1.2.1 Die Zelle der Bacteria22
1.2.2 Die Zelle der Archaea26
1.2.3 Die Zelle der Eukarya27
1.3 Mikroskopie31
1.3.1 Das Lichtmikroskop32
1.3.2 Das Elektronenmikroskop38
1.3.3 Herstellung mikroskopischer Präparate40
1.3.4 In vivo-Betrachtungen45
2 Biophysikalische Grundlagen47
2.1 Die besondere Rolle des Wassers47
2.1.1 Die Struktur des Wassers47
2.1.2 Wasser als Lösungsmittel49
2.2 Gleichgewichte53
2.2.1 Das Massenwirkungsgesetz53
2.2.2 Das Löslichkeitsprodukt54
2.3 Säuren, Basen und Puffer55
2.3.1 Dissoziation des Wassers56
2.3.2 Der pH-Wert57
2.3.3 Puffer62
2.3.4 Biologische Puffersysteme63
2.4 Physikalische Faktoren für den Stofftransport65
2.4.1 Diffusion65
2.4.2 Ficksche Diffusionsgesetze66
2.4.3 Diffusion und Membranen68
2.4.4 Osmotische Erscheinungen69
2.4.5 Osmose und Tonizität71
2.4.6 Donnan-Verteilung72
2.4.7 Viskosität74
2.4.8 Strömung in Kapillaren75
2.5 Thermodynamische Grundlagen77
2.5.1 Der Erste Hauptsatz78
2.5.2 Die Enthalpie79
2.5.3 Der Zweite Hauptsatz80
2.5.4 Chemisches Potential82
2.5.5 Freie Standard-Bildungsenthalpie und Standardzustände82
2.5.6 Die Änderung der freien Enthalpie unter Nicht-Standardbedingungen84
2.5.7 Gekoppelte Reaktionen85
2.6 Elektrochemie86
2.6.1 Redoxreaktionen86
2.6.2 Redoxpotentiale87
2.6.3 Arbeitsleistung bei Redoxreaktionen90
2.6.4 Die Nernst-Gleichung91
2.6.5 Einfluss des pH-Wertes auf das Redoxpotential92
2.6.6 Elektrochemisches Potential und Membranpotential93
2.6.7 Goldman-Gleichung94
2.6.8 Chemiosmotische Theorie und protonenmotorische Kraft95
2.7 Licht und Leben97
2.7.1 Die Natur des Lichts: elektromagnetische Wellen98
2.7.2 Lichtabsorption99
2.7.3 Messung der Lichtabsorption102
3 Aufbau und Eigenschaften biologischer Makromoleküle104
3.1 Aufbau und Zusammenhalt von Makromolekülen104
3.1.1 Verschiedene Bindungstypen bestimmen die Raumstruktur biologischer Makromoleküle105
3.2 Kohlenhydrate109
3.2.1 Monosaccharide109
3.2.2 Oligo- und Polysaccharide114
3.3 Nucleinsäuren120
3.3.1 Die Bausteine der Nucleinsäuren122
3.4 Lipide125
3.4.1 Die Struktur der Fette126
3.4.2 Die Struktur der Wachse128
3.4.3 Die Struktur der komplexen Lipide128
3.4.4 Die Struktur der Isoprenoide129
3.5 Isomerie bei Biomolekülen131
3.5.1 Konstitutionsisomere132
3.5.2 Stereoisomere132
4 Proteine137
4.1 Die Funktion von Proteinen137
4.2 Die Aminosäuren – Bausteine der Proteine138
4.2.1 Eigenschaften von Aminosäuren139
4.2.2 Die 20 Standardaminosäuren140
4.2.3 Weitere proteinogene Aminosäuren143
4.2.4 Nicht proteinogene Aminosäuren und Aminosäurederivate145
4.3 Die Struktur von Proteinen146
4.3.1 Die verschiedenen Sekundärstrukturen von Proteinen148
4.3.2 Von der Sekundär – über die Supersekundär – zur Tertiärstruktur155
4.3.3 Die Stabilisierung von Proteinstrukturen158
4.3.4 Der rätselhafte Faltungscode der Proteine160
4.3.5 Die Quartärstruktur162
4.4 Die Methoden der Proteinchemie164
4.4.1 Proteinnachweis164
4.4.2 Elektrophoretische Techniken166
4.4.3 Proteinreinigung168
4.4.4 Analyse der Proteinstruktur171
4.4.5 Recherche im Internet und Proteindatenbanken178
4.4.6 Protein-Engineering180
5 Enzymbiochemie183
5.1 Was sind Enzyme?183
5.1.1 Enzymspezifitäten183
5.1.2 Die Rolle der Coenzyme186
5.1.3 Einteilung der Enzyme186
5.1.4 Isoenzyme187
5.2 Strategien der Enzymkatalyse189
5.2.1 Reaktionskinetik189
5.2.2 Die Reaktionsgeschwindigkeit190
5.2.3 Übergangszustand und Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit191
5.2.4 Katalyse durch Erniedrigung der Aktivierungsenergie193
5.2.5 Das aktive Zentrum194
