Biologie und molekulare Medizin

1 - 1 Zellbiologie [Seite 17]
1.1 - 1.1 Methoden der Zellbiologie [Seite 17]
1.2 - 1.2 Die eukaryontische Zelle besteht ausMembranen, Cytosol und Organellen [Seite 19]
1.3 - 1.3 Membranen [Seite 20]
1.3.1 - 1.3.1 Membranen haben viele Funktionen [Seite 20]
1.3.2 - 1.3.2 Membranen ähneln sich in ihrem Aufbau [Seite 21]
1.3.3 - 1.3.3 Wichtigstes Merkmal einer Membran: Ihre Fluidität [Seite 22]
1.3.4 - 1.3.4 Lipide und Glycolipide sind asymmetrischverteilt [Seite 23]
1.3.5 - 1.3.5 Biologische Membranen enthaltenProteine und bestätigen das Fluid-Mosaic-Modell [Seite 24]
1.3.6 - 1.3.6 Die Zellen sind außen von einer Glycokalixumgeben. Die Basalmembran bildet den Übergang zum Bindegewebe [Seite 25]
1.3.7 - 1.3.7 Die Erythrocyten-Membran eignet sichbesonders gut als Untersuchungsobjekt [Seite 26]
1.3.8 - 1.3.8 Die Hauptmembran-Proteine der Erythrocyten-Membran sind Spektrin, Glycophorin und Band-III-Protein. [Seite 26]
1.3.9 - 1.3.9 Physikalische und biologische Methodencharakterisieren die Fluidität einer Membran [Seite 28]
1.3.10 - 1.3.10 Stoffaustausch durch Membranen [Seite 29]
1.3.11 - 1.3.11 Cytosen [Seite 33]
1.3.12 - 1.3.12 Zellkontakte [Seite 37]
1.3.13 - 1.3.13 Intrazelluläre Membransysteme [Seite 44]
1.3.14 - 1.3.14 Membran-begrenzte Organellen: Lysosomen, Peroxisomen [Seite 51]
1.3.15 - 1.3.15 Mitochondrien sind Doppelmembranbegrenzte Organellen [Seite 54]
1.3.16 - 1.3.16 Chloroplasten sind auch von Doppelmembranenbegrenzt [Seite 57]
1.3.17 - 1.3.17 Der Nucleus besitzt ebenfalls eine Doppelmembran [Seite 59]
1.4 - 1.4 Der Zellkern ist das Organell dergenetischen Information [Seite 60]
1.4.1 - 1.4.1 Im Kern ist die DNA zusammen mit Proteinen zu Chromatin organisiert [Seite 60]
1.4.2 - 1.4.2 Spiralisierungs- und Faltungsprozesse packen die DNA auf kleinsten Raum [Seite 62]
1.4.3 - 1.4.3 Die DNA wird zu Nucleosomen verpackt, zur 30-nm-Fiber spiralisiert und in Schleifengelegt [Seite 63]
1.4.4 - 1.4.4 In polytänen Chromosomen werden Geneals Banden sichtbar [Seite 64]
1.4.5 - 1.4.5 Transkription der DNA erfordert Dekondensierung des Chromatins [Seite 64]
1.4.6 - 1.4.6 Das Chromatin kommt in zwei Formenvor: als Euchromatin und als Heterochromatin [Seite 65]
1.4.7 - 1.4.7 Konstitutives Heterochromatin steht fakultativem gegenüber [Seite 65]
1.4.8 - 1.4.8 30% der DNA wird transkribiert, 70% besteht aus repetitiven Sequenzen [Seite 66]
1.4.9 - 1.4.9 Im Nucleus liegt der Nucleolus, der Ort der rRNA-Synthese [Seite 67]
1.5 - 1.5 Zellcyclus [Seite 67]
1.5.1 - 1.5.1 Der Zellcyclus unterteilt sich in die Phasen G1, G2, die S-Phase und die Mitose [Seite 67]
1.5.2 - 1.5.2 Die Kern- und Zellteilung ist der Höhepunkt des Zellcyclus [Seite 68]
1.5.3 - 1.5.3 Der Zellcyclus wird intensiv kontrolliert [Seite 71]
1.6 - 1.6 Meiose [Seite 73]
1.6.1 - 1.6.1 Die Prophase I ist in fünf Phasen gegliedert [Seite 74]
1.6.2 - 1.6.2 Metaphase I, Anaphase I, Telophase Iähneln den Stadien einer Mitose [Seite 75]
1.6.3 - 1.6.3 Die zweite Teilung, die Meiose II, ist eineMitose ohne DNA-Replikation [Seite 75]
1.7 - 1.7 Cytoskelett [Seite 76]
1.7.1 - 1.7.1 Mikrotubuli [Seite 77]
1.7.2 - 1.7.2 Mikrofilamente [Seite 82]
1.7.3 - 1.7.3 Das Cytoskelett ist an der Zellbewegungbeteiligt [Seite 86]
1.7.4 - 1.7.4 Elemente des Cytoskeletts durchziehen dieMikrovilli [Seite 87]
1.8 - 1.8 Extrazelluläre Matrix [Seite 89]
1.8.1 - Weiterführende Literatur [Seite 90]
2 - 2 Molekulare Biologie [Seite 91]
2.1 - 2.1 Das genetische Material ist Desoxyribonucleinsäure (DNA) [Seite 91]
2.1.1 - 2.1.1 Mit Hilfe von virulenten und avirulenten Pneumokokken bewies Avery die Transformation [Seite 91]
