Helmut Kindl Biochemie der Pflanzen Dritte Auflage Mit 323 größtenteils zweifarbigen Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo HongKong Barcelona Budapest
Inhaltsverzeichnis Kapitel 1: Die Zelle und ihre Kompartimente Organellen: Funktionelle Substrukturen - Der Zellkern - Die Piastiden - Die Mitochondrien - Peroxisomen und Glyoxysomen Das Endoplasmatische Retikulum (ER) - Der Golgi-Apparat - Das lytische Kompartiment - Das Cytoskelett - Methoden - Kapitel 2: Die Katalysatoren der Zelle: Enzyme 23 Modelle der Enzymkatalyse - Die tatsächliche Stoffwechselsituation: ein Fließgleichgewicht - Das Enzym erniedrigt die Aktivierungsenthalpie - Bio-Katalysatoren sind Proteine - Einteilung der Enzyme entsprechend ihrer Funktion - Methoden - Kapitel 3: Informationsfluß und seine Regulation 44 3-1 Struktur und Funktion der DNA 44 Mitochondriale DNA (mtdna) und Piastom (ctdna) - Replikation, Rekombination und Transposition - Transponierbare Elemente geistern durchs Genom - Rekombination zwischen pflanzlicher DNA und Plasmid- DNA aus Bakterien - Modifikation der DNA - 3-2 Transkription und post-transkriptionale Modifikationen 61 Die Ablesung der rrna-gene - Die Bildung und Prozessierung der premrna - Hormone und Licht nehmen Einfluß auf die Transkription - Erst durch post-transkriptionale Modifikationen entsteht die mrna - 3-3 Translation - die Information gelangt auf die Stufe der Proteine..... 71 Codon-Anticodon-Wechselwirkungen - Initiationskomplexe - Co-translationale und post-translationale Modifikationen am ER 3-4 Biosynthese von Organellen 81 3-5 Mechanismen, die den Informationsfluß regulieren 85 3-6 Pflanzenpathogene Viren 87 3-7 Methoden 94 VII
Kapitel 4: Energie-Konversionen an Membranen 98 4-1 Aufbau der Membranen 101 4-2 ATP-Gewinnung: auf der Ebene der Substrate und durch vektorielle Prozesse an Membranen 109 4-3 Komponenten der ET-Ketten 111 4-4 Die mitochondriale ET-Kette.115 4-5 Die ET-Kette der Chloroplasten 123 4-6 Synthese und Verwendung von ATP 131 4 7 Gen-Orte und Biosynthese von Proteinkomponenten der energetisierbaren Membranen 136 4-8 Methoden 137 Kapitel 5: Stoffwechsel der Chloroplasten 139 5-1 Photoassimilierung von CO 2 141 Die Carboxylierung von Ribulose-bisphosphat- Die Reduktion von 3-Phosphoglycerat - Die regenerierende Phase: aus 5 C 3 mach' 3 C 5-5-2 Bildung der Transport- und Speicherform des Assimilats 149 Saccharose-Synthese im Cytoplasma - Stärke entsteht aus ADP-Glucose - In reifenden Samen differenzieren Proplastiden zu Amyloplasten - 5-3 Photorespiration 154 5-4 Kooperation zweier Chloroplastentypen bei C 4 -Pflanzen 158 5-5 Säure-Stoffwechsel bei Crassulaceen 163 5-6 Nitrat- und Sulfat-Assimilation im Chloroplasten 166 VIII Assimi- Der Kreislauf des Schwefels - Die Biochemie der Sulfat-Reduktion lation von Nitrat -
5-7 Synthese der Aminosäuren 170 Die Amino-Gruppe des Glutamats wird durch Transaminasen auf a-ketosäuren verteilt - Das Kohlenstoffskelett zahlreicher Aminosäuren leitet sich von Aspartat oder Glutamat ab - Vom Aspartat ausgehende Biosynthese- Wege - Valin und Isoleucin werden durch C 2 -Verlängerung mit Acetaldehyd aufgebaut - Das Prinzip der C t -Kettenverlängerung am Beispiel Valin in Leucin - Für die Bildung von Lysin finden wir in der Natur zwei verschiedene Aufbauwege - Basische Aminosäuren und C t -Bausteine - Die Biosynthese der aromatischen Aminosäuren über den Shikimisäure-Weg - 5-8 Synthese von Fettsäuren, Galaktolipiden, Isoprenoiden und Chlorophyll in Chloroplasten 185 Wie kommen Chloroplasten zu Malonyl-SCoA? - Phospho- und Glykolipide als Glycerin-Derivate - Isoprenoide entstehen aus Isopentenyl-diphosphat - Die spezielle Art der Piastiden, das Tetrapyrrol-System aufzubauen - 5-9 Methoden 200 Kapitel 6: Anaboler Stoffwechsel 201 6-1 Biosynthesen aus Acetat-Einheiten: Fette, Membraniipide, Isoprenoide... 