5.2.6 Enzymaktivitäten196
5.2.7 Einfluss des pH-Werts auf die Enzymaktivität198
5.2.8 Einfluss der Temperatur auf die Enzymaktivität198
5.3 Enzymkinetik199
5.3.1 Die Michaelis-Menten-Gleichung200
5.3.2 Die Michaelis-Konstante203
5.3.3 Das Verhältnis Michaelis-Konstante/Wechselzahl204
5.3.4 Linearisierung der Michaelis-Menten-Gleichung206
5.3.5 Hemmung der enzymatischen Aktivität207
5.3.6 Irreversible Hemmung208
5.3.7 Reversible Hemmtypen208
5.3.8 Substrat- und Produkthemmung213
5.3.9 Mehrsubstratreaktionen213
5.4 Regulation der enzymatischen Aktivität215
5.4.1 Keine Wirkung ohne Enzym216
5.4.2 Zymogenaktivierung217
5.4.3 Schlüsselenzyme217
5.4.4 Regulation durch kovalente Modifikation218
5.4.5 Allosterische Effekte und Kooperativität219
5.4.6 Kooperativität220
5.5 Mechanismen der Enzymkatalyse222
5.5.1 Serinproteasen224
5.5.2 Metallionen-Katalyse228
5.5.3 Lysozym231
5.6 Ribozyme232
5.6.1 Spleißen233
5.6.2 Viroide und Hammerhead-Ribozyme233
6 Coenzyme236
6.1 Cofaktor, Coenzym oder prosthetische Gruppe?236
6.2 Cofaktoren der Oxidoreductasen240
6.2.1 Nicotinamidnucleotide240
6.2.2 Flavinnucleotide242
6.2.3 Faktor 420244
6.2.4 Chinone245
6.2.5 Glutathion247
6.2.6 Tetrahydrobiopterin248
6.2.7 Liponsäure248
6.2.8 Metallionen als Cofaktoren250
6.2.9 Eisen-Schwefel-Cluster251
6.2.10 Molybdopterin252
6.2.11 Metallporphyrine als Cofaktoren253
6.3 Coenzyme für den Transfer von C1-Fragmenten258
6.3.1 S-Adenosylmethionin258
6.3.2 Tetrahydrofolat258
6.3.3 Biotin261
6.4 Coenzyme für den Transfer von C2- und größeren Fragmenten264
6.4.1 Coenzym A265
6.5 Energiereiche Phosphorverbindungen als Cofaktoren267
6.5.1 Nucleotide als Cofaktoren267
6.5.2 Andere energiereiche Phosphor-Verbindungen als Cofaktoren271
6.6 Coenzyme der Lyasen, Isomerasen und Ligasen272
6.6.1 Thiamindiphosphat272
6.6.2 Pyridoxalphosphat273
6.6.3 Cobalamin (Coenzym B12)276
7 Stoffwechsel279
7.1 Grundprinzipien des Stoffwechsels279
7.1.1 ATP und weitere energiereiche Verbindungen282
7.1.2 Mechanismen der ATP-Synthese285
7.1.3 Ein Überblick über die Reaktionen des Stoffwechsels287
7.2 Der Kohlenhydratstoffwechsel290
7.2.1 Die Glykolyse291
7.2.2 Polysaccharide297
7.2.3 Die Gluconeogenese302
7.2.4 Der Pentosephosphatweg305
7.2.5 Anaerober Glucoseabbau: Verschiedene Gärungen307
7.2.6 Oxidative Decarboxylierung des Pyruvats309
7.2.7 Der Citratzyklus310
7.2.8 Der Glyoxylatzyklus315
7.3 Die Atmungskette317
7.3.1 Die Komponenten der Atmungskette318
7.3.2 Aufbau der protonenmotorischen Kraft320
7.3.3 Kopplung von Oxidation und Phosphorylierung322
7.3.4 Struktur und Funktion der ATP-Synthase324
7.3.5 Energiebilanz der Atmungskette326
7.3.6 Der respiratorische Quotient328
7.3.7 Regulation der Atmungskette328
7.4 Der Lipidstoffwechsel330
7.4.1 Die ß-Oxidation der Fettsäuren331
7.4.2 Die Fettsäurebiosynthese338
7.4.3 Die Biosynthese von Lipiden342
7.5 Der Stickstoffstoffwechsel347
7.5.1 Stickstoff-Assimilation348
7.5.2 Aminosäuresynthese348
7.5.3 Nucleotidsynthese351
7.5.4 Aminosäureabbau352
7.5.5 Ausscheidung von Stickstoff353
7.6 Die Photosynthese356
7.6.1 Oxygene Photosynthese357
7.6.2 Anoxygene Photosynthese360
7.6.3 CO2-Fixierung: Der Calvin-Zyklus362
7.6.4 Regulation des Calvin-Zyklus364
8 Membranen365
8.1 Die Lipiddoppelschicht als universeller Bauplan aller zellulären Membranen365
8.2 Die Lipidkomponente der Membranen367
8.2.1 Phospholipide371
8.2.2 Glykolipide373
8.2.3 Sterine und Hopanoide374
8.2.4 Etherlipide und Isoprenoidlipide376
8.2.5 Lipopolysaccharide377
8.2.6 Bewegungen innerhalb der Membran377
