Inhaltsverzeichnis. 39 Moderne Ansätze der Genomsequenzierung

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1 1 Grundlagen der Zellbiologie 1 1 Die Theorie von der Zelle 2 2 Die Bausteine des Lebens 4 3 Der Ursprung der Zellen 6 4 Zelldiversität 8 5 Viren - Grenze zum Lebendigen 6 Techniken der Mikroskopie 7 Die Fraktionierung von Zellbestandteilen 14 2 Biochemie und Bioenergetik 8 Die Chemie der Zelle 20 9 Die Thermodynamik der Zelle Die Mechanik der Zelle 24 Wasser und organische Moleküle 26 Die kleinen organischen Moleküle 28 Kohlenhydrate Lipide 32 Nucleinsäuren 34 Makromoleküle 36 Stabilität der Makromoleküle Der strukturelle Aufbau der Proteine 40 Reaktionskinetik und Thermodynamik der Zelle Freie Enthalpie und Stoffwechsel Die Energie der Zelle Die Enzyme Energieumwandlungen Enzyme 25 Techniken zur Untersuchung von Proteinen 26 Die Elektrophorese 3 Struktur der DNA Die DNA-Struktur 28 Die Organisation des Genoms 29 Die Genstruktur 30 Anordnung der DNA im Chromosom 31 Die 32 Der Aufbau der Chromosomen 33 Die Entstehung von Mutationen 34 Kontrolle und Reparatur der DNA 35 Die homologe Rekombination 36 Die Transposition 37 Die und die Langlebigkeit 38 Klassische Methoden der DNA-Sequenzierung 39 Moderne Ansätze der Genomsequenzierung Zell- und Molekularbiologie im Ãœberblick 2014 digitalisiert durch: IDS Basel Bern

2 40 PCR Rekombinante DNA-Techniken 90 4 Von der DNA zum Protein Die Entdeckung des genetischen Codes Die unterschiedlichen Klassen von RNA Die wesentlichen Schritte der Transkription bei Prokaryoten 45 Die wesentlichen Schritte der Transkription bei Eukaryoten 46 Spleißen 47 Modifikationen am 5'- und 3'-Ende der 48 Die trna 49 Die 50 Die drei Abschnitte der Translation 51 Posttranslationale Modifikationen 52 Methoden zur Bestimmung des Transkriptoms 53 Methoden zur Bestimmung des Proteoms 5 Regulation der Genexpression Transkriptionskontrolle bei den Prokaryoten 55 Transkriptionskontrolle bei den Eukaryoten 56 Regulationsfaktoren der Transkription 57 Das alternative Spleißen 58 Die posttranskriptionelle Kontrolle 59 Transkriptionsfaktoren 60 RNA-Editing 61 Epigenetische Modifikationen 62 Die genomische Prägung 63 Klonen und nucleäre Reprogrammierung 64 Herstellung rekombinanter Proteine Zellmembranen Einzigartigkeit und Diversität biologischer Membranen 67 Die Biosynthese von Membranlipiden 68 Struktur und Dynamik von Membranen 69 Die Asymmetrie biologischer Membranen 70 Die unterschiedlichen Membranproteine 71 Die Vielfalt der Membranfunktionen 72 Die Bedeutung der Kompartimentierung und der Permeabilität von Membranen 73 Die erleichterte Diffusion 74 Der primäre aktive Transport Der Cotransport 76 Membranen und Membranpotenziale 77 Das Membranpotenzial 78 Signalübertragung in Nervenzellen 79 Die Diversität von Aktionspotenzialen 80 Membranmodelle 180

3 VIII Inhaltsverzeichnis 81 Nachverfolgung eines einzelnen Partikels 82 Fluoreszenz 7 und Proteintargeting 83 Die Kompartimentierung der Zelle 84 Vom Cytoplasma zum Zellkern 85 Proteintransport in die Peroxysomen 86 Proteintransport zu den Mitochondrien und den Chloroplasten 87 Proteintransport in das Endoplasmatische Reticulum (ER) 88 und Faltung der Proteine im Endoplasmatischen Reticulum Translokation von Proteinen aus dem Endoplasmatischen Reticulum hinaus - ERAD und UPR Die Chaperonproteine Das Proteasom und die Ubiquitinierung Untersuchungsmethoden zur Analyse der zellulären Lokalisation Vesikulärer Transport Molekulare Mechanismen des vesikulären Transports Vom Endoplasmatischen Reticulum zum Proteine, die im Endoplasmatischen Reticulum verbleiben 96 Die 97 Vom Golgi-Apparat zu den Lysosomen Vesikulärer Transport und Exocytose 99 Endocytose Autophagie und Mitophagie 101 Transportuntersuchungen am Modellorganismus Hefe 9 Energetische Vorgänge in der Zelle Substratoxidation und oxidative Phosphorylierung 103 Die Atmungskette Der anaerobe oxidative Metabolismus 105 ATP-Synthasen katalysieren die Bildung von ATP Der Metabolismus kohlenstoffautotropher Organismen 107 Nutzung von Lichtenergie im Chloroplasten Photosysteme, Reduktionsmittel und chemische Energie 109 Die Synthese von Zuckermolekülen Die Diversifizierung der Assimilate Die Photorespiration Das Genom der Mitochondrien und Piastiden Die mitochondriale Dynamik - zwischen Verschmelzung und Spaltung 10 Cytoskelett Die verschiedenen Strukturfilamente der Zelle Die Intermediärfilamente Tubuline und der dynamische Aufbau der Mikrotubuli Strukturen Die

