Gerhard Richter Biochemie. der Pflanzen. 246 Abbildungen Georg Thieme Verlag Stuttgart- New York

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1 Gerhard Richter Biochemie der Pflanzen 246 Abbildungen 1996 Georg Thieme Verlag Stuttgart- New York

2 Einleitung 1 1 Allgemeine Grundlagen Elemente für die Konstruktion von Biomolekülen Die Kohlenstoffkette als Grundstruktur 9 Biomoleküle 11 Zucker 11 Carbonsäuren 16 Aminosäuren 18 Nucleotide Biopolymere Lipide 25 Makromoleküle 28 Energietransformation in Biosystemen 43 ThermodynamischeGrundlagen 43 Biokatalyse 47 2 Photosynthese " Photorezeptoren oder Pigmente Chlorophylle Phycobiliproteide Carotinoide Pigment-Protein-Komplexe Thylakoide Aufbau der Phycobilisomen Aufbau der Chlorosomen Arbeitsteilung der Pigmente Primäre Pigmente Akzessorische Pigmente Photosysteme und Lichtreaktionen Photosystem II und 2. Lichtreaktion Elektronentransfer zum Photosystem I Photoinhibition Photosystem I und 1. Lichtreaktion Energieausgleich zwischen den Photosystemen Photophosphorylierung - Bildung des Energieäquivalents CFi/CFo-Komplex Energietransformation 103

3 VIII Inhaltsverzeichnis Regulation Halobacterium - Archetyp der Photophosphorylierung Vom CO 2 zum Kohlenhydrat Carboxylierung Reduktion Regeneration des CO 2 -Akzeptors 'A Export von Kohlenhydrat aus dem Chloroplasten Anpassung an den Tag/Nacht-Wechsel U Assimilationsstärke - Bildung und Mobilisierung Saccharose-Biosynthese Anpassungsformen der photosynthetischen Kohlenhydratproduktion Dicarbonsäurezyklus Crassulaceen-Säurestoffwechsel(CAM) Lichtatmung (Photorespiration) Biosynthesen im Chloroplasten als Folgeprozesse der Photosynthese Überführung von Stickstoff und Schwefel in organische Bindung Nitratreduktion Nitritreduktion Schwefel-Assimilation Aminosäuren Einführung der Amino-Gruppe Glutamat-Familie Aspartat-Familie Pyruvat-Familie Serin-Familie Shikimat-Familie Histidin Nucleotide Pyrimidin-Nucleotide Purin-Nucleotide Bildung von Deoxyribonucleotiden Tetrapyrrole Chlorophylle Chromophore von Phytochrom und Phycobiliproteiden Häm-Verbindungen Lipide Fettsäuren Membraniipide Signalsubstanzen: Pheromone Isoprenoide Stoffwechselwege im cytoplasmatischen Kompartiment Dissimilation Glykolyse Aerober Weg: Pyruvat-Abbau Anaerober Stoffwechsel 226

4 IX Endoxidation Pentosephosphat-Weg Pentosephosphat-Bildung Umwandlung von Pentosephosphat zu Hexosephosphat Bewahrung und Expression genetischer Information Zellkern DNA: Strukturelle Einbindung und Vermehrung Replikation Bildung der Funktionformen von RNA Transkription Bildung von Messenger-RNA (mrna) Transkription von Genen der ribosomalen RNA S RNA und Transfer-RNA (trna) Translation Ribosomen Aktivierung der Aminosäure-Bausteine Aufbau der spezifischen Aminosäuresequenz Posttranslationale Modifizierung und Sortierung Proteinabbau Biogenese von Zellstrukturen und Organellen Biomembranen Aufbau Biosynthese der Bauelemente Transportvorrichtungen Chloroplast Differenzierung der SubStrukturen Genom Expression plastidärer Gene Gen-Regulation Chloroplastenhülle und Protein-Import Thylakoidmembran Stroma - Errichtung der Quartärstruktur von Rubisco Mitochondrion Organisation des Genoms Gen-Expression Editierung Protein-Import Vakuole als eigenständiges Kompartiment Lytische Enzyme und sekretorische Proteine Import Signale für Import Speicherfunktion Kontrollen Tonoplasten-Transport niedermolekularer Verbindungen Wasserbewegung 335

5 8 Zellwand als extrazelluläres Kompartiment Zelldifferenzierung als Grundlage der Entstehung Primärwand Sekundärwand Biosynthese von Bauelementen Polysaccharide der Matrix Glykoproteide Cellulose Lignine Synthese von Molekül-Bausteinen Polymerisation Cuticula Biosynthese der Lipidpolymeren Biochemie der Speicherstoffe " Speichersubstanzen der Samen Kohlenhydrate Proteine Speicherung in der Zellwand Lipide Speicherproteine vegetativer Gewebe Sekundärstoffwechsel Was ist Sekundärstoffwechsel Primärstoffwechsel oder Sekundärstoffwechsel? Besonderheiten des Sekundärstoffwechsels Isoprenoide Monoterpene Sesquiterpene Diterpene Triterpene Polyterpene Phenole Errichtung der Grundstrukturen Phenolcarbonsäuren Naphthochinone und Anthrachinone Flavonoide Stilbene Pterocarpane Betacyane und Betaxanthine Pseudoalkaloide Alkaloide Nicotiana-oder Tabak-Alkaloide Chinolizidin-Alkaloide Purin-Alkaloide Pyrrolizidin-Alkaloide Indol-Alkaloide Benzylisochinolin-Alkaloide Tropan-Alkaloide 448

6 XI 11 Biochemie der Streßantwort Wasserstreß und Austrocknung Temperatur Hitzeschock Salz Sekundärverbindungen als chemische Schutzstoffe Permanente Abwehr Induzierte Bildung von Schutzstoffen Signalsubstanzen Biochemie der Symbiosen Evolution von Piastiden und Mitochondrien Chloroplasten Mitochondrien Wurzelknöllchen Symbiose-Partner Induktion und Differenzierung: Nodulation Biochemie der Stickstoff-Fixierung Reduktion von Dinitrogen Transportverbindungen Abschirmung der Nitrogenase gegen Sauerstoff Mykorrhiza Formen der Symbiose und ihre Partner Induktion und Entwicklung von vesikulär-arbuskulärer Mykorrhiza (VAM) Physiologische und biochemische Merkmale von VAM Entstehung der Ektomykorrhiza Stoffaustausch zwischen Mikro-und Makrosymbiont 485 Literatur 487 Sachverzeichnis