2.1.2 - 2.1.2 Auch Phagenexperimente bewiesen die DNA als Informationsträger [Seite 92]
2.1.3 - 2.1.3 Auch RNA kann Informationsträger sein [Seite 93]
2.1.4 - 2.1.4 DNA-abhängige Enzymsynthese in vitrorundet die Beweiskette ab [Seite 93]
2.1.5 - 2.1.5 Nucleinsäuren sind fadenförmige Makromoleküle [Seite 93]
2.1.6 - 2.1.6 Die Struktur der DNA erklärt ihre Funktion [Seite 94]
2.2 - 2.2 DNA-Replikation [Seite 96]
2.2.1 - 2.2.1 Die DNA-Replikation braucht einen Startpunkt [Seite 96]
2.2.2 - 2.2.2 Die Eukaryonten-DNA hat mehrere Replikations-Startpunkte [Seite 97]
2.2.3 - 2.2.3 Die DNA-Polymerase ist das Replikationsenzym [Seite 98]
2.2.4 - 2.2.4 Ein RNA-Startermolekül beginnt die Kette [Seite 98]
2.2.5 - 2.2.5 Die Polymerisation erfolgt in 5'-3'-Richtung [Seite 98]
2.2.6 - 2.2.6 Die RNA-Starter werden durch DNA ersetzt [Seite 99]
2.2.7 - 2.2.7 Die DNA-Fragmente werden durch DNA-Ligase verbunden [Seite 99]
2.2.8 - 2.2.8 Die Telomerase beugt der Verkürzung der Chromosomen vor [Seite 100]
2.3 - 2.3 Mutation und Rekombination [Seite 100]
2.3.1 - 2.3.1 Spontane und induzierte Mutationenändern die Basensequenz [Seite 100]
2.3.2 - 2.3.2 Chemische Substanzen könnenMutationsauslöser sein [Seite 102]
2.3.3 - 2.3.3 Auch Strahlen lösen Mutationen aus [Seite 104]
2.3.4 - 2.3.4 Der Mensch kann nur eine gewisseStrahlendosis tolerieren [Seite 106]
2.3.5 - 2.3.5 Die Mutagenität von Noxen wird durchMutagenitätstests ermittelt [Seite 107]
2.3.6 - 2.3.6 DNA-Schäden können durchDNA-Reparatur eliminiert werden [Seite 108]
2.3.7 - 2.3.7 Genetisches Material kann durchRekombination durchmischt werden [Seite 112]
2.3.8 - 2.3.8 Rekombination erfolgt durch Bruch undWiedervereinigung [Seite 112]
2.4 - 2.4 Transkription und Reverse Transkription [Seite 113]
2.4.1 - 2.4.1 RNA-Moleküle sind charakterisiert durchden Gehalt an Ribose, Uracil und ihreEinzelsträngigkeit [Seite 113]
2.4.2 - 2.4.2 Die Reverse Transkriptase schreibt RNA inDNA um [Seite 113]
2.4.3 - 2.4.3 Transkription ermöglicht Botenfunktion,Regulation und Vervielfältigung [Seite 113]
2.4.4 - 2.4.4 Die DNA-abhängige RNA-Polymerase ist dasEnzym der Transkription [Seite 114]
2.4.5 - 2.4.5 mRNA, rRNA und tRNA sindTranskriptionsprodukte [Seite 116]
2.4.6 - 2.4.6 Viele RNAs werden als Vorstufensynthetisiert und während einesReifungsprozesses zurechtgeschnitten [Seite 116]
2.4.7 - 2.4.7 Die eukaryontische mRNA entsteht durchSpleißen aus hnRNA und durch Modifikationihrer Enden [Seite 119]
2.4.8 - 2.4.8 RNA-Redaktion (RNA-Editing) fügt ein,verändert oder entfernt Nucleotide vonder mRNA [Seite 120]
2.4.9 - 2.4.9 RNAs können als Enzyme wirken:"Ribozyme" [Seite 122]
2.4.10 - 2.4.10 RNAs wirken als Aptamere in der Medizin [Seite 122]
2.4.11 - 2.4.11 Pseudogene werden nicht in Proteineübersetzt [Seite 123]
2.5 - 2.5 Proteinsynthese - Translation [Seite 123]
2.5.1 - 2.5.1 Die Proteinsynthese findet an Ribosomenstatt [Seite 123]
2.5.2 - 2.5.2 Die tRNA ist das Verbindungsmolekül zwischen Nucleotid-Code und Aminosäure [Seite 124]
2.5.3 - 2.5.3 Die Bindung von Aminosäuren an ihre tRNA wird durch Aminoacyl-tRNA-Synthetasen katalysiert [Seite 125]
2.5.4 - 2.5.4 Nucleotid-Tripletts bilden die Grundlage des genetischen Codes [Seite 125]
2.5.5 - 2.5.5 Der genetische Code ist degeneriert, nicht überlappend, interpunktionslos und universell [Seite 126]
2.5.6 - 2.5.6 Synthetische, definierte Basensequenzen führten zur Entzifferung des Codes [Seite 126]
2.5.7 - 2.5.7 Der Mechanismus der Translation ist komplex [Seite 128]
2.6 - 2.6 Die Genexpression wird mannigfaltig reguliert [Seite 134]
2.6.1 - 2.6.1 Die Rolle der Regulation ist ökonomischer Natur [Seite 134]
2.6.2 - 2.6.2 Die DNA kann eliminiert oder amplifiziert werden [Seite 135]
