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6.8: Zellverbindungen - Biologie


Extrazelluläre Matrix tierischer Zellen

Die meisten tierischen Zellen geben Materialien in den extrazellulären Raum ab. Zusammenfassend werden diese Materialien als bezeichnet extrazelluläre Matrix (Abbildung 1). Wie kann das passieren?

Zellen haben Proteinrezeptoren auf den extrazellulären Oberflächen ihrer Plasmamembranen. Wenn ein Molekül innerhalb der Matrix an den Rezeptor bindet, ändert es die Molekülstruktur des Rezeptors. Der Rezeptor wiederum verändert die Konformation der Mikrofilamente, die sich direkt innerhalb der Plasmamembran befinden. Diese Konformationsänderungen induzieren chemische Signale innerhalb der Zelle, die den Zellkern erreichen und die Transkription bestimmter DNA-Abschnitte „an“ oder „ausschalten“, was die Produktion assoziierter Proteine ​​beeinflusst und so die Aktivitäten innerhalb der Zelle verändert.

Die Blutgerinnung ist ein Beispiel für die Rolle der extrazellulären Matrix bei der Zellkommunikation. Wenn die Zellen, die ein Blutgefäß auskleiden, beschädigt sind, zeigen sie einen Proteinrezeptor namens Tissue Factor. Wenn Tissue Factor an einen anderen Faktor in der extrazellulären Matrix bindet, bewirkt er, dass sich Blutplättchen an der Wand des beschädigten Blutgefäßes anlagern, stimuliert die angrenzenden glatten Muskelzellen im Blutgefäß zur Kontraktion (wodurch das Blutgefäß verengt wird) und initiiert eine Serie Schritte, die die Blutplättchen stimulieren, Gerinnungsfaktoren zu produzieren.

Interzelluläre Verbindungen

Zellen können auch über direkten Kontakt miteinander kommunizieren, die als interzelluläre Verbindungen bezeichnet werden. Es gibt einige Unterschiede in der Art und Weise, wie pflanzliche und tierische Zellen dies tun. Plasmodesmata sind Verbindungen zwischen Pflanzenzellen, wohingegen tierische Zellkontakte Tight Junctions, Gap Junctions und Desmosomen umfassen.

Plasmodesmata

Im Allgemeinen können sich weite Abschnitte der Plasmamembranen benachbarter Pflanzenzellen nicht berühren, da sie durch die jede Zelle umgebende Zellwand getrennt sind. Wie kann eine Pflanze dann Wasser und andere Bodennährstoffe von ihren Wurzeln, durch ihre Stängel und zu ihren Blättern übertragen? Bei diesem Transport werden hauptsächlich die Gefäßgewebe (Xylem und Phloem) verwendet. Es gibt auch strukturelle Modifikationen, die Plasmodesmata (Singular = Plasmodesma) genannt werden, zahlreiche Kanäle, die zwischen Zellwänden benachbarter Pflanzenzellen verlaufen, deren Zytoplasma verbinden und den Stofftransport von Zelle zu Zelle und damit durch die Pflanze ermöglichen (Abbildung 2).

Enge Übergänge

EIN enge Kreuzung ist eine wasserdichte Abdichtung zwischen zwei benachbarten Tierzellen (Abbildung 3). Die Zellen werden durch Proteine ​​(vorwiegend zwei Proteine ​​namens Claudine und Occludine) eng aneinander gehalten.

Diese feste Haftung verhindert, dass Materialien zwischen den Zellen austreten; Tight Junctions werden typischerweise in Epithelgeweben gefunden, die innere Organe und Hohlräume auskleiden und den größten Teil der Haut ausmachen. Zum Beispiel verhindern die Tight Junctions der Epithelzellen, die Ihre Harnblase auskleiden, dass Urin in den extrazellulären Raum austritt.

Desmosomen

Ebenfalls nur in tierischen Zellen zu finden sind Desmosomen, die wie Schweißpunkte zwischen benachbarten Epithelzellen wirken (Abbildung 4). Kurze Proteine, die Cadherine genannt werden, verbinden sich in der Plasmamembran mit Zwischenfilamenten, um Desmosomen zu bilden. Die Cadherine verbinden zwei benachbarte Zellen miteinander und halten die Zellen in einer blattartigen Formation in Organen und Geweben, die sich dehnen, wie Haut, Herz und Muskeln.

Gap Junctions

Lückenknoten in tierischen Zellen sind wie Plasmodesmen in Pflanzenzellen, da sie Kanäle zwischen benachbarten Zellen sind, die den Transport von Ionen, Nährstoffen und anderen Stoffen ermöglichen, die den Zellen die Kommunikation ermöglichen (Abbildung 5). Strukturell unterscheiden sich Gap Junctions und Plasmodesmata jedoch.

Gap Junctions entstehen, wenn sich ein Satz von sechs Proteinen (genannt Connexine) in der Plasmamembran in einer länglichen Donut-ähnlichen Konfiguration anordnet, die als Connexon bezeichnet wird. Wenn sich die Poren („Donut-Löcher“) von Connexonen in benachbarten tierischen Zellen ausrichten, bildet sich ein Kanal zwischen den beiden Zellen. Gap Junctions sind im Herzmuskel besonders wichtig: Das elektrische Signal für die Muskelkontraktion wird effizient durch Gap Junctions geleitet, wodurch sich die Herzmuskelzellen gleichzeitig kontrahieren können.

Um ein virtuelles Mikroskopielabor durchzuführen und die Teile einer Zelle zu überprüfen, gehen Sie die Schritte dieser interaktiven Aufgabe durch.

Lernziele

Tierische Zellen kommunizieren über ihre extrazellulären Matrizen und sind über Tight Junctions, Desmosomen und Gap Junctions miteinander verbunden. Pflanzenzellen sind über Plasmodesmen verbunden und kommunizieren miteinander.

Wenn Proteinrezeptoren auf der Oberfläche der Plasmamembran einer tierischen Zelle an eine Substanz in der extrazellulären Matrix binden, beginnt eine Reaktionskette, die die innerhalb der Zelle ablaufenden Aktivitäten verändert. Plasmodesmata sind Kanäle zwischen benachbarten Pflanzenzellen, während Gap Junctions Kanäle zwischen benachbarten Tierzellen sind. Ihre Strukturen sind jedoch sehr unterschiedlich. Eine Tight Junction ist eine wasserdichte Versiegelung zwischen zwei benachbarten Zellen, während ein Desmosom wie ein Schweißpunkt wirkt.


6.8: Zellverbindungen - Biologie

Tight Junctions dienen als selektiv durchlässige Dichtungen in den inneren und äußeren Oberflächen unseres Körpers.

Lernziel

Beschreiben Sie die Eigenschaften von Tight Junctions

Die zentralen Thesen

Wichtige Punkte

  • Tight Junctions sind die eng miteinander verbundenen Bereiche zweier Zellen, deren Membranen sich zu einer praktisch undurchlässigen Flüssigkeitsbarriere verbinden.
  • Tight Junctions erfüllen lebenswichtige Funktionen – wie das Zusammenhalten von Zellen – und bilden schützende und funktionelle Barrieren.
  • Tight Junctions bestehen aus einem verzweigten Netzwerk von Dichtungssträngen, wobei jeder Strang unabhängig von den anderen wirkt.
  • Die Haupttypen von Proteinen in Junctions sind die Claudine und die Occludine.
  • Jeder Strang besteht aus einer Reihe von Transmembranproteinen, die in beide Plasmamembranen eingebettet sind, wobei extrazelluläre Domänen direkt miteinander verbunden sind.

Schlüsselbegriffe

  • Blut-Hirn-Schranke: Eine Struktur im Zentralnervensystem (ZNS), die verschiedene im Blutkreislauf enthaltene Substanzen vom Gehirn fernhält und gleichzeitig die für die Stoffwechselfunktion essentiellen Substanzen, z. B. Sauerstoff, einlässt.
  • Claudins: Proteine, die das Rückgrat der Tight-Junction-Stränge bilden.
  • Zelladhäsionsmolekül: Moleküle, die Zellen helfen, aneinander und an ihrer Umgebung zu haften. Die auf der Zelloberfläche befindlichen Proteine ​​binden an andere Zellen oder an die extrazelluläre Matrix (ECM).
  • Zytoskelett: Eine skelettartige Zellstruktur, die im Zytoplasma enthalten ist.
  • Epithelien: Die Abdeckung von inneren und äußeren Körperoberflächen, wo enge Verbindungen gefunden werden.
  • Zonula okkludens: Ein anderer Name für enge Kreuzungen.

Enge Kreuzung: Eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die eine Tight Junction im Nierengewebe von Ratten zeigt. Die drei dunklen Linien der Dichte entsprechen der Tight Junction und die hellen Linien dazwischen entsprechen dem parazellulären Raum.

Stellen Sie sich einen weitgehend wasserdichten Reißverschluss vor, der die Seiten zweier verschiedener Jacken verbindet. Dieser Reißverschluss ist wie eine Tight Junction (TJ), auch Okklusionsverbindung genannt. Ein TJ erzeugt eine kleine Zone, die den extrazellulären Raum (den Raum zwischen den Zellen) verschließt.

Deshalb werden Tight Junctions auch Zonula occludens genannt. Das Wort Zonula kommt von Wörtern, die kleine Zone oder umlaufender Gürtel bedeuten, während occludens vom lateinischen Wort occludere stammt, was so viel wie schließen bedeutet.

Lage und Funktion

Tight Junctions sind praktisch (aber auch teilweise punktuell) undurchlässige Dichtungen, die Zellen umschließen und zu dichten Platten zusammenbinden. Mit anderen Worten, die Plasmamembranen benachbarter Zellen verschmelzen im Wesentlichen fest miteinander, um das Austreten verschiedener Substanzen zwischen den beiden Zellen zu begrenzen.

Was alles passieren kann und was nicht, hängt von der Größe der Substanz, der Ladung sowie der Lage und der genauen Zusammensetzung der Tight Junctions im jeweiligen Körperteil ab.

Tight Junctions befinden sich innerhalb der Epithelien unseres Körpers. Epithelia ist der Plural von Epithel. Epithel ist ein Wort, das sich auf die Bedeckung der inneren und äußeren Oberflächen des Körpers bezieht. Dazu gehören Organe (wie Haut), Blutgefäße und Hohlräume.

Okkludieren: Modell der Proteinstruktur der Coiled-Coil-Domäne von humanem Occludin.

Somit erfüllen diese Tight Junctions verschiedene Funktionen, je nachdem, um welches Epithel es sich handelt. In der Haut halten sie uns einigermaßen wasserdicht und helfen, Allergene aus unserem Körper herauszuhalten. Im Verdauungssystem helfen sie, das Austreten von Verdauungsenzymen in unseren Blutkreislauf zu verhindern.

Tight Junctions dienen auch als struktureller Stützmechanismus, der das Epithel zusammenhält.

Komposition

Eine Tight Junction – eine Art symmetrische Zellverbindung – besteht aus zahlreichen wichtigen Proteinen, die entweder direkt an ihrer Zusammensetzung beteiligt sind oder auf die eine oder andere Weise eng an der Verbindung der Tight Junction mit und zwischen den Zellen beteiligt sind. Zu diesen Proteinen gehören:

  • Okkludine, die die Barriere zwischen benachbarten Zellen aufrechterhalten.
  • Claudine, die das Rückgrat von Tight-Junction-Strängen bilden.
  • Junctional Adhäsionsmoleküle (JAMs) sind Immunglobulin-(Antikörper-)Proteine, die dazu beitragen, den Interzellularraum zwischen zwei Zellen abzudichten.
  • Zonula occludens (ZO) sind Proteine, die dazu beitragen, die Tight Junction mit dem inneren Skelett jeder Zelle (Zytoskelett) zu verbinden.

Die Occludine und Claudins sind die Hauptkomponenten von Tight-Junction-Strängen. Wenn sie vollständig geformt ist, ist eine dichte Verbindung keine lange, durchgehende Dichtung. Stattdessen sieht es aus wie eine Reihe lokaler Robben, die wie ein Labyrinth miteinander verbunden sind.

Enge Kreuzung: Diagramm der Tight-Junction-Komponenten.


Struktur von Tight Junctions


Dieses Diagramm zeigt eine enge Verbindung zwischen Zellen und liefert auch Beispiele für Proteine, die in der Verbindung gefunden werden.

Tight Junctions sind ein verzweigtes Netzwerk von Proteinsträngen auf der Oberfläche einer Zelle, die über die gesamte Oberfläche der Membran miteinander verbunden sind. Die Stränge werden von Transmembranproteinen auf den aneinander angrenzenden Oberflächen der Zellmembranen gebildet.

Claudine und Occludine sind die beiden Haupttypen von Proteinen, die an Tight Junctions vorhanden sind, und beide sind Transmembranproteine. Claudine sind wichtig bei der Bildung von Tight Junctions, während Occludine eine größere Rolle dabei spielen, die Tight Junctions stabil zu halten und die Barriere zwischen den Zellen aufrechtzuerhalten, die unerwünschte Moleküle fernhält.


Gap Junction Struktur

In Wirbeltierzellen bestehen Gap Junctions aus Connexin-Proteinen. (Die Zellen von Wirbellosen haben Gap Junctions, die aus Innexin-Proteinen bestehen, die nicht mit Connexin-Proteinen verwandt sind, aber eine ähnliche Funktion erfüllen.) Gruppen von sechs Connexinen bilden ein Connexon, und zwei Connexons bilden einen Kanal, den Moleküle durchlaufen. Andere Kanäle in Gap Junctions bestehen aus Pannexin-Proteinen. Über Pannexine ist relativ wenig bekannt, von denen ursprünglich angenommen wurde, dass sie nur Kanäle innerhalb einer Zelle bilden, nicht zwischen Zellen. Hunderte von Kanälen werden zusammen an der Stelle einer Gap Junction in einer sogenannten Gap Junction Plaque gefunden. Eine Plaque ist eine Ansammlung von Proteinen.


