Taschenlehrbuch Zellbiologie

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1 Taschenlehrbuch Zellbiologie Helmut Plattner und Joachim Hentschel 252 Abbildungen, 22 Tabellen Georg Thieme Verlag Stuttgart New York 1997

2 VII 1 Der lange Weg der Zellenlehre zur modernen Zellbiologie 1 4 Crundbaupläne - ein Überblick über zelluläre Organisationsformen Größenordnungen in der Zellbiologie 75 Zelluläre Strukturen - Sichtbarmachung mit Hilfe mikroskopischer Techniken 21 Das Lichtmikroskop 21 Unterschiedliche Mikroskope für verschiedene Fragestellungen 25 Das Transmissions-Elektronenmikroskop 29 Erzeugung freier Elektronen als Lichtquelle" 29 Elektromagnetische Linsen zur Abbildung 31 Verbesserung der Auflösung durch Verkleinerung der Wellenlänge 31 Kontrastbildung 33 Das Raster-Elektronenmikroskop Kennzeichen einer lebenden Zelle 39 Zellen entstehen immer aus Zellen 40 Jede Zelle hat einen kompletten Satz an Erbanlagen 40 Das zentrale Dogma der Molekularbiologie 41 Identische Replikation des Genoms 41 Zellen sind differenzierungsfähig 41 Abgrenzung durch eine Zellmembran 43 Zellen sind komplexer organisiert als ihre Umgebung -43 Zellen sind offene Systeme" im Fließgleichgewicht 44 Energiespeicherung als ATP (Adenosintriphosphat) 46 Konsequenzen: Stoffwechsel, Wachstum, Reaktionsfähigkeit (Reizbarkeit), Bewegungsfähigkeit -50 Die zwei Kategorien von Zellen -50 Die Prokaryotenzelle im Vergleich zur Eukaryotenzelle 50

3 VIII Die Bakterienzelle 51 Die Eukaryotenzelle 58 7 Der Zellkern - Kommandozentrale" der Zelle 135 Der Stoff", aus dem die Zellen sind - molekulare Bausteine Pauschale Zusammensetzung von Zellen Phospholipide Aminosäuren und Proteine Zucker Pyrimidin- und Purin-Basen der Nukleinsäuren 90 6 Biomembranen und das innere Milieu" der Zelle Biomembranen als selektive Barrieren Semipermeabilität der Zellmembran Grundsätzliche Beobachtungen zum Aufbau der Zellmembran Das innere Milieu" der Zelle Transportphänome an Biomembranen Struktur von Biomembranen Die Proteine von Biomembranen HO 6.4 Die Glykokalix und Übersicht über die Membrankomponenten Übersicht über die Funktion der Zelloberfläche Intrazelluläre Signaltransduktion Funktionelle Aspekte Bau des Zellkerns Die Struktur des Chromatins Der Chromosomensatz der Zelle Nukleolus und Biogenese der Ribosomen Kernporen Proteinsynthese - Umsetzung von Botschaften aus dem Zellkern Zusammensetzung und Bau von Ribosomen Das Prinzip der Synthese von Proteinen und ihrer Verteilung in der Zelle Ablauf der Synthese von Proteinen Freie und membranständige Ribosomen Der Colgi-Apparat - Verschiebebahnhof" der Zelle Struktur- und Funktionsanalyse - wie sie einander ergänzen Zerlegung der Zellen in ihre Bestandteile - die Technik derzellfraktionierung Die Ultrazentrifuge Lokalisierung und Messung von Enzymen 194

4 Elektronenmikroskopische Darstellung eines Leitenzyms am Beispiel der sauren Phosphatase in Lysosomen 194 Spektralphotometrischer Nachweis eines Leitenzyms am Beispiel der sauren Phosphatase von Lysosomen 196 Radioaktive Markierung und ihre Lokalisierung 197 Pulsmarkierung 197 Radioaktivitätsmessung 198 Autoradiographie 199 Antikörper im Dienste der zellbiologischen Forschung 202 Markierung zellulärer Strukturen 202 Struktur von Antikörper- Molekülen 202 Immunhistochemie und Immuncytochemie 204 Monoklonale Antikörper -205 Analogmarkierung und Affinitätsmarkierung -210 Die FRAP-Methode -^n Transport von Molekülen an die Zelloberfläche und Export aus der Zelle 213 Das Prinzip des vesikulären Transportes 213 Allgemeines über die Abgabe von Stoffen (Sekretion) 216 Exocytose 219 Ungetriggerte Exocytose l> Getriggerte Exocytose 221 Das Importgeschäft" - Aufnahme von Stoffen 231 Endocytose und Phagocytose -231 Endocytose im engeren Sinn 232 Phagocytose -240 Transcytose 241 Lysosomen - Abfall- Recycling als altbewährtes Prinzip 243 Was charakterisiert Lysosomen?- 243 Adressat mehrerer Transportrouten - Biogenese von Lysosomen 248 Die Vakuole der Pflanzen - ein Lysosom besonderer Art 257 Sehr variable Zellorganellen Glattes Endoplasmatisches Retikulum, Lipidtropfen und Glykogen 259 Glattes ER und Lipidtropfen 259 Glykogen 262 Peroxisomen - Relikte aus grauer Vorzeit? --263

5 16 Das Cytoskelett - Stütze und Bewegungsgrundlage Mitochondrien - die Kraftwerke der Zelle" Die Komponenten des Cytoskeletts Mikrotubuli Dynamische Instabilität von Mikrotubuli und ihre Beeinflussung durch Toxine Funktionen von Mikrotubuli Mikrofilamente Molekulare Komponenten und Bau von Mikrofilamenten Funktion von Mikrofilamenten Intermediär- Filamente Strukturelle Aspekte 324 Funktionelle Aspekte 327 Semiautonomie": Mitochondriale DNA und Proteinsynthese 337 Biogenese 339 Chloroplasten - die Solarenergie- Kollektoren" der Pflanzenzelle Bau und Funktion von Chloroplasten Biogenese von Chloroplasten Fortbewegung von Zellen Zusammenhalt von Zellen im Gewebeverband Schwimmbewegungen (Cilien, Flagellen) 299 Kriechbewegungen ^amöboide Bewegung, Chemotaxis) 308 Geschwindigkeiten dynamischer zellulärer Prozesse -313 Das Cytosol - mehr als eine inerte Grundmasse Glykolyse Zellen im Gewebeverband 360 Tight junctions -362 Adhäsionsgürtel und Fokalkontakte -365 Punktdesmosomen und Hemidesmosomen 368 Der Verbindungskomplex 371 Zell-Zell-Verbindungen ohne assoziierte Filamente 371 Allgemeine Zell- Zell-Adhäsion 371 Gap junctions 373 Plasmodesmen 378 Zell-Matrix-Verbindungen im Rückblick -379

6 XI Die extrazelluläre Matrix (Interzellulärsubstanz) -380 Chemische Synapsen Tierische und pflanzliche Zellen im Vergleich - ein Rückblick -411 Evolution der Zelle Zellzyklus, Kernteilung und Zellteilung 387 Körperzellen (somatische Zellen) -387 Der Zellzyklus Die Teilungsspindel 391 Mitose und Cytokinese (Kern- und Zellteilung) 395 Die Cytokinese 402 Regulation des Zellzyklus 402 Geschlechtszellen Präbiotische Evolution 417 Die ersten Zellen 422 Das Problem mit dem Sauerstoff Der Weg zur höheren Zelle -431 Die Symbiose-Hypothese auf dem Prüfstand 435 Wie ging die Evolution der Zelle weiter? 441 Sachverzeichnis 443