2.6.3 - 2.6.3 Auf dem Transkriptionsniveau wird durchkontrollierte Bereitstellung von Messenger reguliert [Seite 136]
2.6.4 - 2.6.4 Die Mechanismen zur Regulation auf dem Translationsniveau sind zahlreich [Seite 142]
2.6.5 - 2.6.5 Kleine RNAs vermitteln RNA-Interferenz [Seite 143]
2.6.6 - 2.6.6 Auch während der Proteinreifung kann reguliert werden [Seite 144]
2.6.7 - Weiterführende Literatur [Seite 144]
3 - 3 Genetik [Seite 147]
3.1 - 3.1 Weismann und Mendel sind die Begründer der Genetik [Seite 147]
3.2 - 3.2 Experimente an Erbsen zeigten die Grundgesetze der Genetik auf [Seite 148]
3.3 - 3.3 Homozygotie und Heterozygotie für ein dominantes Merkmal werden im Testkreuz erkannt [Seite 150]
3.4 - 3.4 Erbmerkmale werden unabhängig voneinander vererbt [Seite 150]
3.5 - 3.5 Allele sind die Zustandsformen eines Gens [Seite 150]
3.6 - 3.6 Das genetische Kombinationsquadrat zeigt die Genotypen und Phänotypen der nächsten Generation [Seite 153]
3.7 - 3.7 Gene des gleichen Chromosoms werden gekoppelt vererbt [Seite 154]
3.8 - 3.8 Rekombination schränkt die Kopplung ein [Seite 154]
3.9 - 3.9 Tetradenanalyse bei Neurospora beweist: Rekombination durch Chromatidenüberkreuzung(Crossing-over) [Seite 155]
3.10 - 3.10 Die Häufigkeit der Rekombination zwischen zwei Genen gibt ihre Entfernungan [Seite 157]
3.11 - 3.11 Der Prozentsatz der Rekombination entspricht dem Verhältnis von Rekombinanten zu Gesamtnachkommen [Seite 157]
3.12 - 3.12 Die physikalische Chromosomenkarte korreliert gut mit der genetischen [Seite 158]
3.13 - 3.13 Die Chromosomenzuordnung vonGenen erfolgt über Aberrationen,über den Erbgang (X-Chromosom)oder über somatische Zellgenetik [Seite 159]
3.14 - Weiterführende Literatur [Seite 163]
4 - 4 Humangenetik [Seite 165]
4.1 - 4.1 Schwierigkeiten der Humangenetik sind bedingt durch die Art der Vermehrung und die Komplexität des Genoms [Seite 165]
4.2 - 4.2 Die Stammbaumanalyse ergibt den Genotyp und den Typ des Erbgangs [Seite 165]
4.2.1 - 4.2.1 Bei der Codominanz werden beide Alleleausgeprägt [Seite 166]
4.2.2 - 4.2.2 Beim autosomal-dominanten Erbgangwird der Phänotyp vom dominanten Allelbestimmt [Seite 170]
4.2.3 - 4.2.3 Beim autosomal-rezessiven Erbgang wirdder defekte Phänotyp nur bei Homozygotenausgeprägt [Seite 171]
4.2.4 - 4.2.4 Bei der X-chromosomal-dominanten Vererbungsind weibliche Individuen doppeltso häufig betroffen wie männliche [Seite 175]
4.2.5 - 4.2.5 Bei der X-chromosomal-rezessiven Vererbungsind vor allem die Männer betroffen,die Frauen meist Konduktorinnen [Seite 176]
4.2.6 - 4.2.6 Die Lyon-Hypothese: Nur ein X-Chromosombleibt aktiv, alle anderen werdeninaktiviert [Seite 178]
4.3 - 4.3 Die Ausprägung des Phänotyps unterliegt Variationen [Seite 179]
4.3.1 - 4.3.1 Genetische Konstitution und Umweltbeeinflussen die Ausprägung des Phänotyps [Seite 179]
4.3.2 - 4.3.2 Penetranz und Expressivität bestimmendie Ausprägung des Genotyps [Seite 180]
4.3.3 - 4.3.3 Viele Merkmale werden polygen vererbt [Seite 180]
4.3.4 - 4.3.4 Das Zusammenspiel von Polygenie undUmweltfaktoren führt zur kontinuierlichenVarianz des Phänotyps [Seite 181]
4.3.5 - 4.3.5 Monozygote Zwillinge sind isogeneMenschen [Seite 182]
4.3.6 - 4.3.6 Abweichung vom Normdurchschnittoffenbart multifaktorielle Erbleiden [Seite 183]
4.3.7 - 4.3.7 Epigenetik: die Vererbung von Chromatinveränderungenerlangt große Bedeutung [Seite 184]
4.3.8 - 4.3.8 Elterliche Prägung von Genen (imprintingof genes) kann zur Variabilität der Ausprägungführen [Seite 186]
4.3.9 - Weiterführende Literatur [Seite 187]
5 - 5 Cytogenetik [Seite 189]
5.1 - 5.1 Chromosomen können spezifisch angefärbt werden [Seite 189]
5.1.1 - 5.1.1 Zur Darstellung werden die Chromosomen in der Metaphase fixiert [Seite 190]