8.2.7 Strukturelle Organisation biologischer Membranen379
8.2.8 Funktionen einzelner Lipide381
8.2.9 Bildung neuer Membranen - intrazelluläre Lipidverteilung382
8.3 Die Proteinkomponente der Membranen384
8.3.1 Periphere Membranproteine385
8.3.2 Integrale Membranproteine385
8.4 Transportvorgänge an Membranen388
8.4.1 Kanalbildende Proteine390
8.4.2 Carrier390
8.4.3 Ionophore393
8.4.4 Porine und kanalbildende bakterielle Toxine393
8.4.5 Aquaporine394
8.4.6 Liganden-gesteuerte Ionenkanäle396
8.4.7 ATP-getriebene Transporter396
8.4.8 Die Na+-K+-ATPase398
8.4.9 ABC-Transporter400
9 Die eukaryotischen Zellkompartimente404
9.1 Die Kompartimentierung der eukaryotischen Zelle404
9.2 Der Zellkern406
9.2.1 Das Chromatin408
9.2.2 Der Nucleolus409
9.2.3 Kernlamina und Kernmatrix410
9.2.4 Der Kernporenkomplex411
9.2.5 Kerntransportprozesse412
9.3 Endoplasmatisches Retikulum416
9.3.1 Translokation von Proteinen in das endoplasmatische Retikulum418
9.3.2 Proteinmodifikationen im ER421
9.3.3 Lipidsynthese423
9.3.4 Proteintransport zwischen ER und Golgi423
9.4 Golgi-Apparat425
9.4.1 Processing-Reaktionen im Golgi-Apparat427
9.5 Vesikelknospung, Proteintargeting und Membranfusion429
9.6 Exocytose, Endocytose, Transcytose, Phagocytose432
9.6.1 Exocytose433
9.6.2 Endocytose434
9.6.3 Transcytose439
9.6.4 Phagocytose441
9.7 Microbodies: Peroxisomen, Glyoxysomen, Glykosomen442
9.8 Lysosomen444
9.8.1 Der enzymatische Abbau in Lysosomen446
9.8.2 Mannose-6-phosphat: Das Sortierungssignal für lysosomale Proteine447
9.9 Vakuolen448
9.10 Mitochondrien450
9.10.1 Energieliefernde Prozesse in den Mitochondrien452
9.10.2 Austausch mit dem Cytosol453
9.10.3 Mitochondrialer Import453
9.11 Plastiden455
9.11.1 Syntheseprozesse in den Chloroplasten457
9.11.2 Proteintransport in Chloroplasten457
10 Cytoskelett460
10.1 Einführung in das Cytoskelett460
10.2 Mikrotubuli463
10.2.1 Tubulin463
10.2.2 Bau der Mikrotubuli464
10.2.3 Dynamische Instabilität der Mikrotubuli466
10.2.4 Funktionen der Mikrotubuli469
10.2.5 Mikrotubuli-abhängige Motorproteine471
10.2.6 Cilien und Flagellen473
10.3 Mikrofilamente478
10.3.1 Actin478
10.3.2 Bau der Mikrofilamente478
10.3.3 Actinbindende Proteine480
10.3.4 Myosine, die Mikrofilament-abhängigen Motorproteine480
10.3.5 Funktionen der Mikrofilamente482
10.4 Intermediäre Filamente483
10.4.1 Bau der intermediären Filamente484
10.4.2 Funktion der intermediären Filamente485
10.5 Amöboide Bewegung487
11 Zelloberflächen489
11.1 Oberflächenstrukturen und extrazelluläres Material489
11.1.1 Oberflächenstrukturen489
11.1.2 Glykokalyx490
11.1.3 Extrazelluläre Matrix der Tiere491
11.1.4 Zellwände der Pflanzen498
11.1.5 Zellwände der Prokaryoten499
11.2 Oberflächenrezeptoren und Signaltransduktion500
11.2.1 Rezeptortypen und Signaltransduktionswege502
11.1.2 Signaltransduktion bei Pflanzen und Prokaryoten511
11.2.3 Regulation der Signalübertragung und Integration der Signale512
11.3 Zell-Zell-Kontakte514
11.3.1 Tight Junctions515
11.3.2 Adherens Junctions517
11.3.3 Desmosomen518
11.3.4 Septate Junctions521
11.3.5 Gap Junctions521
11.3.6 Plasmodesmen523
12 Zellteilung525
12.1 Funktionen der Zellteilung525
12.2 Prokaryoten525
12.3 Zellteilung bei Eukaryoten527
12.3.1 Die Stadien der Interphase529
12.3.2 Stadien der Mitose532
12.3.3 Cytokinese542
12.3.4 Mitose bei niederen Eukaryoten543
12.3.5 Mitose höherer Pflanzen545
Maße und Einheiten548
Bildquellen552
Titelliste552
Sachverzeichnis553

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