Diese Abbildung zeigt Kanäle an einem Gap Junction.


Grenzen

Wenn die Funktion von SET-Domänen-Proteinen klarer wird, ist es offensichtlich, dass sie auch im Krankheitsfall gestört werden können. Die kürzliche Anerkennung der Rolle des SET-Domänenproteins SMYD3 bei der Proliferation kolorektaler und hepatozellulärer Karzinome [44] könnte den Weg für die Entwicklung spezifischer Inhibitoren der SMYD3-Aktivität in der Krebsbehandlung ebnen. Die SMYD3-Expression ist bei diesen Krebsarten hochreguliert und seine Histon-H3-K4-Methyltransferase-Aktivität aktiviert Onkogene und andere Gene, die mit dem Zellzyklus verbunden sind. MLL1, das menschliche Homolog von Drosophila Trx und ein Mitglied der SET1-Familie, wird aufgrund von abweichenden häufig mit Leukämie in Verbindung gebracht Hox Genaktivierung durch Histon-H3-K4-Methylierung vermittelt [45]. Darüber hinaus ist EZH2 an metastasierendem Prostata- und Brustkrebs beteiligt [46, 47], was darauf hindeutet, dass die Identifizierung und gezielte Hemmung von SET-Domänenproteinen, die an Krebs beteiligt sind, für die zukünftige Behandlung von Patienten nützlich sein könnte. Die kürzliche Identifizierung und Charakterisierung von zwei neuen SET-Domänen-Methyltransferasen, SUV4-20H1 und SUV4-20H2, die bei der H4 K20-Trimethylierung wirken [48], legt nahe, dass weitere SET-Domänen-Methyltransferasen auf die Charakterisierung warten. Darüber hinaus ist das bisher nicht charakterisierte S. pombe Kürzlich konnte gezeigt werden, dass das SET9-Protein H4 K20 methylieren kann [49]. Diese Modifikation scheint keine Rolle bei der Kontrolle der Genexpression oder der Heterochromatinbildung zu spielen, sondern scheint eher für die Rekrutierung des Checkpoint-Proteins Crb2 an DNA-Schäden verantwortlich zu sein, was eine weitere Rolle für SET-Domänen-Proteine ​​enthüllt. Die kürzliche Identifizierung der ersten Histon-Demethylase, LSD1, die aus S. pombe beim Menschen zeigt, dass die Regulation der Histon-Methylierung noch dynamischer ist als gedacht [50]. In jüngerer Zeit wurde nachgewiesen, dass ein zytosolischer EZH2-assoziierter Methyltransferase-Komplex die Aktinpolymerisation in verschiedenen Zelltypen reguliert, was darauf hindeutet, dass SET-Domänenproteine ​​viele verschiedene Rollen in der Zelle haben können [51].


Kapitel 06 - Ein Rundgang durch die Zelle

  • Das Zytoskelett ist ein Netzwerk von Fasern, das sich durch das Zytoplasma erstreckt.
  • Das Zytoskelett organisiert die Strukturen und Aktivitäten der Zelle.

Das Zytoskelett bietet Unterstützung, Motilität und Regulation.

  • Das Zytoskelett bietet mechanische Unterstützung und erhält die Zellform.
  • Das Zytoskelett bietet Anker für viele Organellen und zytosolische Enzyme.
  • Das Zytoskelett ist dynamisch und kann in einem Teil zerlegt und in einem anderen wieder zusammengesetzt werden, um die Form der Zelle zu verändern.
  • Das Zytoskelett spielt auch eine wichtige Rolle bei der Zellmotilität, einschließlich Veränderungen der Zellposition und eingeschränkter Bewegungen von Teilen der Zelle.
  • Das Zytoskelett interagiert mit Motorproteinen, um Motilität zu erzeugen.
    • Zytoskelettelemente und Motorproteine ​​arbeiten mit Plasmamembranmolekülen zusammen, um die gesamte Zelle entlang von Fasern außerhalb der Zelle zu bewegen.
    • Motorproteine ​​bewirken Bewegungen von Zilien und Geißeln, indem sie Bestandteile des Zytoskeletts wie Mikrotubuli greifen und aneinander vorbeibewegen.
    • Der gleiche Mechanismus bewirkt, dass sich Muskelzellen zusammenziehen.
    • Mikrotubuli-Fasern sind aus dem globulären Protein Tubulin aufgebaut.
    • Jedes Tubulinmolekül ist ein Dimer, das aus zwei Untereinheiten besteht.
    • Ein Mikrotubulus ändert seine Länge durch Hinzufügen oder Entfernen von Tubulindimeren.
    • Diese Mikrotubuli widerstehen einer Kompression auf die Zelle.
    • Bevor sich eine Zelle teilt, replizieren sich die Zentriolen.
    • Viele einzellige eukaryontische Organismen werden durch Flimmerhärchen und Geißeln durch Wasser getrieben.
    • Zilien oder Flagellen können sich von Zellen innerhalb einer Gewebeschicht ausbreiten und schlagen, um Flüssigkeit über die Oberfläche des Gewebes zu bewegen.
      • Zum Beispiel fegen Zilien, die die Luftröhre auskleiden, den Schleim, der eingeschlossene Trümmer aus der Lunge trägt.
      • Sie haben einen Durchmesser von etwa 0,25 Mikrometer und eine Länge von 2 bis 20 Mikrometer.
      • Flagellen sind genauso breit wie Flimmerhärchen, aber 10–200 Mikrometer lang.
      • Ein Flagellum hat eine wellenförmige Bewegung, die eine Kraft in die gleiche Richtung wie die Achse des Flagellums erzeugt.
      • Zilien bewegen sich eher wie Ruder mit abwechselnden Kraft- und Erholungsschlägen, die eine Kraft senkrecht zur Zilienachse erzeugen.
      • Beide haben einen Kern aus Mikrotubuli, der von der Plasmamembran umhüllt ist.
      • Neun Dubletts von Mikrotubuli sind ringförmig um ein Paar in der Mitte angeordnet. Dieses „9+2“-Muster findet sich in fast allen eukaryotischen Zilien und Geißeln.
      • Flexible „Räder“ aus Proteinen verbinden äußere Dubletts miteinander und mit den beiden zentralen Mikrotubuli.
      • Auch die äußeren Dubletts sind durch Motorproteine ​​verbunden.
      • Das Cilium oder Flagellum ist in der Zelle durch einen Basalkörper verankert, dessen Struktur mit einem Zentriol identisch ist.
      • Das Hinzufügen und Entfernen einer Phosphatgruppe verursacht Konformationsänderungen in Dynein.
      • Dynein-Arme greifen, bewegen und geben abwechselnd die äußeren Mikrotubuli frei.
      • Proteinquervernetzungen begrenzen das Gleiten. Als Ergebnis bewirken die Kräfte, die von den Dyneinarmen ausgeübt werden, eine Krümmung der Dubletts und biegen das Cilium oder Flagellum.
      • Jedes Mikrofilament ist als verdrillte Doppelkette von Aktin-Untereinheiten aufgebaut.
      • Mikrofilamente können aufgrund ihrer Verzweigungsfähigkeit strukturelle Netzwerke bilden.
      • In Muskelzellen sind Tausende von Aktinfilamenten parallel zueinander angeordnet.
      • Dickere Filamente aus Myosin verzahnen sich mit den dünneren Aktinfasern.
      • Myosinmoleküle fungieren als Motorproteine ​​und wandern entlang der Aktinfilamente, um die Zelle zu verkürzen.
      • Ein sich zusammenziehender Gürtel aus Mikrofilamenten teilt das Zytoplasma tierischer Zellen während der Zellteilung.
      • Eine lokalisierte Kontraktion, die durch Aktin und Myosin bewirkt wird, treibt auch die Bewegung der Amöboide an.
        • Pseudopodien, zelluläre Erweiterungen, dehnen und kontrahieren durch den reversiblen Zusammenbau und die Kontraktion von Aktin-Untereinheiten zu Mikrofilamenten.
          • Mikrofilamente fügen sich zu Netzwerken zusammen, die Sol in Gel umwandeln.
          • Nach einem weithin akzeptierten Modell interagieren Filamente in der Nähe der Hinterkante der Zelle mit Myosin und verursachen eine Kontraktion.
          • Die Kontraktion zwingt die innere Flüssigkeit in das Pseudopodium, wo das Aktinnetzwerk geschwächt ist.
          • Das Pseudopodium dehnt sich aus, bis sich das Aktin wieder zu einem Netzwerk zusammenfügt.
          • Dadurch entsteht ein zirkulärer Zytoplasmafluss in der Zelle, der die Verteilung von Materialien innerhalb der Zelle beschleunigt.
          • Zwischenfilamente sind auf die Lagerspannung spezialisiert.

          Konzept 6.7 Extrazelluläre Komponenten und Verbindungen zwischen Zellen helfen, zelluläre Aktivitäten zu koordinieren

          Pflanzenzellen sind von Zellwänden umgeben.

          • Die Zellwand, die in Prokaryoten, Pilzen und einigen Protisten vorkommt, hat mehrere Funktionen.
          • Bei Pflanzen schützt die Zellwand die Zelle, behält ihre Form und verhindert eine übermäßige Wasseraufnahme.
          • Außerdem unterstützt es die Pflanze gegen die Schwerkraft.
          • Die Dicke und chemische Zusammensetzung der Zellwände unterscheidet sich von Art zu Art und zwischen den Zelltypen innerhalb einer Pflanze.
          • Das Grunddesign besteht aus Mikrofibrillen aus Cellulose, die in eine Matrix aus Proteinen und anderen Polysacchariden eingebettet sind. Dies ist die Grundkonstruktion von Stahlbeton oder Glasfaser.
          • Eine reife Zellwand besteht aus einer primären Zellwand, einer mittleren Lamelle mit klebrigen Polysacchariden, die die Zellen zusammenhält, und Schichten einer sekundären Zellwand.
          • Pflanzenzellwände sind durch Kanäle zwischen benachbarten Zellen, die als Plasmodesmata bezeichnet werden, perforiert.

          Die extrazelluläre Matrix (ECM) tierischer Zellen dient zur Unterstützung, Adhäsion, Bewegung und Regulation.

          • Obwohl sie keine Zellwände haben, haben tierische Zellen eine ausgeklügelte extrazelluläre Matrix (ECM).
          • Die Hauptbestandteile der extrazellulären Matrix sind Glykoproteine, insbesondere Kollagenfasern, eingebettet in ein Netzwerk von Glykoprotein-Proteoglykanen.
          • In vielen Zellen verbinden sich Fibronectine in der ECM mit Integrinen, intrinsischen Membranproteinen, die die Membran durchspannen und auf ihrer zytoplasmatischen Seite an Proteine ​​binden, die an Mikrofilamente des Zytoskeletts gebunden sind.
            • Die Verbindungen von der ECM zum Zytoskelett über die Fibronektin-Integrin-Verbindung ermöglichen die Integration von Veränderungen innerhalb und außerhalb der Zelle.
            • Embryonale Zellen wandern entlang spezifischer Wege, indem sie die Orientierung ihrer Mikrofilamente an das „Korn“ der Fasern in der extrazellulären Matrix anpassen.
            • Die extrazelluläre Matrix kann über eine Kombination von chemischen und mechanischen Signalwegen die Aktivität von Genen im Zellkern beeinflussen.
              • Dies kann das Verhalten aller Zellen innerhalb eines Gewebes koordinieren.

              Interzelluläre Verbindungen helfen, Zellen in höhere Struktur- und Funktionsebenen zu integrieren.

              • Benachbarte Zellen in Geweben, Organen oder Organsystemen haften oft an, interagieren und kommunizieren durch direkten physischen Kontakt.
              • Pflanzenzellen sind mit Plasmodesmata perforiert, Kanäle, die Zytosol zwischen den Zellen passieren lassen.
                • Wasser und kleine gelöste Stoffe können ungehindert von Zelle zu Zelle gelangen.
                • Unter Umständen können Proteine ​​und RNA ausgetauscht werden.
                • Dies verhindert das Austreten von extrazellulärer Flüssigkeit.
                • Intermediäre Keratinfilamente verstärken Desmosomen.
                • Spezielle Membranproteine ​​umgeben diese Poren.
                • Ionen, Zucker, Aminosäuren und andere kleine Moleküle können passieren.
                • In Embryonen erleichtern Gap Junctions die chemische Kommunikation während der Entwicklung.

                Eine Zelle ist eine lebende Einheit, die größer ist als die Summe ihrer Teile.

                • Während die Zelle viele Strukturen mit spezifischen Funktionen hat, müssen alle diese Strukturen zusammenarbeiten.
                  • Makrophagen verwenden beispielsweise Aktinfilamente, um Pseudopodien zu bewegen und zu erweitern, um ihre bakterielle Beute zu fangen.
                  • Nahrungsvakuolen werden von Lysosomen verdaut, einem Produkt des Endomembransystems von ER und Golgi.