5.1.2 - 5.1.2 Ein Chromosom besteht aus zwei Schwesterchromatiden, die im Zentromer zusammengehalten werden [Seite 191]
5.1.3 - 5.1.3 Die Nucleolus-Organisator-Region liegt an Satelliten [Seite 192]
5.1.4 - 5.1.4 Die Chromosomen werden nach Größe, Form und Banden klassifiziert [Seite 193]
5.1.5 - 5.1.5 Chromosomale Polymorphismen sind charakteristische Merkmale [Seite 193]
5.2 - 5.2 Chromosomen können Abnormitäten, Aberrationen, zeigen [Seite 194]
5.2.1 - 5.2.1 Bei nummerischer Aberration ist die Zahlder Chromosomen verändert [Seite 194]
5.2.2 - 5.2.2 Strukturelle Aberrationen sind sichtbareVeränderungen der Chromosomen [Seite 200]
5.3 - 5.3 In der pränatalen Diagnose können Chromosomenaberrationen und Stoffwechseldefekte festgestellt werden [Seite 209]
5.3.1 - 5.3.1 Präimplantations-Diagnostik [Seite 211]
5.3.2 - Weiterführende Literatur [Seite 211]
6 - 6 Populationsgenetik [Seite 213]
6.1 - 6.1 Die Populationsgenetik untersucht das Schicksal von Allelen in Populationen [Seite 213]
6.2 - 6.2 Die Allelfrequenzen charakterisierenden Gen-Pool [Seite 213]
6.3 - 6.3 Die Heterozygotenhäufigkeit kann aus der Anzahl der Homozygoten ermittelt werden [Seite 215]
6.4 - 6.4 Aus der Allelfrequenz kann die Zahl der Heterozygoten und der Homozygoten ermittelt werden [Seite 215]
6.5 - 6.5 Kleine Populationen unterliegen leicht Veränderungen [Seite 216]
6.6 - 6.6 Separationsmechanismen von Populationen führen zur Entstehung neuer Arten [Seite 217]
6.7 - 6.7 Inzucht beeinflusst nicht direkt die Allelfrequenz [Seite 217]
6.8 - 6.8 Genetische Risikoabschätzung erfolgt über das Bayes-Theorem [Seite 218]
6.9 - Weiterführende Literatur [Seite 220]
7 - 7 Evolution [Seite 221]
7.1 - 7.1 Mutationen sind die Grundlage ständiger Veränderungen der Arten [Seite 221]
7.2 - 7.2 Die Einführung der Abstammungslehre war eine geistige Revolution [Seite 222]
7.3 - 7.3 Die Abstammungslehre oder Evolution formuliert die Regeln und Gesetzmäßigkeiten der Entwicklung der Arten [Seite 223]
7.3.1 - 7.3.1 Eine Art ist ein Kollektiv, das gegen die anderen Arten abgegrenzt ist und dessen Mitglieder miteinander unter natürlichen Bedingungen fertile Nachkommen zeugen können [Seite 223]
7.4 - 7.4 Alle Organismen sind untereinander mehr oder weniger verwandt [Seite 224]
7.4.1 - 7.4.1 Enge Verwandtschaften können ausmorphologischen und physiologischen Kriterien abgelesen werden [Seite 224]
7.4.2 - 7.4.2 Die DNA/RNA beweist die Verwandtschaftsgrade [Seite 224]
7.4.3 - 7.4.3 Sequenz-Übereinstimmungen homologer Proteine sind ebenfalls geeignet, Verwandtschaften zu beweisen [Seite 225]
7.4.4 - 7.4.4 Die Verwandtschaftsbeziehungen aus molekularbiologischen und klassischen Methoden stimmen überein [Seite 226]
7.5 - 7.5 Der radioaktive Zerfall von 14C bzw. 40K ermöglicht die rückwirkende Zeitmessung in der Evolution [Seite 226]
7.6 - 7.6 Ein Netzwerk von Beweisen belegt die Abstammungslehre [Seite 227]
7.6.1 - 7.6.1 Die Phylogenie (Stammesentwicklung) ist durch die Paläontologie dokumentiert [Seite 227]
7.6.2 - 7.6.2 Lebende Fossilien vermitteln Vorstellungenzu Übergängen der Evolution [Seite 228]
7.6.3 - 7.6.3 Die geographische Verbreitung der Artenbelegt die Evolution (Biogeographie) [Seite 228]
7.6.4 - 7.6.4 Weitere Indizien für die Evolution können aus der Individual-Entwicklung abgeleitet werden [Seite 229]
7.7 - 7.7 Alle Fakten zusammen liefernden Entwicklungsstammbaum der Organismen [Seite 236]
7.7.1 - 7.7.1 Am Anfang entstand die Erde [Seite 236]
7.7.2 - 7.7.2 Das Leben entstand in einer langen Periode schrittweise [Seite 236]
7.7.3 - 7.7.3 Die nächste entscheidende Entwicklungsstufe: Energiegewinnung aus dem Sonnenlicht [Seite 237]