4 IX Motorproteine und intrazelluläre Bewegungen Das Cytoskelett der Skelettmuskelzellen 276 Der Kontraktionsmechanismus der Skelettmuskelzellen 278 Cytoskelett und Die 282 Zellkommunikation Rezeptoren Rezeptoren mit Kinase-Aktivität 290 Die Kinase-Kaskaden in der Zelle 292 Proteolyse und Signaltransduktion 294 Stark konservierte Signalwege Cytoskelett und Signaltransduktion Signaltransduktion bei den Pflanzen Das 302 Zellzyklus und Apoptose 307 Die Zellteilung Das Mitosechromosom und die Phasen der Mitose 310 Die Mechanik der Mitose Der Zellzyklus und seine Regulation Apoptose oder der programmierte Zelltod Zellteilung und Apoptose Der Modellorganismus C. elegans und die Entdeckung der Apoptose 320 Die Kultur tierischer 322 und extrazelluläre Matrix 327 Die extrazelluläre Matrix bei Tieren Die extrazelluläre Matrix bei Pflanzen Die Zelladhäsion Kommunikation zwischen Cytoplasmen junctions und Polarität von Zellen Cadherine Integrine Die (CAM) Die Primärkultur von Zellen Synapsen 346 Die synaptische Integration durch die Nervenzellen Leben und Sterben multizellulärer Organismen Meiose und genetische Rekombination Die Geschlechtsbestimmung Die Befruchtung Organisation der embryonalen Achsen 360 Homöotische Gene Der Modellorganismus Drosophila Die zellulären Mechanismen der Gastrulation 366

5 158 Pluripotente Stammzellen 368 Induzierte pluripotente Stammzellen Embryonale Stammzellen und die Transgenese Die Entwicklung bei Pflanzen 374 Die replikative Seneszenz Die metabolische oder chronologische Seneszenz 378 Organisation und Erneuerung von Gewebe Die verschiedenen Gewebetypen Das Epithelgewebe 386 Das Bindegewebe Die Gewebeerneuerung Die adulten Stammzellen Die Erneuerung von Muskelgewebe 394 Die Erneuerung der Blutzellen 396 Die Angiogenese Die neuronalen Stammzellen 400 Der Einsatz adulter Stammzellen 402 Die Durchflusscytometrie Die 176 Erkennung von Pathogenen und erste Abwehr 412 Das Komplementsystem Die Entzündungsreaktion 416 Entzündungsmediatoren und antiinflammatorische Mediatoren Phagocytose und Bildung freier Radikale Interferone und natürliche Killerzellen: die angeborene auf Viren 422 besitzen spezifische Antigenrezeptoren 424 Ursprung und Variabilität von und Struktur und Eigenschaften der MHC-Proteine 428 Die Entwicklung der Lymphocyten und der Erwerb von Selbsttoleranz Antigenprozessierung und Antigenpräsentation an T-Lymphocyten Die antigenpräsentierenden Zellen 434 Die steuern die erworbene Die Cytokine 438 Die zelluläre als Bestandteil der erworbenen 440 Die Produktion von Antikörpern im Zuge der humoralen Die Rolle der Antikörper bei den Abwehrmechanismen Das immunologische Gedächtnis Der Einsatz von Antikörpern in der Biologie Krebs Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Krebsarten Eigenschaften der Tumorzellen 197 Molekulare Grundlagen der Krebsentstehung Onkogene und Tumorsuppressorgene

6 XI Exogene krebsauslösende Faktoren Endogene krebsauslösende Faktoren Cancerogenese Prozess der Metastasierung Verschiedene Formen der Krebstherapie Entwicklungen hin zu einer individuellen Krebstherapie 472 Serviceteil 477 Glossar 478 Stichwortverzeichnis 482