                  Vortragsübersicht für Campbell/Reece Biology, 7. Auflage, © Pearson Education, Inc. 6-1


                  Inhalt

                  • Danksagung
                  • Vorwort
                  • Ein Hinweis an den Leser
                  • Teil I. Einführung in die Zelle
                    • Kapitel 1. Zellen und Genome
                      • Die universellen Eigenschaften von Zellen auf der Erde
                        • Alle Zellen speichern ihre Erbinformationen im gleichen linearen chemischen Code (DNA)
                        • Alle Zellen replizieren ihre Erbinformationen durch templatgestützte Polymerisation
                        • Alle Zellen transkribieren Teile ihrer Erbinformationen in die gleiche Zwischenform (RNA)
                        • Alle Zellen verwenden Proteine ​​als Katalysatoren
                        • Alle Zellen übersetzen RNA auf die gleiche Weise in Protein
                        • Das Fragment der genetischen Information, das einem Protein entspricht, ist ein Gen
                        • Das Leben braucht freie Energie
                        • Alle Zellen funktionieren als biochemische Fabriken, die mit den gleichen grundlegenden molekularen Bausteinen umgehen
                        • Alle Zellen sind in einer Plasmamembran eingeschlossen, durch die Nährstoffe und Abfallstoffe gelangen müssen
                        • Eine lebende Zelle kann mit weniger als 500 Genen existieren
                        • Zusammenfassung
                        • Zellen können mit einer Vielzahl von freien Energiequellen betrieben werden
                        • Einige Zellen fixieren Stickstoff und Kohlendioxid für andere
                        • Die größte biochemische Vielfalt wird bei prokaryotischen Zellen beobachtet
                        • Der Baum des Lebens hat drei Hauptzweige: Bakterien, Archaeen und Eukaryonten
                        • Einige Gene entwickeln sich schnell, andere sind stark konserviert
                        • Die meisten Bakterien und Archaeen haben 1000� Gene
                        • Neue Gene werden aus bereits bestehenden Genen generiert
                        • Genduplikationen führen zu Familien verwandter Gene innerhalb einer einzelnen Zelle
                        • Gene können zwischen Organismen übertragen werden, sowohl im Labor als auch in der Natur
                        • Horizontaler Austausch genetischer Informationen innerhalb einer Art wird durch das Geschlecht bewirkt
                        • Die Funktion eines Gens lässt sich oft aus seiner Sequenz ableiten
                        • Mehr als 200 Genfamilien sind allen drei Hauptzweigen des Lebensbaums gemeinsam
                        • Mutationen enthüllen die Funktionen von Genen
                        • Molekularbiologen haben einen Schwerpunkt auf . gelegt E coli
                        • Zusammenfassung
                        • Eukaryontische Zellen könnten als Raubtiere entstanden sein
                        • Eukaryotische Zellen entstanden aus einer Symbiose
                        • Eukaryonten haben Hybridgenome
                        • Eukaryotische Genome sind groß
                        • Eukaryotische Genome sind reich an regulatorischer DNA
                        • Das Genom definiert das Programm der multizellulären Entwicklung
                        • Viele Eukaryoten leben als Einzelzellen: die Protisten
                        • Eine Hefe dient als Minimalmodell-Eukaryot
                        • Die Expressionsniveaus aller Gene eines Organismus können gleichzeitig überwacht werden
                        • Arabidopsis Wurde aus 300.000 Arten als Modellpflanze ausgewählt
                        • Die Welt der tierischen Zellen wird durch einen Wurm, eine Fliege, eine Maus und einen Menschen repräsentiert
                        • Studium in Drosophila Geben Sie einen Schlüssel zur Entwicklung von Wirbeltieren
                        • Das Wirbeltiergenom ist ein Produkt wiederholter Duplikation
                        • Genetische Redundanz ist ein Problem für Genetiker, schafft aber Chancen für sich entwickelnde Organismen
                        • Die Maus dient Säugetieren als Vorbild
                        • Menschen berichten über ihre eigenen Besonderheiten
                        • Im Detail sind wir alle verschieden
                        • Zusammenfassung
                        • Allgemein
                        • Die universellen Eigenschaften von Zellen auf der Erde
                        • Die Vielfalt der Genome und der Baum des Lebens
                        • Genetische Informationen in Eukaryoten
                        • Die chemischen Bestandteile einer Zelle
                          • Zellen bestehen aus wenigen Atomarten
                          • Die äußersten Elektronen bestimmen, wie Atome interagieren
                          • Ionenbindungen bilden sich durch die Zunahme und den Verlust von Elektronen
                          • Kovalente Bindungen bilden sich durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen
                          • Es gibt verschiedene Arten kovalenter Bindungen
                          • Ein Atom verhält sich oft so, als hätte es einen festen Radius
                          • Wasser ist die am häufigsten vorkommende Substanz in Zellen
                          • Einige polare Moleküle bilden in Wasser Säuren und Basen
                          • Vier Arten nichtkovalenter Wechselwirkungen helfen, Moleküle in Zellen zusammenzubringen
                          • Aus Kohlenstoffverbindungen entsteht eine Zelle
                          • Zellen enthalten vier große Familien kleiner organischer Moleküle
                          • Zucker liefern eine Energiequelle für Zellen und sind die Untereinheiten von Polysacchariden
                          • Fettsäuren sind Bestandteile von Zellmembranen
                          • Aminosäuren sind die Untereinheiten von Proteinen
                          • Nukleotide sind die Untereinheiten von DNA und RNA
                          • Die Chemie der Zellen wird von Makromolekülen mit bemerkenswerten Eigenschaften dominiert
                          • Nichtkovalente Bindungen bestimmen sowohl die genaue Form eines Makromoleküls als auch seine Bindung an andere Moleküle
                          • Zusammenfassung
                          • Der Zellstoffwechsel wird durch Enzyme organisiert
                          • Biologische Ordnung wird durch die Freisetzung von Wärmeenergie aus den Zellen ermöglicht
                          • Photosynthetische Organismen nutzen Sonnenlicht, um organische Moleküle zu synthetisieren
                          • Zellen gewinnen Energie durch die Oxidation organischer Moleküle
                          • Oxidation und Reduktion beinhalten Elektronentransfers
                          • Enzyme senken die Barrieren, die chemische Reaktionen blockieren
                          • Wie Enzyme ihre Substrate finden: Die Bedeutung einer schnellen Diffusion
                          • Die Freie-Energie-Änderung für eine Reaktion bestimmt, ob sie eintreten kann
                          • Die Konzentration der Reaktanten beeinflusst ΔG
                          • Für sequentielle Reaktionen sind ΔG°-Werte additiv
                          • Aktivierte Trägermoleküle sind essentiell für die Biosynthese
                          • Die Bildung eines aktivierten Trägers ist an eine energetisch günstige Reaktion gekoppelt
                          • ATP ist das am häufigsten verwendete aktivierte Trägermolekül
                          • In ATP gespeicherte Energie wird oft genutzt, um zwei Moleküle miteinander zu verbinden
                          • NADH und NADPH sind wichtige Elektronenträger
                          • Es gibt viele andere aktivierte Trägermoleküle in Zellen
                          • Die Synthese biologischer Polymere erfordert einen Energieeinsatz
                          • Zusammenfassung
                          • Nahrungsmoleküle werden in drei Stufen aufgespalten, um ATP . zu produzieren
                          • Glykolyse ist ein zentraler ATP-produzierender Weg
                          • Fermentationen ermöglichen die Produktion von ATP in Abwesenheit von Sauerstoff
                          • Glykolyse veranschaulicht, wie Enzyme Oxidation zur Energiespeicherung koppeln
                          • Zucker und Fette werden in den Mitochondrien zu Acetyl-CoA abgebaut
                          • Der Zitronensäurezyklus erzeugt NADH durch die Oxidation von Acetylgruppen zu CO2
                          • Elektronentransport treibt die Synthese des Großteils des ATP in den meisten Zellen an
                          • Organismen speichern Nahrungsmoleküle in speziellen Reservoirs
                          • Aminosäuren und Nukleotide sind Teil des Stickstoffkreislaufs
                          • Viele Biosynthesewege beginnen mit der Glykolyse oder dem Zitronensäurezyklus
                          • Der Stoffwechsel ist organisiert und reguliert
                          • Zusammenfassung
                          • Allgemein
                          • Die chemischen Bestandteile einer Zelle
                          • Katalyse und Energienutzung durch Zellen
                          • Wie Zellen Energie aus Nahrung gewinnen
                          • Die Form und Struktur von Proteinen
                            • Die Form eines Proteins wird durch seine Aminosäuresequenz bestimmt
                            • Proteine ​​falten sich zu einer Konformation mit der niedrigsten Energie
                            • Die α Helix und das β Sheet sind gemeinsame Faltmuster
                            • Die Proteindomäne ist eine grundlegende Organisationseinheit
                            • Nur wenige der vielen möglichen Polypeptidketten werden nützlich sein
                            • Proteine ​​können in viele Familien eingeteilt werden
                            • Proteine ​​können eine begrenzte Anzahl verschiedener Proteinfalten annehmen
                            • Sequenzhomologie-Suchen können nahe Verwandte identifizieren
                            • Computermethoden ermöglichen das Einfädeln von Aminosäuresequenzen in bekannte Proteinfalten
                            • Einige Proteindomänen, sogenannte Module, sind Bestandteile vieler verschiedener Proteine
                            • Das menschliche Genom kodiert einen komplexen Satz von Proteinen und enthüllt viel Unbekanntes
                            • Größere Proteinmoleküle enthalten oft mehr als eine Polypeptidkette
                            • Einige Proteine ​​bilden lange helikale Filamente
                            • Ein Proteinmolekül kann eine längliche, faserige Form haben
                            • Extrazelluläre Proteine ​​werden oft durch kovalente Vernetzungen stabilisiert
                            • Proteinmoleküle dienen oft als Untereinheiten für den Aufbau großer Strukturen
                            • Viele Strukturen in Zellen sind zur Selbstorganisation fähig
                            • Die Bildung komplexer biologischer Strukturen wird oft durch Montagefaktoren unterstützt
                            • Zusammenfassung
                            • Alle Proteine ​​binden an andere Moleküle
                            • Die Details der Konformation eines Proteins bestimmen seine Chemie
                            • Sequenzvergleiche zwischen Mitgliedern der Proteinfamilie heben wichtige Bindungsstellen für Liganden hervor
                            • Proteine ​​binden über verschiedene Arten von Schnittstellen an andere Proteine
                            • Die Bindungsstellen von Antikörpern sind besonders vielseitig
                            • Die Bindungsstärke wird durch die Gleichgewichtskonstante gemessen
                            • Enzyme sind leistungsstarke und hochspezifische Katalysatoren
                            • Substratbindung ist der erste Schritt in der Enzymkatalyse
                            • Enzyme beschleunigen Reaktionen durch selektive Stabilisierung von Übergangszuständen
                            • Enzyme können gleichzeitige Säure- und Basenkatalyse verwenden
                            • Lysozym veranschaulicht, wie ein Enzym funktioniert
                            • Fest gebundene kleine Moleküle verleihen Proteinen zusätzliche Funktionen
                            • Multienzymkomplexe helfen, die Rate des Zellstoffwechsels zu erhöhen
                            • Die katalytische Aktivität von Enzymen wird reguliert
                            • Allosterische Enzyme haben zwei oder mehr Bindungsstellen, die interagieren
                            • Zwei Liganden, deren Bindungsstellen gekoppelt sind, müssen sich gegenseitig beeinflussen’s Bindung
                            • Symmetrische Proteinanordnungen erzeugen kooperative allosterische Übergänge
                            • Der allosterische Übergang in der Aspartat-Transcarbamoylase ist bis ins kleinste Detail verstanden
                            • Viele Veränderungen in Proteinen werden durch Phosphorylierung angetrieben
                            • Eine eukaryotische Zelle enthält eine große Sammlung von Proteinkinasen und Proteinphosphatasen
                            • Die Regulation von Cdk- und Src-Proteinkinasen zeigt, wie ein Protein als Mikrochip funktionieren kann
                            • Proteine, die GTP binden und hydrolysieren, sind allgegenwärtige zelluläre Regulatoren
                            • Regulatorische Proteine ​​kontrollieren die Aktivität von GTP-bindenden Proteinen, indem sie bestimmen, ob GTP oder GDP gebunden sind
                            • Große Proteinbewegungen können aus kleinen erzeugt werden
                            • Motorproteine ​​erzeugen große Bewegungen in Zellen
                            • Membrangebundene Transporter nutzen Energie, um Moleküle durch Membranen zu pumpen
                            • Proteine ​​bilden oft große Komplexe, die als Proteinmaschinen fungieren
                            • Ein komplexes Netzwerk von Proteinwechselwirkungen liegt der Zellfunktion zugrunde
                            • Zusammenfassung
                            • Allgemein
                            • Die Form und Struktur von Proteinen
                            • Proteinfunktion
                            • Kapitel 4. DNA und Chromosomen
                              • Die Struktur und Funktion der DNA
                                • Ein DNA-Molekül besteht aus zwei komplementären Ketten von Nukleotiden
                                • Die Struktur der DNA bietet einen Mechanismus für die Vererbung
                                • In Eukaryonten ist die DNA in einem Zellkern eingeschlossen
                                • Zusammenfassung
                                • Eukaryotische DNA ist in einen Chromosomensatz verpackt
                                • Chromosomen enthalten lange Genketten
                                • Die Nukleotidsequenz des menschlichen Genoms zeigt, wie Gene beim Menschen angeordnet sind
                                • Vergleiche zwischen den DNAs verwandter Organismen unterscheiden konservierte und nicht konservierte Regionen der DNA-Sequenz
                                • Chromosomen existieren während des gesamten Lebens einer Zelle in verschiedenen Zuständen
                                • Jedes DNA-Molekül, das ein lineares Chromosom bildet, muss ein Zentromer, zwei Telomere und Replikationsursprünge enthalten
                                • DNA-Moleküle sind in Chromosomen stark kondensiert
                                • Nukleosomen sind die Grundeinheit der eukaryotischen Chromosomenstruktur
                                • Die Struktur des Kernpartikels des Nukleosoms zeigt, wie die DNA verpackt ist
                                • Die Positionierung von Nukleosomen auf der DNA wird sowohl durch die DNA-Flexibilität als auch durch andere DNA-gebundene Proteine ​​bestimmt
                                • Nukleosomen werden normalerweise zu einer kompakten Chromatinfaser zusammengepackt
                                • ATP-gesteuerte Chromatin-Remodeling-Maschinen verändern die Nukleosomenstruktur
                                • Kovalente Modifikation der Histon-Schwänze kann Chromatin tiefgreifend beeinflussen
                                • Zusammenfassung
                                • Lampbrush-Chromosomen enthalten Schleifen aus dekondensiertem Chromatin
                                • Drosophila Polytene Chromosomen sind in alternierenden Bändern und Interbands angeordnet
                                • Sowohl Banden als auch Interbanden in Polyten-Chromosomen enthalten Gene
                                • Einzelne Polyten-Chromosom-Banden können sich als Einheit entfalten und wieder falten