7.7.4 - 7.7.4 Ein weiterer Schritt der Entwicklung: die Übertragung der Energie des Protonengradienten auf ein Diphosphat zur Bildung einer neuen Phosphat-Anhydrid-Bindung [Seite 237]
7.7.5 - 7.7.5 Die Einführung eines Redox-Nucleotids war ein kleiner, aber wichtiger Schritt aufdem Weg zum Probionten [Seite 237]
7.7.6 - 7.7.6 In 750 Millionen Jahren entwickelten sich aus den Probionten die Prokaryonten mit komplettem Intermediärstoffwechsel, Phospholipiden und Murein [Seite 238]
7.7.7 - 7.7.7 Durch die Photosynthese entstand die Sauerstoff-Atmosphäre [Seite 238]
7.7.8 - 7.7.8 Prokaryonten übernahmen in Symbiosemit großen kernhaltigen Zellen die Atmung und entwickelten sich zu Mitochondrien [Seite 238]
7.7.9 - 7.7.9 Zellen vereinigten sich zu Kolonien, einzelne Zellen spezialisierten sich - es entwickelten sich Vielzeller [Seite 239]
7.7.10 - 7.7.10 Die Chorda ist charakteristisch für die Chordaten [Seite 241]
7.7.11 - 7.7.11 Die Entwicklung der Primaten wurde bedingt durch die fünffingrige Greifhandund räumliches Sehvermögen [Seite 241]
7.7.12 - 7.7.12 Aus den Hominoidea entwickeltensich Ramapithecus, Australopithecus unddie Hominiden Homo erectus und Homosapiens [Seite 241]
7.7.13 - Weiterführende Literatur [Seite 244]
8 - 8 Fortpflanzung und Ontogenese des Menschen [Seite 245]
8.1 - 8.1 Bei Pflanzen und Tieren kann die Fortpflanzung vegetativ oder sexuell erfolgen [Seite 245]
8.1.1 - 8.1.1 Vegetative Fortpflanzung erfolgt durch Sprossung, Teilung oder Sporulation [Seite 245]
8.1.2 - 8.1.2 Die sexuelle Fortpflanzung beginntmit der Bildung von Gameten und deren Kopulation [Seite 245]
8.2 - 8.2 Beim Menschen werden die Keimzellen bereits im frühen Embryo angelegt [Seite 245]
8.2.1 - 8.2.1 Die Sex-Determination erfolgt in der Embryonalentwicklung durch das SRY-Genprodukt [Seite 245]
8.2.2 - 8.2.2 Spermien werden während der gesamten Zeit der sexuellen Reife gebildet [Seite 247]
8.2.3 - 8.2.3 Die weiblichen Keimzellen werden im Embryo vorgefertigt und dann später abgerufen [Seite 248]
8.2.4 - 8.2.4 Im Monatscyclus erfolgt die Bereitstellung der befruchtungsfähigen Eizelle (Menstruationscyclus) [Seite 251]
8.2.5 - 8.2.5 Die Befruchtung ist ein sehr komplexer biochemischer Prozess, der in der Ampulledes Oviducts stattfindet [Seite 252]
8.2.6 - 8.2.6 Während der Wanderung der befruchteten Eizelle vom Oviduct in den Uterus finden die ersten Teilungen statt [Seite 254]
8.3 - 8.3 In der frühen Phase der Embryonalentwicklung der Vertebraten werden die Stadien Morula, Blastula und Gastrula durchlaufen [Seite 254]
8.3.1 - 8.3.1 In der Gastrula entstehen die Keimblätter: Ektoderm, Entoderm und Mesoderm [Seite 255]
8.3.2 - 8.3.2 Die Gewebe entstehen durch Zelldifferenzierung und Zellkontakte [Seite 256]
8.3.3 - 8.3.3 Ein Teil des Mammalia-Embryos spezialisiert sich auf die Nahrungsaufnahme [Seite 258]
8.3.4 - 8.3.4 Die drei Keimblätter entwickeln sich zu Organgruppen [Seite 258]
8.3.5 - 8.3.5 Die Doppelschicht Ektoderm/Entoderm zwischen Amnion und sekundärem Dottersack bildet den Embryonalschild [Seite 259]
8.4 - 8.4 Placenta, Allantois und Dottersack sind für die Entwicklung notwendig [Seite 259]
8.5 - 8.5 Die fortgeschrittene Embryonalentwicklung des Menschen offenbart die phylogenetische Abstammung [Seite 262]
8.5.1 - 8.5.1 Die Entwicklung von Kiemen belegt diephylogenetische Verwandtschaft mit den Fischen [Seite 262]
8.5.2 - 8.5.2 Die Lunge entwickelt sich aus einer Darmknospung [Seite 262]
8.5.3 - 8.5.3 Aus dem Ektoderm bildet sich die Neuralplatte, aus der das Nervensystem hervorgeht [Seite 263]
8.5.4 - 8.5.4 Die Augen sind eine Spezialentwicklung des Zentralnervensystems [Seite 265]
