Die Zelle Biologie und Physiologie

1 Die Zellmembran.- 1.1 Struktur.- 1.1.1 Untersuchungen an Dünnschnitten.- 1.1.2 Vergleichsuntersuchungen.- 1.2 Chemische Zusammensetzung.- 1.2.1 Untersuchungen in situ.- 1.2.2 Isolierung von Zellmembranen.- 1.2.3 Chemische Analyse.- Erythrocyten des Menschen.- Andere Zelltypen.- 1.2.4 Molekulare Architektur (Bild 1.7).- 1.3 Physiologische Bedeutung.- 1.3.1 Transfer von Substanzen: Permeabilität.- 1.3.1.1 Permeabilität für Wasser.- Hypothese zur Diffusion durch eine Membran.- Strömungsgrundgleichungen.- Osmosestrom.- Erleichterter Durchstrom und poröse Eigenschaften der Membran.- Mitschleppeffekt durch das Lösungsmittel.- Molekulare Aspekte.- 1.3.1.2 Permeabilität für Nichtelektrolyte.- Diffusion in der Lipidphase.- Molekulare Aspekte.- 1.3.1.3 Permeabilität und Verteilung von Elektrolyten.- Verteilung im intra- und extra-zellulären Milieu.- Ionenkonzentrationen in der quergestreiften Muskelfaser.- Messung der transmembranären Potentialdifferenz.- Aktiver Transport: Beispiel Natriumpumpe.- Kopplung von Natrium- und Kaliumtransport.- Natriumtransport und Energiestoffwechsel.- Der Ionenträger (lonophoren).- ATPasen und aktiver Natriumtransport.- 1.3.1.4 Endocytose.- Endocytose und zelluläre Verdauung.- Endocytose und Speicherung von Reservestoffen.- Endocytose und Stofftransport durch die Zelle hindurch.- 1.3.1.5 Exocytose.- 1.3.2 Übermittlung von Informationen.- 1.3.2.1 Nervöse Korrelation.- Nervenleitung.- Signale im Nervensystem.- Untersuchungsmethoden.- Ursprung des Ruhepotentials.- Das Aktionspotential.- Fortpflanzung des Aktionspotentials.- Permeabilitätsänderungen in Verbindung mit der Nervenleitung.- Molekulare Aspekte.- Die synaptische Übertragung.- Elektrische Synapse.- Chemische Synapse.- Synthese und Abbau der Neurotransmitter.- Aufbau der chemischen Synapse.- Quantifizierte Freisetzung von Neurotransmittern.- Fixierung des Neurotransmitters an seinen Rezeptor.- 1.3.2.2 Humorale Korrelation.- Zyklisches AMP und hormonale Steuerung.- Funktion des zweiten Botenstoffs.- Wirkung auf Proteinkinasen.- Beispiele für die Wirkungsweise von zyklischem AMP (cAMP).- 1.3.3 Sonderbildungen der Zelloberfläche.- 1.3.3.1 Mikrovilli und Einstülpungen.- 1.3.3.2 Interzellularkontakte.- 1.3.3.3 Interzellularkomplexe.- 1.4 Biogenese.- 2 Hyaloplasma.- 2.1 Struktur.- 2.2 Chemische Zusammensetzung.- 2.2.1 Untersuchungen in situ und Trennung.- 2 2 2 Chemische Analyse.- 2.3 Physiologische Bedeutung und Funktion.- 2.3.1 Reservestoffe für Energie- und Baustoffwechsel.- 2.3.2 Kreuzwege des Stoffwechsels.- 2.3.2.1 Stoffwechselwege von Glucose-6-phosphat.- Glykolyse.- Pentosephosphat-Zyklus.- Glykogensynthese.- 2.3.2.2 Bedeutung der verschiedenen Stoffwechselwege von Glucose-6-phosphat.- 3 Mikrofilamente.- 3.1 Mikrofilamente und Cytoskelett.- 3.2 Myofilamente und Muskelkontraktion.- 3.2.1 Aufbau der quergestreiften Muskelfaser.- 3.2.2 Chemische Zusammensetzung und molekulare Struktur der Myofilamente.- Die dicken Myofilamente.- Die dünnen Myofilamente.- 3.2.3 Kontraktionsmechanismus.- 3.3 Mikrofilamente und zelluläre Bewegungsformen.- 4 Mikrotubuli.- 4.1 Struktur.- 4.1.1 Labile Mikrotubuli.- 4.1.2 Stabile Mikrotubuli.- Centriolen.- Axonemata von Cilien und Flagellen.- 4.2 Chemische Zusammensetzung.- 4.2.1 Herstellung von Mikrotubuli-Fraktionen.- 4.2.2 Tubuline und assoziierte Proteine.