                                • Heterochromatin ist hoch organisiert und normalerweise resistent gegen Genexpression
                                • Die Enden der Chromosomen haben eine spezielle Form von Heterochromatin
                                • Zentromere werden auch in Heterochromatin verpackt
                                • Heterochromatin kann einen Abwehrmechanismus gegen mobile DNA-Elemente bieten
                                • Mitotische Chromosomen werden aus Chromatin in seinem am stärksten kondensierten Zustand gebildet
                                • Jedes mitotische Chromosom enthält ein charakteristisches Muster sehr großer Domänen
                                • Einzelne Chromosomen besetzen diskrete Territorien in einem Interphase-Kern
                                • Zusammenfassung
                                • Allgemein
                                • Die Pflege von DNA-Sequenzen
                                  • Mutationsraten sind extrem niedrig
                                  • Viele Mutationen in Proteinen sind schädlich und werden durch natürliche Selektion eliminiert
                                  • Niedrige Mutationsraten sind für das Leben, wie wir es kennen, notwendig
                                  • Zusammenfassung
                                  • Basenpaarung liegt der DNA-Replikation und DNA-Reparatur zugrunde
                                  • Die DNA-Replikationsgabel ist asymmetrisch
                                  • Die hohe Genauigkeit der DNA-Replikation erfordert mehrere Korrekturmechanismen
                                  • Nur DNA-Replikation in Richtung 5′-to-3′ ermöglicht effiziente Fehlerkorrektur
                                  • Ein spezielles Nukleotid-polymerisierendes Enzym synthetisiert kurze RNA-Primermoleküle am nacheilenden Strang
                                  • Spezielle Proteine ​​helfen, die DNA-Doppelhelix vor der Replikationsgabel zu öffnen
                                  • Ein sich bewegendes DNA-Polymerase-Molekül bleibt über einen Gleitring mit der DNA verbunden
                                  • Die Proteine ​​an einer Replikationsgabel kooperieren zu einer Replikationsmaschine
                                  • Ein stranggerichtetes Mismatch-Reparatursystem entfernt Replikationsfehler, die von der Replikationsmaschine ausgehen
                                  • DNA-Topoisomerasen verhindern das Verheddern der DNA während der Replikation
                                  • Die DNA-Replikation ist bei Eukaryoten und Bakterien ähnlich
                                  • Zusammenfassung
                                  • DNA-Synthese beginnt am Ursprung der Replikation
                                  • Bakterielle Chromosomen haben einen einzigen Ursprung der DNA-Replikation
                                  • Eukaryotische Chromosomen enthalten mehrere Replikationsursprünge
                                  • In Eukaryonten findet die DNA-Replikation nur während eines Teils des Zellzyklus statt
                                  • Verschiedene Regionen auf demselben Chromosom replizieren zu unterschiedlichen Zeiten in der S-Phase
                                  • Hochkondensiertes Chromatin repliziert spät, während Gene in weniger kondensiertem Chromatin dazu neigen, sich früh zu replizieren
                                  • Gut definierte DNA-Sequenzen dienen als Replikationsursprung in einem einfachen Eukaryoten, der knospenden Hefe
                                  • Ein großer Komplex mit mehreren Untereinheiten bindet an eukaryotische Replikationsursprünge
                                  • Die DNA-Sequenzen von Säugetieren, die den Beginn der Replikation spezifizieren, waren schwer zu identifizieren
                                  • Neue Nukleosomen werden hinter der Replikationsgabel montiert
                                  • Telomerase repliziert die Enden von Chromosomen
                                  • Die Länge der Telomere wird von Zellen und Organismen reguliert
                                  • Zusammenfassung
                                  • Ohne DNA-Reparatur würden spontane DNA-Schäden DNA-Sequenzen schnell verändern
                                  • Die DNA-Doppelhelix ist leicht repariert
                                  • DNA-Schäden können durch mehr als einen Weg entfernt werden
                                  • Die Chemie der DNA-Basen erleichtert die Schadenserkennung
                                  • Doppelstrangbrüche werden effizient repariert
                                  • Zellen können als Reaktion auf DNA-Schäden DNA-Reparaturenzyme produzieren
                                  • DNA-Schäden verzögern das Fortschreiten des Zellzyklus
                                  • Zusammenfassung
                                  • Die allgemeine Rekombination wird durch Basenpaarungswechselwirkungen zwischen zwei homologen DNA-Molekülen geleitet
                                  • Meiotische Rekombination wird durch DNA-Doppelstrangbrüche eingeleitet
                                  • DNA-Hybridisierungsreaktionen bieten ein einfaches Modell für den Basenpaarungsschritt in der allgemeinen Rekombination
                                  • Das RecA-Protein und seine Homologen ermöglichen die Paarung eines DNA-Einzelstrangs mit einer homologen Region der DNA-Doppelhelix
                                  • Es gibt mehrere Homologe des RecA-Proteins in Eukaryonten, von denen jedes auf eine bestimmte Funktion spezialisiert ist
                                  • Allgemeine Rekombination beinhaltet oft eine Holliday Junction
                                  • Allgemeine Rekombination kann Genkonversion verursachen
                                  • Allgemeine Rekombinationsereignisse haben unterschiedliche bevorzugte Ergebnisse in mitotischen und meiotischen Zellen
                                  • Mismatch-Korrekturlesen verhindert promiskuitive Rekombination zwischen zwei schlecht übereinstimmenden DNA-Sequenzen
                                  • Zusammenfassung
                                  • Mobile genetische Elemente können sich entweder durch transpositionale oder konservative Mechanismen bewegen
                                  • Transpositionsstellenspezifische Rekombination kann mobile genetische Elemente in jede DNA-Sequenz einfügen
                                  • Nur DNA-Transposons bewegen sich durch DNA-Bruch und Verbindungsmechanismen
                                  • Einige Viren verwenden eine ortsspezifische Transpositionsrekombination, um sich in Wirtszellchromosomen zu bewegen
                                  • Retroviral-ähnliche Retrotransposons ähneln Retroviren, haben aber keine Proteinhülle
                                  • Ein großer Teil des menschlichen Genoms besteht aus nichtretroviralen Retrotransposons
                                  • Verschiedene transponierbare Elemente überwiegen in verschiedenen Organismen
                                  • Genomsequenzen zeigen die ungefähren Zeiten, in denen sich transponierbare Elemente bewegt haben
                                  • Konservative ortsspezifische Rekombination kann DNA reversibel neu anordnen
                                  • Konservative ortsspezifische Rekombination kann verwendet werden, um Gene ein- oder auszuschalten
                                  • Zusammenfassung
                                  • Allgemein
                                  • Die Pflege von DNA-Sequenzen
                                  • DNA-Replikationsmechanismen
                                  • Die Initiierung und Vollendung der DNA-Replikation in Chromosomen
                                  • DNA-Reparatur
                                  • Allgemeine Rekombination
                                  • Standortspezifische Rekombination
                                  • Von DNA zu RNA
                                    • Teile der DNA-Sequenz werden in RNA transkribiert
                                    • Transkription produziert RNA, die zu einem DNA-Strang komplementär ist
                                    • Zellen produzieren mehrere Arten von RNA
                                    • In der DNA kodierte Signale sagen der RNA-Polymerase, wo sie beginnen und aufhören soll
                                    • Transkriptionsstart- und -stoppsignale sind in der Nukleotidsequenz heterogen
                                    • Transkriptionsinitiation in Eukaryoten erfordert viele Proteine
                                    • RNA-Polymerase II erfordert allgemeine Transkriptionsfaktoren
                                    • Polymerase II benötigt auch Aktivator, Mediator und Chromatin-modifizierende Proteine
                                    • Transkriptionsverlängerung erzeugt superhelikale Spannung in DNA
                                    • Transkriptionsverlängerung in Eukaryonten ist eng mit der RNA-Verarbeitung verbunden
                                    • RNA-Capping ist die erste Modifikation eukaryotischer Prä-mRNAs
                                    • RNA-Spleißen entfernt Intronsequenzen aus neu transkribierten prä-mRNAs
                                    • Nukleotidsequenzen signalisieren, wo Spleißen auftritt
                                    • RNA-Spleißen wird vom Spleißosom durchgeführt
                                    • Das Spleißosom verwendet ATP-Hydrolyse, um eine komplexe Reihe von RNA-RNA-Umlagerungen zu erzeugen
                                    • Ordnungseinflüsse in der Prä-mRNA helfen zu erklären, wie die richtigen Spleißstellen ausgewählt werden
                                    • Ein zweiter Satz von snRNPs spleißt einen kleinen Teil von Intronsequenzen in Tieren und Pflanzen
                                    • RNA-Spleißen zeigt bemerkenswerte Plastizität
                                    • Spleißosom-katalysiertes RNA-Spleißen wahrscheinlich aus selbstspleißenden Mechanismen entwickelt
                                    • RNA-verarbeitende Enzyme erzeugen das 3′ Ende eukaryotischer mRNAs
                                    • Reife eukaryotische mRNAs werden selektiv aus dem Zellkern exportiert
                                    • Viele nichtkodierende RNAs werden auch im Zellkern synthetisiert und prozessiert
                                    • Der Nucleolus ist eine Fabrik zur Herstellung von Ribosomen
                                    • Der Kern enthält eine Vielzahl von subnuklearen Strukturen
                                    • Zusammenfassung
                                    • Eine mRNA-Sequenz wird in Sätzen von drei Nukleotiden entschlüsselt
                                    • tRNA-Moleküle passen Aminosäuren an Codons in mRNA an
                                    • tRNAs werden kovalent modifiziert, bevor sie den Zellkern verlassen
                                    • Spezifische Enzyme koppeln jede Aminosäure an ihr passendes tRNA-Molekül
                                    • Bearbeitung durch RNA-Synthetasen gewährleistet Genauigkeit
                                    • Aminosäuren werden an das C-terminale Ende einer wachsenden Polypeptidkette hinzugefügt
                                    • Die RNA-Botschaft wird auf Ribosomen entschlüsselt
                                    • Dehnungsfaktoren treiben die Translation voran
                                    • Das Ribosom ist ein Ribozym
                                    • Nukleotidsequenzen in mRNA signalisieren, wo die Proteinsynthese beginnen soll
                                    • Stopp-Codons markieren das Ende der Übersetzung
                                    • Proteine ​​werden auf Polyribosomen hergestellt
                                    • Qualitätskontrollmechanismen funktionieren auf vielen Stufen der Übersetzung
                                    • Es gibt geringfügige Abweichungen im genetischen Standardcode
                                    • Viele Inhibitoren der prokaryotischen Proteinsynthese sind als Antibiotika nützlich
                                    • Ein Protein beginnt sich zu falten, während es noch synthetisiert wird
                                    • Molekulare Chaperone helfen bei der Faltung vieler Proteine
                                    • Exponierte hydrophobe Regionen liefern kritische Signale für die Proteinqualitätskontrolle
                                    • Das Proteasom baut einen wesentlichen Teil der neu synthetisierten Proteine ​​in Zellen ab
                                    • Ein ausgeklügeltes Ubiquitin-konjugierendes System markiert Proteine ​​zur Zerstörung
                                    • Viele Proteine ​​werden durch regulierte Zerstörung kontrolliert
                                    • Abnormal gefaltete Proteine ​​können sich zusammenlagern und zerstörerische menschliche Krankheiten verursachen
                                    • Es gibt viele Schritte von der DNA zum Protein
                                    • Zusammenfassung
                                    • Das Leben erfordert Autokatalyse
                                    • Polynukleotide können sowohl Informationen speichern als auch chemische Reaktionen katalysieren
                                    • Eine Prä-RNA-Welt ist wahrscheinlich älter als die RNA-Welt
                                    • Einzelsträngige RNA-Moleküle können sich zu hochkomplexen Strukturen falten
                                    • Selbstreplizierende Moleküle unterliegen einer natürlichen Selektion
                                    • Wie hat sich die Proteinsynthese entwickelt?
                                    • Alle heutigen Zellen verwenden DNA als Erbmaterial
                                    • Zusammenfassung
                                    • Allgemein
                                    • Von DNA zu RNA
                                    • Von RNA zu Protein
                                    • Die RNA-Welt und die Ursprünge des Lebens
                                    • Ein Überblick über die Genkontrolle
                                      • Die verschiedenen Zelltypen eines vielzelligen Organismus enthalten die gleiche DNA
                                      • Verschiedene Zelltypen synthetisieren verschiedene Proteinsets
                                      • Eine Zelle kann die Expression ihrer Gene als Reaktion auf externe Signale verändern
                                      • Die Genexpression kann auf vielen Stufen auf dem Weg von der DNA über die RNA zum Protein reguliert werden
                                      • Zusammenfassung
                                      • Genregulatorische Proteine ​​wurden mithilfe von bakterieller Genetik entdeckt
                                      • Das Äußere der DNA-Helix kann von Proteinen gelesen werden
                                      • Die Geometrie der DNA-Doppelhelix hängt von der Nukleotidsequenz ab
                                      • Kurze DNA-Sequenzen sind grundlegende Komponenten genetischer Schalter
                                      • Genregulierende Proteine ​​enthalten strukturelle Motive, die DNA-Sequenzen lesen können
                                      • Das Helix-Turn-Helix-Motiv ist eines der einfachsten und am häufigsten DNA-bindenden Motive
                                      • Homöodomäne-Proteine ​​bilden eine besondere Klasse von Helix-Turn-Helix-Proteinen
                                      • Es gibt verschiedene Arten von DNA-bindenden Zinkfingermotiven
                                      • β Blätter können auch DNA erkennen
                                      • Das Leucin-Zipper-Motiv vermittelt sowohl die DNA-Bindung als auch die Proteindimerisierung
                                      • Heterodimerisierung erweitert das Repertoire an DNA-Sequenzen, die von Gen-regulatorischen Proteinen erkannt werden
                                      • Das Helix-Loop-Helix-Motiv vermittelt auch Dimerisierung und DNA-Bindung
                                      • Es ist noch nicht möglich, die von allen Gen-regulatorischen Proteinen erkannten DNA-Sequenzen genau vorherzusagen
                                      • Ein Gel-Mobility-Shift-Assay ermöglicht den einfachen Nachweis sequenzspezifischer DNA-bindender Proteine
                                      • DNA-Affinitätschromatographie erleichtert die Aufreinigung sequenzspezifischer DNA-bindender Proteine
                                      • Die DNA-Sequenz, die von einem genregulierenden Protein erkannt wird, kann bestimmt werden
                                      • Eine Chromatin-Immunpräzipitationstechnik identifiziert DNA-Stellen, die von Gen-regulierenden Proteinen in lebenden Zellen besetzt sind
                                      • Zusammenfassung