8.5.5 - 8.5.5 Die Embryogenese des Kreislaufs dokumentiert die phylogenetische Herkunft des Menschen [Seite 265]
8.5.6 - 8.5.6 Beim menschlichen Embryo werden wie in der Phylogenie Vor-, Ur- und Nachniere angelegt [Seite 267]
8.5.7 - 8.5.7 Die Embryonalentwicklung unterliegt beiMetazoen vergleichbaren Mechanismen [Seite 267]
8.5.8 - Weiterführende Literatur [Seite 271]
9 - 9 Immunbiologie [Seite 273]
9.1 - 9.1 Das Immunsystem [Seite 273]
9.1.1 - 9.1.1 Antikörper dienen der Infektionsabwehr [Seite 273]
9.1.2 - 9.1.2 Die Entdeckung der Immunität war einer der entscheidenden Fortschritte der Medizin [Seite 273]
9.1.3 - 9.1.3 Antikörper und Antigen bilden Komplexe [Seite 273]
9.1.4 - 9.1.4 Weiße Blutzellen können primäre und sekundäre Immunantwort vermitteln und immunologisches Gedächtnis entwickeln [Seite 274]
9.1.5 - 9.1.5 Neben der durch Antikörper gebildeten humoralen Immunität spielt die zelluläre Immunität eine Rolle [Seite 275]
9.1.6 - 9.1.6 T-Lymphocyten erkennen Genprodukte fremder Histokompatibilitätsgene [Seite 276]
9.1.7 - 9.1.7 T-Lymphocyten unterscheiden sich nach ihrer Funktion in cytotoxische T-Lymphocyten und T-Helferzellen [Seite 277]
9.2 - 9.2 Immunglobuline [Seite 278]
9.2.1 - 9.2.1 Die Immunglobuline bestehen aus leichtenund schweren Ketten [Seite 278]
9.2.2 - 9.2.2 Die verschiedenen Immunglobulinklassen haben unterschiedliche Aufgaben [Seite 279]
9.2.3 - 9.2.3 Die Individualität der Antikörper wird durch ihre Bildung bestimmt [Seite 281]
9.3 - 9.3 Eine funktionierende Immunabwehr erfordert das Zusammenspiel hoch differenzierter Zellen [Seite 283]
9.3.1 - 9.3.1 Lymphocytenstimulierung erfolgt durch Bindung des Antigens an das spezifische Oberflächen-Ig von B-Lymphocyten [Seite 283]
9.3.2 - 9.3.2 Die Proliferation eines Lymphocyten führt zu monoklonalen Antikörpern [Seite 284]
9.3.3 - 9.3.3 Pathologische Veränderungen desImmunsystems führen zu ernstenKrankheiten [Seite 285]
9.3.4 - Weiterführende Literatur [Seite 287]
10 - 10 Mikrobiologie [Seite 289]
10.1 - 10.1 Prokaryonten sind kernlose Zellen [Seite 290]
10.1.1 - 10.1.1 Die Bakterienzellen haben Murein-haltige Zellwände [Seite 290]
10.1.2 - 10.1.2 Die bakterielle Zellwand trägt Kapsel, Pili und Flagellen [Seite 293]
10.1.3 - 10.1.3 Bazillen und Clostridien sind Sporenbildner [Seite 293]
10.1.4 - 10.1.4 Bakterien synthetisieren ihre Bestandteile aus einfachen Bausteinen [Seite 294]
10.1.5 - 10.1.5 Spezielle Bedürfnisse einzelner Bakterienstämme können für "biologische quantitative Tests" ausgenutzt werden [Seite 296]
10.1.6 - 10.1.6 Bakterien vermehren sich unter optimalen Bedingungen exponentiell [Seite 297]
10.1.7 - 10.1.7 Mikroorganismen werden durch Desinfektiono der Sterilisation abgetötet [Seite 298]
10.1.8 - 10.1.8 Die genetische Konstellation von Bakterien kann durch DNA-Transfer verändert werden [Seite 304]
10.2 - 10.2 Spezielle Bakteriologie: Die Einteilung der Bakterien kann unter den verschiedensten Gesichtspunkten erfolgen [Seite 308]
10.2.1 - 10.2.1 Bakterien werden nach ihrer Färbbarkeitin grampositiv und gramnegativ eingeteilt [Seite 308]
10.2.2 - 10.2.2 Bakterien können auch nach Gestalt odernach physiologischen Kriterien eingeteiltwerden [Seite 309]
10.2.3 - 10.2.3 Obligat parasitäre Bakterien (bakterienähnliche,prokaryonte Mikroorganismen)können sich nicht unabhängig vermehren [Seite 311]
10.3 - 10.3 Pilze [Seite 312]
10.3.1 - 10.3.1 Pathogene Pilze haben besonders in der Dermatologie Bedeutung [Seite 312]
10.3.2 - 10.3.2 Pilze mit großem Fruchtkörper synthetisierenviele eigenartige, teilweise giftigeVerbindungen [Seite 312]
10.3.3 - Weiterführende Literatur [Seite 313]
11 - 11 Virologie [Seite 315]