- 4.2.3 Molekularer Aufbau.- 4.3 Depolymerisation und Polymerisation von Mikrotubuli.- 4.3.1 Depolymerisation.- 4.3.2 Polymerisation.- Polymerisation in vitro.- Polymerisation in vivo: Biogenese.- 4.4 Physiologische Bedeutung.- 4.4.1 Ausbildung und Erhaltung der Zellform.- 4.4.2 Zelluläre Bewegungsvorgänge.- Plasmateilströme.- Cilien- und Flagellenschlag.- 5 Riosomen.- 5.1 Aufbau.- 5.2 Chemische Zusammensetzung.- 5.2.1 Gewinnung von Ribosomenfraktionen und Teilfraktionen.- 5.2.2 Chemische Analyse.- 70-S-Ribosomen der Prokaryonten.- 80-SRibosomen der Eukaryonten.- 5.2.3 Molekularstruktur und deren Rekonstitution in vitro.- 5.3 Bedeutung für die Biosynthese der Proteine.- 5.3.1 Proteinbiosynthese bei Bakterien.- Initiation.- Elongation.- Termination.- 5.3.2 Proteinbiosynthese bei Eukaryonten.- 5.3.3 Bedeutung einzelner ribosomaler Bestandteile.- 5.4 Biogenese.- 5.4.1 Prokaryonten.- 5.4.2 Eukaryonten.- 6 Endoplasmatisches Reticulum.- 6.1 Struktur.- 6 2 Chemische Zusammensetzung.- 6.2.1 Untersuchungen in situ.- 6.2.2 Isolierung von Fraktionen und Teilfraktionen des ER.- 6.2.3 Chemische Analyse.- 6.2.3.1 Membranen des ER.- 6.2.3.2 Inhaltsstoffe der Zisternen.- 6.3 Physiologische Bedeutung.- 6.3.1 Polysomen und Membranen des ER: Transfer von Polypeptidketten.- 6.3.2 Membranen.- 6.3.2.1 Stoffwechsel der Lipide.- Verlängerung von Fettsäuren und Einführung von Doppelbindungen.- Biosynthese der Phospholipide.- Biosynthese des Cholesterins und seiner Derivate.- 6.3.2.2 Einführung von Zuckermolekülen.- 6.3.2.3 Entgiftung.- 6.3.3 Inhaltsstoffe der Zisternen.- 6.3.3.1 Absonderung und Anreicherung.- 6.3.3.2 Intrazellulärer Stofftransport.- 6.4 Biogenese.- 7 Golgi-Apparat.- 7.1 Struktur.- 7.2 Chemische Zusammensetzung.- 7.2.1 Untersuchungen in situ.- 7.2.2 Isolierung von Fraktionen und Teilfraktionen.- 7.2.3 Chemische Analyse.- 7.2.3.1 Membranen des Golgi-Apparates.- 7.2.3.2 Inhaltsstoffe der Zisternen.- 7.3 Physiologische Bedeutung.- 7.3.1 Menbranen.- 7.3.1.1 Umhüllung von Sekretionsprodukten.- Autoradiographische Untersuchungen.- Bestimmung der spezifischen Radioaktivität von Fraktionen.- 7.3.1.2 Glykosylierung.- Glykosylierung von Thyreoglobulin.- Andere Glykosylierungsbeispiele.- 7.3.1.3 Einbau von Sulfatgruppen.- 7.3.1.4 Bildung der Membranen für die Zelloberfläche.- 7.3.2 Golgi-Zisternen.- 7.4 Biogenese.- 8 Lysosomen.- 8.1 Struktur und Entdeckung.- 8.2 Chemische Zusammensetzung.- 8.2.1 Untersuchungen in situ.- 8.2.2 Isolierung von Fraktionen.- 8.2.3 Chemische Analyse.- 8.3 Physiologische Bedeutung.- 8.3.1 Intrazelluläre Verdauung.- 8.3.1.1 Heterophagie.- 8.3.1.2 Autophagie.- 8.3.2 Extrazelluläre Verdauung.- 8.3.3 Zeitweise Speicherung von Reservestoffen.- 8.3.4 Lysosomen und Pathologie.- 8.4 Biogenese.- 9 Mitochondrien.- 9.1 Struktur.- 9.1.1 Äußere und innere Mitochondrienmembran.- 9.1.2 Intracristaeraum und Matrixraum.- 9.1.3 Vielseitigkeit und Veränderlichkeit der Mitochondrienstruktur.- 9.2 Chemische Zusammensetzung.- 9.2.1 Untersuchungen in situ.- 9.2.2 Gewinnung von Mitochondrienfraktionen und -teilfraktionen.- 9.2.3 Chemische Analyse.- 9.2.3.1 Äußere Membran.- 9.2.3.2 Innere Mitochondrienmembran.- Bestandteile der Atmungskette und die ihr assoziierten Enzyme.- ATPase der Mitochondrien.- Spezifische Trägermoleküle.- Molekularer Aufbau.- 9.2.3.3 Inhaltsstoffe des Intracristaeraumes.