                                      • Der Tryptophan-Repressor ist ein einfacher Schalter, der Gene in Bakterien ein- und ausschaltet
                                      • Transkriptionsaktivatoren schalten Gene ein
                                      • Ein Transkriptionsaktivator und ein Transkriptionsrepressor kontrollieren das lac-Operon
                                      • Die Regulation der Transkription in eukaryotischen Zellen ist komplex
                                      • Eukaryotische Gen-Regulatorproteine ​​kontrollieren die Genexpression aus der Ferne
                                      • Eine eukaryotische Genkontrollregion besteht aus einem Promotor und regulatorischen DNA-Sequenzen
                                      • Eukaryotische Genaktivatorproteine ​​fördern den Zusammenbau der RNA-Polymerase und der allgemeinen Transkriptionsfaktoren am Startpunkt der Transkription
                                      • Eukaryotische Genaktivatorproteine ​​modifizieren die lokale Chromatinstruktur
                                      • Genaktivatorproteine ​​wirken synergistisch
                                      • Eukaryotische Gene-Repressor-Proteine ​​können die Transkription auf verschiedene Weise hemmen
                                      • Eukaryotische Gen-regulierende Proteine ​​ordnen sich oft zu Komplexen auf der DNA an
                                      • Komplexe genetische Schalter, die die Entwicklung von Drosophila regulieren, werden aus kleineren Modulen aufgebaut
                                      • Die Drosophila Vorabend Gen wird durch kombinatorische Kontrollen reguliert
                                      • Komplexe Genkontrollregionen von Säugetieren werden ebenfalls aus einfachen regulatorischen Modulen aufgebaut
                                      • Isolatoren sind DNA-Sequenzen, die verhindern, dass eukaryotische Genregulationsproteine ​​weit entfernte Gene beeinflussen
                                      • Bakterien verwenden austauschbare RNA-Polymerase-Untereinheiten, um die Gentranskription zu regulieren
                                      • Genschalter haben sich allmählich entwickelt
                                      • Zusammenfassung
                                      • DNA-Umlagerungen vermitteln Phasenvariation in Bakterien
                                      • Ein Satz genregulierender Proteine ​​bestimmt den Zelltyp in einer angehenden Hefe
                                      • Zwei Proteine, die die Synthese des anderen unterdrücken, bestimmen den erblichen Zustand des Bakteriophagen Lambda
                                      • Gen-Regulierungsschaltungen können verwendet werden, um Speichergeräte sowie Oszillatoren herzustellen
                                      • Circadiane Uhren basieren auf Rückkopplungsschleifen in der Genregulation
                                      • Die Expression einer Reihe von Genen kann durch ein einzelnes Protein koordiniert werden
                                      • Die Expression eines kritischen Gen-regulatorischen Proteins kann die Expression einer ganzen Batterie von Downstream-Genen auslösen
                                      • Kombinatorische Genkontrolle erzeugt viele verschiedene Zelltypen in Eukaryonten
                                      • Die Bildung eines ganzen Organs kann durch ein einzelnes Gen-Regulatorprotein ausgelöst werden
                                      • Stabile Muster der Genexpression können auf Tochterzellen übertragen werden
                                      • Chromosomenweite Veränderungen der Chromatinstruktur können vererbt werden
                                      • Das Muster der DNA-Methylierung kann vererbt werden, wenn sich Wirbeltierzellen teilen
                                      • Wirbeltiere nutzen DNA-Methylierung, um Gene in einen stillen Zustand zu versetzen
                                      • Genomische Prägung erfordert DNA-Methylierung
                                      • CG-reiche Inseln sind mit etwa 20.000 Genen bei Säugetieren verbunden
                                      • Zusammenfassung
                                      • Transkriptionsdämpfung verursacht die vorzeitige Terminierung einiger RNA-Moleküle
                                      • Alternatives RNA-Spleißen kann verschiedene Formen eines Proteins aus demselben Gen erzeugen
                                      • Die Definition eines Gens musste seit der Entdeckung des alternativen RNA-Spleißens modifiziert werden
                                      • Die Geschlechtsbestimmung bei Drosophila hängt von einer regulierten Reihe von RNA-Splicing-Ereignissen ab
                                      • Eine Veränderung der Stelle der RNA-Transkriptspaltung und Poly-A-Addition kann den C-Terminus eines Proteins verändern
                                      • RNA-Editing kann die Bedeutung der RNA-Botschaft ändern
                                      • Der RNA-Transport aus dem Kern kann reguliert werden
                                      • Einige mRNAs sind in bestimmten Regionen des Zytoplasmas lokalisiert
                                      • Proteine, die an die untranslatierten Regionen 5′ und 3′ von mRNAs binden, vermitteln negative Translationskontrolle
                                      • Die Phosphorylierung eines Initiationsfaktors reguliert global die Proteinsynthese
                                      • Die Initiation an AUG-Codons vor dem Translationsstart kann die eukaryotische Translationsinitiation regulieren
                                      • Interne Ribosomen-Eintrittsstellen bieten Möglichkeiten zur Übersetzungskontrolle
                                      • Die Genexpression kann durch eine Änderung der mRNA-Stabilität kontrolliert werden
                                      • Cytoplasmatische Poly-A-Addition kann Translation regulieren
                                      • Nonsense-vermittelter mRNA-Zerfall wird als mRNA-Überwachungssystem in Eukaryoten verwendet
                                      • RNA-Interferenz wird von Zellen verwendet, um die Genexpression zum Schweigen zu bringen
                                      • Zusammenfassung
                                      • Genomveränderungen werden durch das Versagen der normalen Mechanismen zum Kopieren und Erhalten der DNA verursacht
                                      • Die Genomsequenzen zweier Arten unterscheiden sich im Verhältnis zur Zeitdauer, in der sie sich getrennt entwickelt haben
                                      • Die Chromosomen von Mensch und Schimpanse sind sehr ähnlich
                                      • Ein Vergleich von menschlichen und Maus-Chromosomen zeigt, wie die großräumigen Strukturen der Genome divergieren
                                      • Es ist schwierig, die Struktur alter Genome zu rekonstruieren
                                      • Genduplikation und Divergenz stellen eine kritische Quelle für genetische Neuheiten während der Evolution dar
                                      • Doppelte Gene divergieren
                                      • Die Evolution der Globin-Genfamilie zeigt, wie DNA-Duplikationen zur Evolution von Organismen beitragen
                                      • Gene, die neue Proteine ​​kodieren, können durch die Rekombination von Exons erzeugt werden
                                      • Genomsequenzen haben Wissenschaftler mit vielen Rätseln zurückgelassen, die es zu lösen gilt
                                      • Genetische Variation innerhalb einer Spezies bietet einen detaillierten Überblick über die Genomentwicklung
                                      • Zusammenfassung
                                      • Allgemein
                                      • Ein Überblick über die Genkontrolle
                                      • DNA-bindende Motive in Gen-regulatorischen Proteinen
                                      • Wie genetische Schalter funktionieren
                                      • Die molekulargenetischen Mechanismen, die spezialisierte Zelltypen erzeugen
                                      • Posttranskriptionelle Kontrollen
                                      • Wie sich Genome entwickeln
                                      • Kapitel 8. Manipulation von Proteinen, DNA und RNA
                                        • Isolieren von Zellen und Züchten in Kultur
                                          • Zellen können aus einer Gewebesuspension isoliert und in verschiedene Typen unterteilt werden
                                          • Zellen können in einer Kulturschale gezüchtet werden
                                          • Serumfreie, chemisch definierte Medien ermöglichen die Identifizierung spezifischer Wachstumsfaktoren
                                          • Eukaryotische Zelllinien sind eine weit verbreitete Quelle für homogene Zellen
                                          • Zellen können zu Hybridzellen fusioniert werden
                                          • Hybridomzelllinien bieten eine permanente Quelle für monoklonale Antikörper
                                          • Zusammenfassung
                                          • Organellen und Makromoleküle können durch Ultrazentrifugation getrennt werden
                                          • Die molekularen Details komplexer zellulärer Prozesse können in zellfreien Systemen entschlüsselt werden
                                          • Proteine ​​können durch Chromatographie getrennt werden
                                          • Affinitätschromatographie nutzt spezifische Bindungsstellen an Proteinen
                                          • Die Größe und Untereinheitszusammensetzung eines Proteins kann durch SDS-Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese bestimmt werden
                                          • Mehr als 1000 Proteine ​​können auf einem einzigen Gel durch zweidimensionale Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese aufgelöst werden
                                          • Selektive Spaltung eines Proteins erzeugt einen unverwechselbaren Satz von Peptidfragmenten
                                          • Massenspektrometrie kann verwendet werden, um Peptidfragmente zu sequenzieren und Proteine ​​zu identifizieren
                                          • Zusammenfassung
                                          • Große DNA-Moleküle werden durch Restriktionsnukleasen in Fragmente geschnitten
                                          • Gelelektrophorese trennt DNA-Moleküle unterschiedlicher Größe
                                          • Gereinigte DNA-Moleküle können in vitro spezifisch mit Radioisotopen oder chemischen Markern markiert werden
                                          • Nukleinsäure-Hybridisierungsreaktionen bieten eine empfindliche Methode zum Nachweis spezifischer Nukleotidsequenzen
                                          • Northern- und Southern-Blotting erleichtern die Hybridisierung mit elektrophoretisch getrennten Nukleinsäuremolekülen
                                          • Hybridisierungstechniken lokalisieren spezifische Nukleinsäuresequenzen in Zellen oder auf Chromosomen
                                          • Gene können aus einer DNA-Bibliothek geklont werden
                                          • Zwei Arten von DNA-Bibliotheken dienen unterschiedlichen Zwecken
                                          • cDNA-Klone enthalten ununterbrochene kodierende Sequenzen
                                          • Isolierte DNA-Fragmente können schnell sequenziert werden
                                          • Nukleotidsequenzen werden verwendet, um die Aminosäuresequenzen von Proteinen vorherzusagen
                                          • Die Genome vieler Organismen wurden vollständig sequenziert
                                          • Ausgewählte DNA-Segmente können in einem Reagenzglas durch eine Polymerase-Kettenreaktion kloniert werden
                                          • Zelluläre Proteine ​​können durch die Verwendung von Expressionsvektoren in großen Mengen hergestellt werden
                                          • Zusammenfassung
                                          • Die Beugung von Röntgenstrahlen durch Proteinkristalle kann die genaue Struktur eines Proteins aufdecken
                                          • Die Molekülstruktur kann auch mit Hilfe der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) bestimmt werden
                                          • Sequenzähnlichkeit kann Hinweise auf die Proteinfunktion liefern
                                          • Fusionsproteine ​​können verwendet werden, um die Proteinfunktion zu analysieren und Proteine ​​in lebenden Zellen zu verfolgen
                                          • Affinitätschromatographie und Immunpräzipitation ermöglichen die Identifizierung assoziierter Proteine
                                          • Protein-Protein-Wechselwirkungen können mithilfe des Zwei-Hybrid-Systems identifiziert werden
                                          • Phagen-Display-Methoden erkennen auch Proteininteraktionen
                                          • Proteininteraktionen können in Echtzeit mit Oberflächenplasmonenresonanz überwacht werden
                                          • DNA-Footprinting enthüllt die Stellen, an denen Proteine ​​an ein DNA-Molekül binden
                                          • Zusammenfassung
                                          • Der klassische Ansatz beginnt mit zufälliger Mutagenese
                                          • Genetische Screens identifizieren Mutanten, denen zelluläre Prozesse fehlen
                                          • Ein Komplementationstest zeigt, ob zwei Mutationen im gleichen oder in unterschiedlichen Genen liegen
                                          • Gene können durch Kopplungsanalyse lokalisiert werden
                                          • Die Suche nach Homologie kann helfen, die Funktion eines Gens vorherzusagen
                                          • Reportergene verraten, wann und wo ein Gen exprimiert wird
                                          • Microarrays überwachen die Expression von Tausenden von Genen gleichzeitig
                                          • Gezielte Mutationen können Genfunktion aufdecken
                                          • Zellen und Tiere mit mutierten Genen können auf Bestellung gefertigt werden
                                          • Das normale Gen in einer Zelle kann in Bakterien und einigen niederen Eukaryoten direkt durch ein gentechnisch verändertes mutiertes Gen ersetzt werden
                                          • Generierte Gene können verwendet werden, um spezifische dominante negative Mutationen in diploiden Organismen zu erzeugen
                                          • Gain-of-Function-Mutationen liefern Hinweise auf die Rolle der Gene in einer Zelle oder einem Organismus
                                          • Gene können umgestaltet werden, um Proteine ​​jeder gewünschten Sequenz zu produzieren
                                          • Generierte Gene können leicht in die Keimbahn vieler Tiere eingefügt werden
                                          • Gen-Targeting macht es möglich, transgene Mäuse zu produzieren, denen bestimmte Gene fehlen
                                          • Transgene Pflanzen sind sowohl für die Zellbiologie als auch für die Landwirtschaft wichtig
                                          • Große Sammlungen von markierten Knockouts bieten ein Werkzeug zur Untersuchung der Funktion jedes Gens in einem Organismus
                                          • Zusammenfassung
                                          • Allgemein
                                          • Isolieren von Zellen und Züchten in Kultur
                                          • Fraktionierung von Zellen
                                          • Isolierung, Klonierung und Sequenzierung von DNA
                                          • Analyse von Proteinstruktur und -funktion
                                          • Untersuchung der Genexpression und -funktion
                                          • Blick auf die Struktur von Zellen im Mikroskop
                                            • Das Lichtmikroskop kann Details im Abstand von 0,2 μm auflösen
                                            • Lebende Zellen werden in einem Phasenkontrast- oder einem Differential-Interferenz-Kontrast-Mikroskop klar gesehen
                                            • Bilder können durch elektronische Techniken verbessert und analysiert werden
                                            • Gewebe werden normalerweise fixiert und für die Mikroskopie geschnitten
                                            • Verschiedene Komponenten der Zelle können selektiv gefärbt werden