11.1 - 11.1 Bakterielle Viren (Bakteriophagen) sind ausgezeichnete Modelle für die Molekularbiologie [Seite 315]
11.1.1 - 11.1.1 Grundtechnik der Phagenforschung ist die Plaquebildung auf einem Bakterienrasen [Seite 315]
11.1.2 - 11.1.2 Viren sind Nucleinsäure-Protein-Komplexe [Seite 317]
11.1.3 - 11.1.3 Ein spezifisches Methyl-Muster der DNA(Modifikation) ermöglicht es der Zelle, Fremd-DNA zu erkennen [Seite 317]
11.1.4 - 11.1.4 Viren haben raffinierte Strategienentwickelt, um die Genexpression umzusteuern [Seite 318]
11.1.5 - 11.1.5 Das Genom einiger Viren kann in das Wirtsgenom integriert werden und so persistieren, bis es wieder ausgeschnitten wird: Lysogenie [Seite 319]
11.2 - 11.2 Tierische Viren haben große praktische Bedeutung [Seite 320]
11.2.1 - 11.2.1 Viren können in Tieren oder in Zellkultur gezüchtet werden [Seite 320]
11.2.2 - 11.2.2 Viren können wie große Proteine gereinigt werden [Seite 320]
11.2.3 - 11.2.3 Viren werden wie Makromoleküle charakterisiert [Seite 320]
11.2.4 - 11.2.4 Die Virusentwicklung hat eine Frühphase, in der der Wirt entmachtet wird, und eine späte oder Replikationsphase [Seite 322]
11.2.5 - 11.2.5 Schutzimpfung ist das beste Mittel gegen Virusepidemien [Seite 327]
11.2.6 - 11.2.6 Virus-Infektionen während der Schwangerschaft können zu Missbildungen führen [Seite 328]
11.2.7 - 11.2.7 Interferone sind zelleigene Abwehrproteine [Seite 328]
11.2.8 - 11.2.8 Tumorviren [Seite 328]
11.2.9 - 11.2.9 Oncogene aktivieren die Proliferationssignalkette [Seite 331]
11.2.10 - 11.2.10 Tumorsuppressorgene bremsen die Tumorentstehung [Seite 333]
11.2.11 - 11.2.11 Die Tumor-Evolution basiert auf einemlangwierigen Zusammenspiel von Tumor-Initiation und Tumor-Promotion [Seite 335]
11.2.12 - 11.2.12 Viroide [Seite 336]
11.2.13 - Weiterführende Literatur [Seite 336]
12 - 12 Gentechnologie [Seite 337]
12.1 - 12.1 Die Strategie der Klonierung beinhaltet das Einsetzen der Passagier-DNA, das Einschleusen des beladenen Vektors und seine Vermehrung [Seite 337]
12.1.1 - 12.1.1 Isolierung der Passagier-DNA [Seite 337]
12.1.2 - 12.1.2 Der Vektor muss autonom replizieren,Passagier-DNA aufnehmen und in Wirtszelleneingeschleust werden können [Seite 339]
12.1.3 - 12.1.3 Entscheidend ist der gezielte Einbau derPassagier-DNA in den Vektor [Seite 343]
12.1.4 - 12.1.4 Einschleusen des Vektors mit derPassagier-DNA in die Wirtszelle erfolgtdurch DNA-Transformation, Infektion oderElektroporation [Seite 344]
12.1.5 - 12.1.5 Die Vermehrung von beladenen Vektorenerfolgt als Plasmid oder als Virus [Seite 345]
12.1.6 - 12.1.6 Die Selektion für spezifische, klonierteDNAs kann über die DNA oder die Genprodukteerfolgen [Seite 345]
12.1.7 - 12.1.7 Präparation der klonierten Passagier-DNA [Seite 346]
12.2 - 12.2 Die durch Gentechnologie gewonnene DNA kann analysiert und als Matrize für die Produktion spezifischer Genprodukte benutzt werden [Seite 347]
12.2.1 - 12.2.1 Charakterisierung von Genen und der dazugehörigen Signale [Seite 347]
12.2.2 - 12.2.2 Produktion schwer zugänglicher Proteine [Seite 354]
12.2.3 - 12.2.3 Gentherapie gestaltet sich schwierig [Seite 354]
12.2.4 - 12.2.4 Transgene Tiere zeigen die funktionelle Rolle eines Gens [Seite 355]
12.2.5 - 12.2.5 Stammzellen - ein mögliches Therapeutikum? [Seite 357]
12.2.6 - 12.2.6 Mikroarrays - eine neue Methode zum Verständnis der differenziellen Genexpression [Seite 358]
12.2.7 - 12.2.7 Die Entwicklung der Molekularbiologie ermöglicht die "System-Biologie" [Seite 358]
12.2.8 - Weiterführende Literatur [Seite 359]
13 - 13 Parasitologie [Seite 361]
13.1 - 13.1 Allgemeine Parasitologie [Seite 361]
13.1.1 - 13.1.1 Mehr als eine Milliarde Menschen leiden unter Parasiten [Seite 361]