202 Fettsäuren: Synthese im Cytoplasma und Modifikationen am ER - Triglyceride sind die Reservestoffe in den Lipidkörpern - Linolensäure als Vorläufer von Aromastoffen - Acetogenine: aromatische Verbindungen aus Acetat- Einheiten - Isoprenoide: Biosynthese aus C 5 -Bausteinen - Verlängerung: Allyl-Kation plus Isopentenyl-diphosphat - 6-2 Aminosäuren als Bausteine für nieder-molekulare Verbindungen oder hoch-molekulare Reserve-Proteine 221 Prolin: ein C 5 -Körper wie Glutamat - Methionin als Vorstufe S-haltiger Naturstoffe - Der von basischen Aminosäuren ausgehende Stoffwechsel - Unglaubliche Vielfalt: der von Phenylalanin ausgehende Stoffwechsel - Phenylpropan-Derivate erfahren Kettenverlängerung mit 3 C 2 -Einheiten Biosynthese von Chinonen - Ketten Verkürzung - Alkaloide: von Aminosäuren abgeleitete, zyklische Verbindungen - 6-3 Biosynthese von Heterozyklen 256 Biosynthese von Pyrimidinen - Biosynthese des Purin-Gerüstes - Bildung von Flavinen und Pteridinen - Biosynthese von Pyridin-Derivaten - Die Biosynthese von Tetrapyrrol-Systemen aus Aminolävulinsäure - 6-4 Synthese von Kohlenhydraten 268 Gluconeogenese - Biosynthese von Zuckern der Zellwand - Biosynthese von verzweigtkettigen Zuckern - Biosynthese der Raffinose-Familien über Galaktinol - 6-5 Methoden 282 IX
Kapitel 7: Katabolismus: Mobilisierung von Reservestoffen 284 7-1 Mobilisierung von Kohlenhydraten 286 Beim Abbau von Stärke wirken hydrolytische und phosphorolytische Enzyme zusammen - Regulation der Gen-Expression bei der Mobilisierung der Reserven des Endosperms - Wie baut ein Pilz seine Glykogen-Reserven ab? - Abbau anderer Kohlenhydrat-Reserven - Glykolyse: der Weg von der Hexose zum Pyruvat - Wie wird der Substanzfluß in der Glykolyse reguliert? - Der oxidative Pentosephosphat-Weg - Pyruvat kann in den Mitochondrien vollständig verbrannt werden - Die Teilschritte und Funktionen des Citrat-Zyklus - Die Rolle von Acetyl-SCoA im Katabolismus und Anabolismus - 7-2 Mobilisierung der Reservefette 306 Der Glyoxylat-Zyklus ist eine notwendige Voraussetzung für das Wachstum von Mikroorganismen auf Acetat - 7-3 Mobilisierung von Reserveprotein 313 Die hormonale Regulation der Proteinmobilisierung - Aminosäuren werden bevorzugt zur Enzym-Synthese verwendet, können aber auch abgebaut werden - Proteinase-Inhibitoren: für biochemische Schutzmechanismen? - 7-4 Methoden 320 Kapitel 8: Das extrazelluläre Kompartiment 322 8-1 Die Sekretion 322 8-2 Die Zellwand 325 Hemicellulose enthält Pentosen - Pektin: eine gelartige Matrix - Die für die Zellwand bestimmten Glykoproteine werden nach der Sekretion unlöslich gemacht - Cellulose: dasfibrilläreelement der Wand - Die Lignin-Polymerisation verfestigt die Primärwand - Die Wand von Algen und Pilzen - 8-3 Biotische Wechselwirkungen 335 Pilze als Pathogene: Kontakte und Eindringen - Mögliches Ergebnis der biotischen Wechselwirkung: Tod, Resistenz der Pflanze, oder Symbiose - Hypersensitivitäts-Reaktion und Resistenz - Wechselwirkung Pflanzen/ Bakterien - Die Symbiose: Rhizobium/Leguminosen-Wurzel - Methodik -
Appendix 1: Prochirale Substrate - Aspekte der Stereochemie 354 Appendix 2: Strukturformeln von Hemmstoffen und Hilfsverbindungen... 361 Sachverzeichnis 365 XI