                                            • Spezifische Moleküle können in Zellen durch Fluoreszenzmikroskopie lokalisiert werden
                                            • Antikörper können zum Nachweis spezifischer Moleküle verwendet werden
                                            • Mit dem optischen Mikroskop ist die Abbildung komplexer dreidimensionaler Objekte möglich
                                            • Das konfokale Mikroskop erzeugt optische Schnitte, indem es unscharfes Licht ausschließt
                                            • Das Elektronenmikroskop löst die Feinstruktur der Zelle
                                            • Biologische Proben erfordern eine spezielle Vorbereitung für das Elektronenmikroskop
                                            • Spezifische Makromoleküle können durch Immunogold-Elektronenmikroskopie lokalisiert werden
                                            • Bilder von Oberflächen können durch Rasterelektronenmikroskopie gewonnen werden
                                            • Metal Shadowing ermöglicht die Untersuchung von Oberflächenmerkmalen mit hoher Auflösung durch Transmissionselektronenmikroskopie
                                            • Freeze-Fracture- und Freeze-Etch-Elektronenmikroskopie liefern Ansichten von Oberflächen innerhalb der Zelle
                                            • Negative Färbung und Kryoelektronenmikroskopie ermöglichen die Betrachtung von Makromolekülen mit hoher Auflösung
                                            • Mehrere Bilder können kombiniert werden, um die Auflösung zu erhöhen
                                            • Ansichten aus verschiedenen Richtungen können zu dreidimensionalen Rekonstruktionen kombiniert werden
                                            • Zusammenfassung
                                            • Sich schnell ändernde intrazelluläre Ionenkonzentrationen können mit lichtemittierenden Indikatoren gemessen werden
                                            • Es gibt mehrere Möglichkeiten, membranundurchlässige Moleküle in Zellen einzuführen
                                            • Die lichtinduzierte Aktivierung von �ged”-Vorläufermolekülen erleichtert Studien zur intrazellulären Dynamik
                                            • Grünes fluoreszierendes Protein kann verwendet werden, um einzelne Proteine ​​in lebenden Zellen und Organismen zu markieren
                                            • Licht kann verwendet werden, um mikroskopische Objekte zu manipulieren und sie abzubilden
                                            • Moleküle können mit Radioisotopen markiert werden
                                            • Radioisotope werden verwendet, um Moleküle in Zellen und Organismen zu verfolgen
                                            • Zusammenfassung
                                            • Allgemein
                                            • Blick auf die Struktur von Zellen im Mikroskop
                                            • Visualisierung von Molekülen in lebenden Zellen
                                            • Kapitel 10. Membranstruktur
                                              • Die Lipiddoppelschicht
                                                • Membranlipide sind amphipathische Moleküle, von denen die meisten spontan Doppelschichten bilden
                                                • Die Lipiddoppelschicht ist eine zweidimensionale Flüssigkeit
                                                • Die Fluidität einer Lipiddoppelschicht hängt von ihrer Zusammensetzung ab
                                                • Die Plasmamembran enthält Lipid-Rafts, die mit Sphingolipiden, Cholesterin und einigen Membranproteinen angereichert sind
                                                • Die Asymmetrie der Lipiddoppelschicht ist funktionell wichtig
                                                • Glykolipide finden sich auf der Oberfläche aller Plasmamembranen
                                                • Zusammenfassung
                                                • Membranproteine ​​können auf verschiedene Weise mit der Lipiddoppelschicht in Verbindung gebracht werden
                                                • In den meisten Transmembranproteinen durchquert die Polypeptidkette die Lipiddoppelschicht in einer α-helikalen Konformation
                                                • Einige β Fässer bilden große Transmembrankanäle
                                                • Viele Membranproteine ​​sind glykosyliert
                                                • Membranproteine ​​können in Waschmitteln solubilisiert und gereinigt werden
                                                • Die zytosolische Seite von Plasmamembranproteinen kann an roten Blutkörperchen-Geistern untersucht werden
                                                • Spectrin ist ein zytoskelettales Protein, das nicht kovalent mit der zytosolischen Seite der roten Blutkörperchenmembran assoziiert ist
                                                • Glycophorin breitet sich als einzelne α Helix . durch die Lipiddoppelschicht der roten Blutkörperchen aus
                                                • Band 3 des roten Blutkörperchens ist ein Multipass-Membranprotein, das den gekoppelten Transport von Anionen katalysiert
                                                • Bacteriorhodopsin ist eine Protonenpumpe, die die Lipiddoppelschicht als sieben α Helices . durchquert
                                                • Membranproteine ​​fungieren oft als große Komplexe
                                                • Viele Membranproteine ​​diffundieren in der Membranebene
                                                • Zellen können Proteine ​​und Lipide auf spezifische Domänen innerhalb einer Membran beschränken
                                                • Die Zelloberfläche ist mit Zuckerresten beschichtet
                                                • Zusammenfassung
                                                • Allgemein
                                                • Die Lipiddoppelschicht
                                                • Membranproteine
                                                • Prinzipien des Membrantransports
                                                  • Proteinfreie Lipiddoppelschichten sind für Ionen hochgradig undurchlässig
                                                  • Es gibt zwei Hauptklassen von Membrantransportproteinen: Träger und Kanäle
                                                  • Aktiver Transport wird durch Trägerproteine ​​vermittelt, die an eine Energiequelle gekoppelt sind
                                                  • Ionophore können als Werkzeuge verwendet werden, um die Durchlässigkeit von Membranen für bestimmte Ionen zu erhöhen
                                                  • Zusammenfassung
                                                  • Aktiver Transport kann durch Ionengradienten getrieben werden
                                                  • Na + -getriebene Trägerproteine ​​in der Plasmamembran regulieren den zytosolischen pH
                                                  • Eine asymmetrische Verteilung von Trägerproteinen in Epithelzellen liegt dem transzellulären Transport gelöster Stoffe zugrunde
                                                  • Die Plasmamembran Na + -K + Pumpe ist eine ATPase
                                                  • Einige Ca 2+ - und H + -Pumpen sind auch P-Typ-Transport-ATPasen
                                                  • Die Na + -K + -Pumpe wird benötigt, um das osmotische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten und das Zellvolumen zu stabilisieren
                                                  • Membrangebundene Enzyme, die ATP synthetisieren, sind umgekehrte Transport-ATPasen
                                                  • ABC-Transporter bilden die größte Familie von Membrantransportproteinen
                                                  • Zusammenfassung
                                                  • Ionenkanäle sind ionenselektiv und schwanken zwischen offenen und geschlossenen Zuständen
                                                  • Das Membranpotential in tierischen Zellen hängt hauptsächlich von K + -Leckkanälen und dem K + -Gradienten über die Plasmamembran ab
                                                  • Das Ruhepotential nimmt nur langsam ab, wenn die Na + -K + -Pumpe gestoppt wird
                                                  • Die dreidimensionale Struktur eines bakteriellen K + -Kanals zeigt, wie ein Ionenkanal funktionieren kann
                                                  • Die Funktion einer Nervenzelle hängt von ihrer länglichen Struktur ab
                                                  • Spannungsgesteuerte Kationenkanäle erzeugen Aktionspotentiale in elektrisch erregbaren Zellen
                                                  • Myelinisierung erhöht die Geschwindigkeit und Effizienz der Aktionspotentialausbreitung in Nervenzellen
                                                  • Patch-Clamp-Aufzeichnung zeigt an, dass einzelne Gated-Kanäle auf eine Alles-oder-Nichts-Art geöffnet werden
                                                  • Spannungsgesteuerte Kationenkanäle sind evolutionär und strukturell verwandt
                                                  • Transmittergesteuerte Ionenkanäle wandeln chemische Signale an chemischen Synapsen in elektrische um
                                                  • Chemische Synapsen können erregend oder hemmend sein
                                                  • Die Acetylcholinrezeptoren an der neuromuskulären Verbindungsstelle sind sendergesteuerte Kationenkanäle
                                                  • Transmittergesteuerte Ionenkanäle sind wichtige Angriffspunkte für psychoaktive Medikamente
                                                  • Die neuromuskuläre Übertragung beinhaltet die sequentielle Aktivierung von fünf verschiedenen Sätzen von Ionenkanälen
                                                  • Einzelne Neuronen sind komplexe Rechengeräte
                                                  • Neuronale Berechnung erfordert eine Kombination von mindestens drei Arten von K + -Kanälen
                                                  • Die Langzeitpotenzierung (LTP) im Hippocampus von Säugetieren hängt vom Ca 2+ -Eintrag durch NMDA-Rezeptorkanäle ab
                                                  • Zusammenfassung
                                                  • Allgemein
                                                  • Prinzipien des Membrantransports
                                                  • Trägerproteine ​​und aktiver Membrantransport
                                                  • Ionenkanäle und die elektrischen Eigenschaften von Membranen
                                                  • Die Kompartimentierung von Zellen
                                                    • Alle eukaryotischen Zellen haben den gleichen Grundsatz von membranumhüllten Organellen
                                                    • Die topologischen Beziehungen von Membran-umschlossenen Organellen können im Hinblick auf ihren evolutionären Ursprung interpretiert werden
                                                    • Proteine ​​können sich auf unterschiedliche Weise zwischen den Kompartimenten bewegen
                                                    • Signalsequenzen und Signalpatches leiten Proteine ​​an die richtige zelluläre Adresse
                                                    • Die meisten membranumhüllten Organellen können nicht von Grund auf neu konstruiert werden: Sie benötigen Informationen in der Organelle selbst
                                                    • Zusammenfassung
                                                    • Kernporenkomplexe perforieren die Kernhülle
                                                    • Kernlokalisationssignale leiten Kernproteine ​​zum Kern
                                                    • Nukleare Importrezeptoren binden nukleare Lokalisierungssignale und Nukleoporine
                                                    • Atomexport funktioniert wie Atomimport, aber umgekehrt
                                                    • Die Ran-GTPase treibt den gerichteten Transport durch nukleare Porenkomplexe
                                                    • Der Transport zwischen Nukleus und Cytosol kann durch Kontrolle des Zugangs zu den Transportmaschinen reguliert werden
                                                    • Die Kernhülle wird während der Mitose zerlegt
                                                    • Zusammenfassung
                                                    • Die Translokation in die mitochondriale Matrix hängt von einer Signalsequenz und Proteintranslokatoren ab
                                                    • Mitochondriale Vorläuferproteine ​​werden als ungefaltete Polypeptidketten importiert
                                                    • Mitochondriale Vorläuferproteine ​​werden an Kontaktstellen in die Matrix importiert, die die innere und äußere Membran verbinden
                                                    • ATP-Hydrolyse und ein H + Gradient werden verwendet, um den Proteinimport in die Mitochondrien zu fördern
                                                    • Wiederholte Zyklen der ATP-Hydrolyse durch mitochondriales Hsp70 vervollständigen den Importprozess
                                                    • Der Proteintransport in die innere Mitochondrienmembran und den Intermembranraum erfordert zwei Signalsequenzen
                                                    • Zwei Signalsequenzen sind erforderlich, um Proteine ​​zur Thylakoidmembran in Chloroplasten zu lenken
                                                    • Zusammenfassung
                                                    • Peroxisomen verwenden molekularen Sauerstoff und Wasserstoffperoxid, um oxidative Reaktionen durchzuführen
                                                    • Eine kurze Signalsequenz steuert den Import von Proteinen in Peroxisomen
                                                    • Zusammenfassung
                                                    • Membrangebundene Ribosomen definieren das raue ER
                                                    • Glattes ER ist in einigen spezialisierten Zellen reichlich vorhanden
                                                    • Raue und glatte Regionen von ER können durch Zentrifugation getrennt werden
                                                    • Signalsequenzen wurden erstmals in Proteinen entdeckt, die in das raue ER . importiert wurden
                                                    • Ein Signalerkennungspartikel (SRP) lenkt ER-Signalsequenzen zu einem spezifischen Rezeptor in der rauen ER-Membran
                                                    • Die Polypeptidkette passiert eine wässrige Pore im Translokator
                                                    • Die Translokation über die ER-Membran erfordert nicht immer eine kontinuierliche Verlängerung der Polypeptidkette
                                                    • Die ER-Signalsequenz wird nach der Translokation von den meisten löslichen Proteinen entfernt
                                                    • In Single-Pass-Transmembranproteinen verbleibt eine einzelne interne ER-Signalsequenz in der Lipiddoppelschicht als membranüberspannende α Helix
                                                    • Kombinationen von Start-Transfer- und Stop-Transfer-Signalen bestimmen die Topologie von Multipass-Transmembranproteinen
                                                    • Translozierte Polypeptidketten falten und sammeln sich im Lumen des rauen ER
                                                    • Die meisten Proteine, die im rauen ER synthetisiert werden, werden durch die Zugabe eines üblichen N-verknüpften Oligosaccharids glykosyliert
                                                    • Oligosaccharide werden als Tags verwendet, um den Zustand der Proteinfaltung zu markieren
                                                    • Falsch gefaltete Proteine ​​werden aus dem ER exportiert und im Cytosol abgebaut
                                                    • Fehlgefaltete Proteine ​​im ER aktivieren eine ungefaltete Proteinantwort
                                                    • Einige Membranproteine ​​erhalten einen kovalent gebundenen Glycosylphosphatidylinositol (GPI)-Anker
                                                    • Die meisten Membranlipid-Doppelschichten werden im ER . aufgebaut