- 9.2.3.4 Inhaltsstoffe der Matrix 281 Enzyme.- Mitochondrien-DNS.- Mitochondrienribosomen.- 9.3 Physiologische Bedeutung.- 9.3.1 Zellatmung.- 9.3.1.1 Bildung von Acetyl-CoA in der Matrix.- Oxidative Decarboxylierung der Brenztraubensäure.- ?-Oxidation der Fettsäuren.- 9.3.1.2 Oxidation von Acetyl-CoA in der Matrix: Krebs-Zyklus.- 9.3.1.3 Übertragung von Elektronen auf den Sauerstoff durch die Atmungskette in der inneren Mitochondrienmembran und gleichzeitige Verlagerung von Protonen aus der Matrix in den Intracristaeraum.- Elektronentransport.- Verlagerung von Protonen.- 9.3.1.4 Durch die ATPase der inneren Membran mit dem Elektronentransport gekoppelte Phosphorylierung von ADP: oxidative Phosphorylierung.- 9.3.2 Produktion von Vorstufen für verschiedene Biosynthesen.- 9.3.2.1 Vorstufen für die Gluconeogenese.- 9.3.2.2 Vorstufen der Fettsäuresynthese.- 9.3.2.3 Vorstufen der Harnstoffbildung.- 9.3.2.4 Vorstufen der Aminosäure- und Porphyrinbiosynthese.- 9.3.3 Proteinsynthese der Mitochondrien.- 9.3.4 Austausch zwischen Mitochondrien und Grundcytoplasma.- 9.3.4.1 Stoffaustausch durch die innere Membran und seine Kontrolle.- 9.3.4.2 Bedeutung der Austauschvorgänge für den Metabolismus der Zelle und dessen Steuerung.- Steuerung des Phosphat-ADP-ATP-Austausches.- Steuerung der Atmung durch ADP.- Regulierung von Glykolyse und Atmung.- Regulierung von Gluconeogenese und Glykolyse.- 9.4 Biogenese.- 9.4.1 Kontinuität der Mitochondrien.- 9.4.2 Jeweilige Beteiligung von Mitochondriengenom und Genom des Zellkerns.- 9.4.3 Synthese und Zusammensetzung der Bestandteile.- Synthesen innerhalb der Mitochondrien.- Synthesen außerhalb der Mitochondrien.- 9.4.4 Steuerung der Biosynthese.- 10 Zellen und Viren.- 10.1 Struktur und chemische Zusammensetzung der Viren.- Untersuchung der biologischen Eigenschaften von Viren.- Untersuchung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Viren.- 10.1.1 Helixförmige Virionen.- 10.1.2 Ikosaederförmige Virionen.- 10.1.3 Virionen mit Hülle.- 10.2 Bakteriophagen.- 10.2.1 Struktur der Bakteriophagen.- 10.2.2 Vermehrung des Bakteriophagen T2 in Escherichia coli.- 10.2.2.1 Adsorption des Virions und Injektion der DNS.- Anheftung des Bakteriophagen an das Wirtsbakterium.- Rezeptoren der Bakterien.- Anheftung des Virions am Bakterium.- Injektion der Viren-DNS in das Bakterium.- 10.2.2.2 Aktivwerden des Viren-Genoms.- Die frühe Phase.- Aussetzen der eigenen Syntheseprozesse des infizierten Bakteriums.- Synthese der vom Phagen codierten frühen Proteine.- Die späte Phase.- DNS-Synthese.- Proteinsynthese.- Bedeutung der ins Bakterium injizierten Viren-DNS.- 10.2.2.3 Zusammenbau der Virionen.- Quantitative Aspekte.- Steuerung der Morphogenese.- Fehler beim Zusammenbau: phänotypische Kreuzung.- 10.2.2.4 Freisetzung von Virionen.- 10.3 Bakteriophagen und Lysogenie.- 10.3.1 Lysogene Bakterien und temperente Bakteriophagen.- 10.3.1.1 Verhalten einer Population lysogener Bakterien.- 10.3.1.2 Art der Beziehung zwischen dem Bakteriophagen X und E. coli K12 (X).- Beschreibung des Prophagen.- Beschaffenheit und Lokalisierung des Prophagen.- Erhaltung der lysogenen Eigenschaft.- 10.3.2 Sensible Bakterien und temperente Bakteriophagen.- 10.3.3 Andere Beispiele von Lysogenie.- 10.4 Grippevirus.- 10.4.1 Struktur.- 10.4.1.1 Bestandteile des Grippe-Virus.- 10.4.1.2 Grippeviren und