13.1.2 - 13.1.2 Die sexuelle Vermehrung der Parasiten erfolgt im Endwirt, die asexuelle im Zwischenwirt [Seite 361]
13.1.3 - 13.1.3 Die Pathogenitätsmechanismen der Parasiten sind sehr unterschiedlich [Seite 362]
13.1.4 - 13.1.4 Um den Wirt ausnutzen zu können, müssen die Abwehrmechanismen überlistet werden [Seite 363]
13.1.5 - 13.1.5 Der Nachweis des Parasitenbefalls erfolgt direkt oder über serologische und immunologischeTechniken [Seite 363]
13.2 - 13.2 Spezielle Parasitologie [Seite 365]
13.2.1 - 13.2.1 Einteilung [Seite 365]
13.2.2 - 13.2.2 Parasitäre Protozoen (Einzeller) [Seite 365]
13.2.3 - 13.2.3 Plathelminthes (Plattwürmer )und Nemathelminthes (Rundwürmer) [Seite 370]
13.2.4 - 13.2.4 Arthropoden (Gliederfüßer) [Seite 375]
13.2.5 - Weiterführende Literatur [Seite 379]
14 - 14 Ökologie [Seite 381]
14.1 - 14.1 Die Autökologie analysiert die Wechselwirkung des Einzelorganismus mit der Umwelt [Seite 381]
14.1.1 - 14.1.1 Die Umwelt setzt sich aus belebten (biotischen) und unbelebten (abiotischen) Faktoren zusammen [Seite 381]
14.1.2 - 14.1.2 Biotop und Biozönose bilden das Ökosystem [Seite 382]
14.1.3 - 14.1.3 Organismen, die an enge Bedingungen gebunden sind, sind stenopotent (stenök), anpassungsfähige nennt man eurypotent (euryök) [Seite 382]
14.1.4 - 14.1.4 Tiere mit konstanter Körpertemperatur sind homoiotherm, die mit wechselnder poikilotherm [Seite 382]
14.1.5 - 14.1.5 Ein weiterer lebensnotwendiger abiotischer Faktor ist das Sonnenlicht [Seite 383]
14.2 - 14.2 Biotische Faktoren regulieren die Populationen des Ökosystems (Synökologie) [Seite 384]
14.2.1 - 14.2.1 Konkurrenz führt zur Einnischung [Seite 384]
14.2.2 - 14.2.2 Endogene Rhythmen sind wichtigebiotische Faktoren [Seite 384]
14.2.3 - 14.2.3 Das Räuber-Beute-Prinzip ist eine Grundlagedes Ökosystems und Beispiel für einbiozönotisches Gleichgewicht [Seite 387]
14.2.4 - 14.2.4 Symbiosen sind Lebensgemeinschaftenzum gegenseitigen Nutzen [Seite 388]
14.2.5 - 14.2.5 Beim Parasitismus ist der Nutzen einseitig [Seite 388]
14.3 - 14.3 Im Ökosystem sind die Organismen durch Kreisläufe der Energie und von Stoffen, die abgegeben und aufgenommen werden, miteinande rverbunden [Seite 388]
14.3.1 - 14.3.1 Der Kreislauf der Energie geht von den autotrophen Pflanzen über die heterotrophen Konsumenten und Destruenten [Seite 389]
14.3.2 - 14.3.2 Kreisläufe der Elemente Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff sind wichtigfür die Biomasse [Seite 389]
14.3.3 - 14.3.3 Jede Konsumentenstufe reduziert die Energieausbeute auf ein Zehntel [Seite 390]
14.4 - 14.4 Die Bedingungen im Ökosystem regulieren die Population(Populationsökologie) [Seite 391]
14.4.1 - 14.4.1 Die Populationsgröße wird von dichteunabhängigen (abiotischen) und dichteabhängigen (biotischen) Faktoren bestimmt [Seite 391]
14.4.2 - 14.4.2 Populationspyramiden geben Aufschluss über die Struktur der Population [Seite 391]
14.4.3 - 14.4.3 Die natürlichen Faktoren versagen, um die menschliche Population zu regulieren [Seite 392]
14.4.4 - 14.4.4 Die Bevölkerungsexplosion gefährdet die Ökosphäre [Seite 392]
14.4.5 - 14.4.5 Die katastrophale Verschmutzung der Gewässer zeigt die ruinöse Wirkung der menschlichen Population auf die Ökosysteme [Seite 393]
14.4.6 - 14.4.6 Die Ozonschicht der Stratosphäre schützt vor kurzwelligem UV [Seite 393]
14.4.7 - 14.4.7 Bodennahes Ozon ist ein starkes Gift [Seite 395]
14.4.8 - 14.4.8 Das zunehmende CO2 der Atmosphäre verursacht den Treibhauseffekt [Seite 395]
14.4.9 - 14.4.9 Das Korallensterben: eine Folge derErderwärmung - Versuch zur Wiederbelebungdes sensiblen Ökosystems [Seite 395]
14.4.10 - Weiterführende Literatur [Seite 396]
15 - Glossar [Seite 397]
16 - Sachverzeichnis [Seite 417]