                                                    • Phospholipid-Austauschproteine ​​helfen beim Transport von Phospholipiden vom ER zu Mitochondrien und Peroxisomen
                                                    • Zusammenfassung
                                                    • Allgemein
                                                    • Die Kompartimentierung von Zellen
                                                    • Der Transport von Molekülen zwischen Kern und Cytosol
                                                    • Der Transport von Proteinen in Mitochondrien und Chloroplasten
                                                    • Peroxisomen
                                                    • Das endoplasmatische Retikulum
                                                    • Die molekularen Mechanismen des Membrantransports und die Erhaltung der Kompartimentvielfalt
                                                      • Es gibt verschiedene Arten von beschichteten Vesikel
                                                      • Der Aufbau einer Clathrin-Beschichtung treibt die Vesikelbildung an
                                                      • Sowohl das Abschnüren als auch das Entcoaten beschichteter Vesikel sind geregelte Prozesse
                                                      • Nicht alle Transportvesikel sind kugelförmig
                                                      • Montage der monomeren GTPasen-Beschichtung
                                                      • SNARE-Proteine ​​und zielgerichtete GTPasen Leitfaden für den Membrantransport
                                                      • Interagierende SNAREs müssen auseinandergebrochen werden, bevor sie wieder funktionieren können
                                                      • Rab-Proteine ​​helfen, die Spezifität des Vesikel-Dockings sicherzustellen
                                                      • SNAREs können Membranfusion vermitteln
                                                      • Virale Fusionsproteine ​​und SNAREs können ähnliche Strategien verwenden
                                                      • Zusammenfassung
                                                      • Proteine ​​verlassen das ER in COPII-beschichteten Transportvesikeln
                                                      • Nur richtig gefaltete und zusammengesetzte Proteine ​​können das ER verlassen
                                                      • Der Transport von der Notaufnahme zum Golgi-Apparat wird durch vesikuläre Tubular Cluster vermittelt
                                                      • Der Retrieval-Pfad zur Notaufnahme verwendet Sortiersignale
                                                      • Viele Proteine ​​werden selektiv in den Kompartimenten zurückgehalten, in denen sie funktionieren
                                                      • Die Länge der Transmembranregion von Golgi-Enzymen bestimmt ihre Position in der Zelle
                                                      • Der Golgi-Apparat besteht aus einer geordneten Reihe von Fächern
                                                      • Oligosaccharidketten werden im Golgi-Apparat verarbeitet
                                                      • Proteoglykane werden im Golgi-Apparat zusammengebaut
                                                      • Was ist der Zweck der Glykosylierung?
                                                      • Die Golgi-Zisternen sind als eine Reihe von Verarbeitungskammern organisiert
                                                      • Der Transport durch den Golgi-Apparat kann durch vesikulären Transport oder zisternale Reifung erfolgen
                                                      • Matrixproteine ​​bilden ein dynamisches Gerüst, das hilft, den Apparat zu organisieren
                                                      • Zusammenfassung
                                                      • Lysosomen sind die Hauptorte der intrazellulären Verdauung
                                                      • Lysosomen sind heterogen
                                                      • Pflanzen- und Pilzvakuolen sind bemerkenswert vielseitige Lysosomen
                                                      • Mehrere Wege liefern Materialien an Lysosomen
                                                      • Ein Mannose-6-Phosphat-Rezeptor erkennt lysosomale Proteine ​​im Trans Golgi-Netzwerk
                                                      • Der M6P-Rezeptor-Shuttle zwischen spezifischen Membranen
                                                      • Ein Signalpatch in der Hydrolyase-Polypeptidkette liefert den Hinweis für die M6P-Addition
                                                      • Defekte der GlcNAc-Phosphotransferase verursachen beim Menschen eine lysosomale Speicherkrankheit
                                                      • Einige Lysosomen können einer Exozytose unterliegen
                                                      • Zusammenfassung
                                                      • Spezialisierte Phagozytosezellen können große Partikel aufnehmen
                                                      • Pinozytische Vesikel bilden sich aus beschichteten Grübchen in der Plasmamembran
                                                      • Nicht alle Pinozytose-Vesikel sind mit Clathrin beschichtet
                                                      • Zellen importieren ausgewählte extrazelluläre Makromoleküle durch Rezeptor-vermittelte Endocytose
                                                      • Endozytierte Materialien, die nicht aus Endosomen gewonnen werden, enden in Lysosomen
                                                      • Spezifische Proteine ​​werden aus frühen Endosomen entfernt und an die Plasmamembran zurückgegeben
                                                      • Auf dem Weg zu späten Endosomen bilden sich multivesikuläre Körper
                                                      • Makromoleküle können durch Transzytose über Epithelzellblätter übertragen werden
                                                      • Epithelzellen haben zwei verschiedene frühe endosomale Kompartimente, aber ein gemeinsames spätes endosomales Kompartiment
                                                      • Zusammenfassung
                                                      • Viele Proteine ​​und Lipide scheinen automatisch vom Golgi-Apparat zur Zelloberfläche transportiert zu werden
                                                      • Sekretorische Vesikel Knospe aus dem Trans Golgi-Netzwerk
                                                      • Proteine ​​werden bei der Bildung sekretorischer Vesikel häufig proteolytisch prozessiert
                                                      • Sekretorische Vesikel warten in der Nähe der Plasmamembran, bis sie signalisiert werden, ihren Inhalt freizugeben
                                                      • Regulierte Exozytose kann eine lokalisierte Reaktion der Plasmamembran und ihres zugrunde liegenden Zytoplasmas sein
                                                      • Bestandteile der sekretorischen Vesikelmembran werden schnell von der Plasmamembran entfernt
                                                      • Polarisierte Zellen lenken Proteine ​​aus dem Trans Golgi-Netzwerk zum entsprechenden Bereich der Plasmamembran
                                                      • Zytoplasmatische Sortiersignale leiten Membranproteine ​​selektiv zur basolateralen Plasmamembran
                                                      • Lipid-Rafts können die Sortierung von Glycosphingolipiden und GPI-verankerten Proteinen an die apikale Plasmamembran vermitteln
                                                      • Synaptische Vesikel können sich direkt aus endozytischen Vesikeln bilden
                                                      • Zusammenfassung
                                                      • Allgemein
                                                      • Die molekularen Mechanismen des Membrantransports und die Erhaltung der Kompartimentvielfalt
                                                      • Transport aus der Notaufnahme durch den Golgi-Apparat
                                                      • Transport vom Trans Golgi Netzwerk zu Lysosomen
                                                      • Transport von der Plasmamembran in die Zelle: Endozytose
                                                      • Transport von der Trans Golgi-Netzwerk zum Zelläußeren: Exozytose
                                                      • Das Mitochondrium
                                                        • Das Mitochondrium enthält eine äußere Membran, eine innere Membran und zwei innere Kompartimente
                                                        • Hochenergetische Elektronen werden über den Zitronensäurezyklus erzeugt
                                                        • Ein chemiosmotischer Prozess wandelt Oxidationsenergie in ATP . um
                                                        • Elektronen werden durch drei große respiratorische Enzymkomplexe von NADH auf Sauerstoff übertragen
                                                        • Während sich Elektronen entlang der Atmungskette bewegen, wird Energie als elektrochemischer Protonengradient durch die innere Membran gespeichert
                                                        • Wie der Protonengradient die ATP-Synthese antreibt
                                                        • Wie der Protonengradient den gekoppelten Transport durch die innere Membran steuert
                                                        • Protonengradienten produzieren das meiste ATP . der Zelle
                                                        • Mitochondrien behalten ein hohes ATP:ADP-Verhältnis in Zellen bei
                                                        • Ein großer negativer Wert von ΔG für die ATP-Hydrolyse macht ATP für die Zelle nützlich
                                                        • ATP-Synthase kann auch umgekehrt wirken, um ATP zu hydrolysieren und H + . zu pumpen
                                                        • Zusammenfassung
                                                        • Protonen sind ungewöhnlich leicht zu bewegen
                                                        • Das Redoxpotential ist ein Maß für die Elektronenaffinitäten
                                                        • Elektronentransfers setzen große Energiemengen frei
                                                        • Spektroskopische Methoden wurden verwendet, um viele Elektronenträger in der Atmungskette zu identifizieren
                                                        • Die Atmungskette umfasst drei große Enzymkomplexe, die in die innere Membran eingebettet sind
                                                        • Ein Eisen-Kupfer-Zentrum in Cytochromoxidase katalysiert effiziente O2 Die Ermäßigung
                                                        • Elektronentransfers werden durch zufällige Kollisionen in der inneren Mitochondrienmembran vermittelt
                                                        • Ein großer Abfall des Redoxpotentials bei jedem der drei respiratorischen Enzymkomplexe liefert die Energie für das H + Pumpen
                                                        • Der Mechanismus des H+-Pumpens wird bald in atomaren Details verstanden
                                                        • H + Ionophore entkoppeln den Elektronentransport von der ATP-Synthese
                                                        • Atemkontrolle schränkt normalerweise den Elektronenfluss durch die Kette ein
                                                        • Natürliche Entkoppler wandeln die Mitochondrien in braunem Fett in wärmeerzeugende Maschinen um
                                                        • Bakterien nutzen auch chemiosmotische Mechanismen, um Energie zu nutzen
                                                        • Zusammenfassung
                                                        • Der Chloroplast ist ein Mitglied der Plastidenfamilie der Organellen
                                                        • Chloroplasten ähneln Mitochondrien, haben aber ein zusätzliches Fach
                                                        • Chloroplasten fangen Energie aus Sonnenlicht ein und verwenden sie, um Kohlenstoff zu fixieren
                                                        • Die Kohlenstofffixierung wird durch Ribulose-Bisphosphat-Carboxylase katalysiert
                                                        • Für jedes CO . werden drei Moleküle ATP und zwei Moleküle NADPH verbraucht2 Molekül, das fixiert ist
                                                        • Die Kohlenstofffixierung in einigen Pflanzen ist kompartimentiert, um das Wachstum bei niedrigem CO .-Gehalt zu erleichtern2 Konzentrationen
                                                        • Photosynthese hängt von der Photochemie der Chlorophyllmoleküle ab
                                                        • Ein Photosystem besteht aus einem Reaktionszentrum plus einem Antennenkomplex
                                                        • In einem Reaktionszentrum erzeugt die von Chlorophyll eingefangene Lichtenergie aus einem schwachen einen starken Elektronendonor
                                                        • Nichtzyklische Photophosphorylierung produziert sowohl NADPH als auch ATP
                                                        • Chloroplasten können ATP durch zyklische Photophosphorylierung herstellen, ohne NADPH . zu bilden
                                                        • Photosysteme I und II haben verwandte Strukturen und ähneln auch bakteriellen Photosystemen
                                                        • Die Protonen-Motivkraft ist in Mitochondrien und Chloroplasten gleich
                                                        • Trägerproteine ​​in der inneren Chloroplastenmembran steuern den Metabolitenaustausch mit dem Cytosol
                                                        • Chloroplasten führen auch andere wichtige Biosynthesen durch
                                                        • Zusammenfassung
                                                        • Mitochondrien und Chloroplasten enthalten komplette genetische Systeme
                                                        • Wachstum und Teilung von Organellen bestimmen die Anzahl der Mitochondrien und Plastiden in einer Zelle
                                                        • Die Genome von Mitochondrien und Chloroplasten sind vielfältig
                                                        • Mitochondrien und Chloroplasten haben sich wahrscheinlich beide aus endosymbiotischen Bakterien entwickelt
                                                        • Mitochondriale Genome haben mehrere überraschende Eigenschaften
                                                        • Tierische Mitochondrien enthalten die einfachsten bekannten genetischen Systeme
                                                        • Einige Organellengene enthalten Introns
                                                        • Das Chloroplastengenom höherer Pflanzen enthält etwa 120 Gene
                                                        • Mitochondriale Gene werden durch einen nicht-Mendelschen Mechanismus vererbt
                                                        • Organellen-Gene werden in vielen Organismen mütterlicherseits vererbt
                                                        • Petite Mutanten in Hefen demonstrieren die überwältigende Bedeutung des Zellkerns für die mitochondriale Biogenese
                                                        • Mitochondrien und Plastiden enthalten gewebespezifische Proteine, die im Zellkern kodiert sind
                                                        • Mitochondrien importieren die meisten ihrer Lipide Chloroplasten machen das meiste aus ihren
                                                        • Warum haben Mitochondrien und Chloroplasten ihre eigenen genetischen Systeme?
                                                        • Zusammenfassung
                                                        • Die frühesten Zellen produzierten wahrscheinlich ATP durch Fermentation
                                                        • Elektronentransportketten ermöglichten es anaeroben Bakterien, nicht fermentierbare Moleküle als ihre Hauptenergiequelle zu nutzen
                                                        • Durch die Bereitstellung einer unerschöpflichen Quelle von Reduktionskraft überwanden photosynthetische Bakterien ein wichtiges evolutionäres Hindernis
                                                        • Die photosynthetischen Elektronentransportketten von Cyanobakterien produzierten atmosphärischen Sauerstoff und erlaubten neue Lebensformen
                                                        • Zusammenfassung
                                                        • Allgemein
                                                        • Das Mitochondrium
                                                        • Elektronentransportketten und ihre Protonenpumpen
                                                        • Chloroplasten und Photosynthese
                                                        • Die genetischen Systeme von Mitochondrien und Plastiden
                                                        • Die Evolution der Elektronentransportketten
                                                        • Allgemeine Prinzipien der Zellkommunikation
                                                          • Extrazelluläre Signalmoleküle binden an spezifische Rezeptoren
                                                          • Extrazelluläre Signalmoleküle können entweder über kurze oder lange Distanzen wirken
                                                          • Autokrine Signalisierung kann Entscheidungen von Gruppen identischer Zellen koordinieren
                                                          • Gap Junctions ermöglichen die gemeinsame Nutzung von Signalisierungsinformationen durch benachbarte Zellen
                                                          • Jede Zelle ist darauf programmiert, auf spezifische Kombinationen extrazellulärer Signalmoleküle zu reagieren
                                                          • Verschiedene Zellen können unterschiedlich auf dasselbe extrazelluläre Signalmolekül reagieren
                                                          • Die Konzentration eines Moleküls kann nur bei kurzer Lebensdauer des Moleküls schnell angepasst werden
                                                          • Stickoxidgassignale durch direkte Bindung an ein Enzym in der Zielzelle
                                                          • Nukleare Rezeptoren sind Liganden-aktivierte Gen-regulatorische Proteine
                                                          • Die drei größten Klassen von Zelloberflächenrezeptorproteinen sind Ionenkanal-gebundene, G-Protein-gebundene und Enzym-gebundene Rezeptoren
                                                          • Die meisten aktivierten Zelloberflächenrezeptoren leiten Signale über kleine Moleküle und ein Netzwerk von intrazellulären Signalproteinen weiter
                                                          • Einige intrazelluläre Signalproteine ​​wirken als molekulare Schalter
                                                          • Intrazelluläre Signalkomplexe verbessern die Geschwindigkeit, Effizienz und Spezifität der Reaktion
                                                          • Wechselwirkungen zwischen intrazellulären Signalproteinen werden durch modulare Bindungsdomänen vermittelt
                                                          • Zellen können abrupt auf eine allmählich zunehmende Konzentration eines extrazellulären Signals reagieren
                                                          • Eine Zelle kann sich an die Wirkung einiger Signale erinnern
                                                          • Zellen können ihre Empfindlichkeit an ein Signal anpassen
                                                          • Zusammenfassung
                                                          • Trimere G-Proteine ​​zerlegen, um Signale von G-Protein-verknüpften Rezeptoren weiterzuleiten
                                                          • Einige G-Proteine ​​signalisieren, indem sie die Produktion von zyklischem AMP . regulieren
                                                          • Cyclic-AMP-abhängige Proteinkinase (PKA) vermittelt die meisten Effekte von Cyclic AMP
                                                          • Proteinphosphatasen machen die Wirkung von PKA und anderen Proteinkinasen vorübergehend
                                                          • Einige G-Proteine ​​aktivieren den Inositol-Phospholipid-Signalweg durch die Aktivierung von Phospholipase C-β
                                                          • Ca 2+ fungiert als ubiquitärer intrazellulärer Messenger
                                                          • Die Frequenz von Ca 2+ -Oszillationen beeinflusst die Reaktion einer Zelle
                                                          • Ca 2+ /Calmodulin-abhängige Proteinkinasen (CaM-Kinasen) vermitteln viele der Wirkungen von Ca 2+ in tierischen Zellen
                                                          • Einige G-Proteine ​​regulieren direkt Ionenkanäle
                                                          • Geruch und Sehvermögen hängen von G-Protein-gebundenen Rezeptoren ab, die zyklische Nukleotid-gesteuerte Ionenkanäle regulieren
                                                          • Extrazelluläre Signale werden durch die Verwendung kleiner intrazellulärer Mediatoren und enzymatischer Kaskaden stark verstärkt
                                                          • Die Desensibilisierung von G-Protein-gebundenen Rezeptoren hängt von der Rezeptorphosphorylierung ab
                                                          • Zusammenfassung
                                                          • Aktivierte Rezeptor-Tyrosinkinasen phosphorylieren selbst
                                                          • Phosphorylierte Tyrosine dienen als Andockstellen für Proteine ​​mit SH2-Domänen
                                                          • Ras wird durch einen Guaninnukleotid-Austauschfaktor aktiviert
                                                          • Ras aktiviert eine nachgeschaltete Serin/Threonin-Phosphorylierungskaskade, die eine MAP-Kinase enthält
                                                          • PI 3-Kinase produziert Inositol-Phospholipid-Andockstellen in der Plasmamembran
                                                          • Der PI 3-Kinase/Proteinkinase B-Signalweg kann Zellen zum Überleben und Wachstum anregen
                                                          • Tyrosin-Kinase-assoziierte Rezeptoren hängen für ihre Aktivität von zytoplasmatischen Tyrosin-Kinasen ab
                                                          • Zytokinrezeptoren aktivieren den Jak-STAT-Signalweg und bieten einen schnellen Weg zum Zellkern
                                                          • Einige Protein-Tyrosin-Phosphatasen können als Zelloberflächenrezeptoren wirken
                                                          • Signalproteine ​​der TGF-β Superfamilie wirken durch Rezeptor-Serin/Threonin-Kinasen und Smads
                                                          • Rezeptor-Guanylyl-Cyclasen erzeugen direkt zyklisches GMP
                                                          • Bakterielle Chemotaxis hängt von einem Zweikomponenten-Signalweg ab, der durch Histidin-Kinase-assoziierte Rezeptoren aktiviert wird
                                                          • Zusammenfassung
                                                          • Die Rezeptorprotein-Notch wird durch Spaltung aktiviert
                                                          • Wnt-Proteine ​​binden an Frizzled-Rezeptoren und hemmen den Abbau von β-Catenin
                                                          • Hedgehog-Proteine ​​wirken durch einen Rezeptorkomplex aus Patched und Smoothened, die sich gegenseitig gegenüberstehen
                                                          • Mehrere stressige und proinflammatorische Reize wirken über einen NF-㮫-abhängigen Signalweg
                                                          • Zusammenfassung
                                                          • Vielzelligkeit und Zellkommunikation entwickelten sich unabhängig voneinander in Pflanzen und Tieren
                                                          • Rezeptor-Serin/Threonin-Kinasen als Zelloberflächenrezeptoren in Pflanzen
                                                          • Ethylen aktiviert einen Zweikomponenten-Signalweg
                                                          • Phytochromes erkennen rotes Licht und Cryptochromes erkennen blaues Licht
                                                          • Zusammenfassung
                                                          • Allgemein
                                                          • Allgemeine Prinzipien der Zellkommunikation
                                                          • Signalübertragung durch G-Protein-gebundene Zelloberflächenrezeptoren
                                                          • Signalübertragung durch enzymgebundene Zelloberflächenrezeptoren
                                                          • Signalwege, die von einer regulierten Proteolyse abhängen
                                                          • Signalisierung in Pflanzen
                                                          • Die Selbstorganisation und dynamische Struktur von Zytoskelett-Filamenten
                                                            • Jeder Typ von Zytoskelett-Filament besteht aus kleineren Proteinuntereinheiten
                                                            • Aus mehreren Protofilamenten gebildete Filamente haben vorteilhafte Eigenschaften
                                                            • Nukleation ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt bei der Bildung eines zytoskelettalen Polymers
                                                            • Die Tubulin- und Aktin-Untereinheiten bauen sich Kopf-an-Schwanz zusammen, wodurch polare Filamente entstehen
                                                            • Die beiden Enden eines Mikrotubulus und eines Aktinfilaments sind unterschiedlich und wachsen unterschiedlich schnell
                                                            • Filamentlauf und dynamische Instabilität sind Folgen der Nukleotidhydrolyse durch Tubulin und Actin
                                                            • Laufband und dynamische Instabilität erfordern Energie, sind aber nützlich
                                                            • Auch andere polymere Proteine ​​nutzen Nukleotidhydrolyse, um eine Konformationsänderung an Zellbewegungen zu koppeln
                                                            • Tubulin und Aktin wurden während der eukaryotischen Evolution hochkonserviert
                                                            • Die Struktur des Zwischenfilaments hängt von der seitlichen Bündelung und Verdrehung der gewickelten Spulen ab
                                                            • Zwischenfilamente verleihen tierischen Zellen mechanische Stabilität
                                                            • Die Filamentpolymerisation kann durch Medikamente verändert werden
                                                            • Zusammenfassung
                                                            • Mikrotubuli werden durch einen Proteinkomplex mit γ-Tubulin . nukleiert
                                                            • Mikrotubuli gehen vom Zentrosom in tierischen Zellen aus
                                                            • Aktinfilamente werden oft an der Plasmamembran nukleiert
                                                            • Die Filamentverlängerung wird durch Proteine ​​modifiziert, die an die freien Untereinheiten binden
                                                            • Proteine, die sich an den Seiten von Filamenten binden, können diese entweder stabilisieren oder destabilisieren
                                                            • Proteine, die mit Filamentenden interagieren, können die Filamentdynamik dramatisch verändern
                                                            • Filamente sind in Zellen in Strukturen höherer Ordnung organisiert
                                                            • Zwischenfilamente werden vernetzt und zu starken Arrays gebündelt
                                                            • Vernetzende Proteine ​​mit unterschiedlichen Eigenschaften organisieren unterschiedliche Anordnungen von Aktinfilamenten
                                                            • Abtrennende Proteine ​​regulieren die Länge und das kinetische Verhalten von Aktinfilamenten und Mikrotubuli
                                                            • Zytoskelett-Elemente können sich an der Plasmamembran anlagern
                                                            • Spezielle Bündel von Zytoskelett-Filamenten bilden starke Bindungen über die Plasmamembran: Fokalkontakte, Haftbänder und Desmosomen
                                                            • Extrazelluläre Signale können größere Zytoskelett-Umlagerungen induzieren
                                                            • Zusammenfassung
                                                            • Aktin-basierte Motorproteine ​​sind Mitglieder der Myosin-Superfamilie
                                                            • Es gibt zwei Arten von Mikrotubulus-Motorproteinen: Kinesine und Dyneine
                                                            • Die strukturelle Ähnlichkeit von Myosin und Kinesin weist auf einen gemeinsamen evolutionären Ursprung hin
                                                            • Motorproteine ​​erzeugen Kraft, indem sie die ATP-Hydrolyse an Konformationsänderungen koppeln
                                                            • Die Motorproteinkinetik ist an die Zellfunktionen angepasst
                                                            • Motorproteine ​​vermitteln den intrazellulären Transport von membranumschlossenen Organellen
                                                            • Motorproteinfunktion kann reguliert werden
                                                            • Die Muskelkontraktion hängt vom Gleiten der Myosin-II- und Aktin-Filamente ab
                                                            • Die Muskelkontraktion wird durch einen plötzlichen Anstieg der zytosolischen Ca 2+ -Konzentration eingeleitet
                                                            • Der Herzmuskel ist eine präzise konstruierte Maschine
                                                            • Zilien und Geißeln sind bewegliche Strukturen aus Mikrotubuli und Dyneinen
                                                            • Zusammenfassung
                                                            • Mechanismen der Zellpolarisation können in Hefezellen leicht analysiert werden
                                                            • Spezifische RNA-Moleküle werden vom Zytoskelett lokalisiert
                                                            • Viele Zellen können über ein festes Substrat kriechen
                                                            • Die Plasmamembran-Protrusion wird durch die Aktin-Polymerisation angetrieben
                                                            • Zelladhäsion und -traktion ermöglichen es den Zellen, sich selbst nach vorne zu ziehen
                                                            • Externe Signale können die Richtung der Zellmigration bestimmen
                                                            • Die komplexe morphologische Spezialisierung von Neuronen hängt vom Zytoskelett ab
                                                            • Zusammenfassung
                                                            • Allgemein
                                                            • Die Selbstorganisation und dynamische Struktur von Zytoskelett-Filamenten
                                                            • Wie Zellen ihre Zytoskelett-Filamente regulieren
                                                            • Molekulare Motoren
                                                            • Das Zytoskelett und das Zellverhalten
                                                            • Ein Überblick über den Zellzyklus
                                                              • Das Kontrollsystem des Zellzyklus ist bei allen Eukaryoten ähnlich
                                                              • Das Zellzyklus-Kontrollsystem kann in Hefen genetisch seziert werden
                                                              • Das Zellzyklus-Kontrollsystem kann biochemisch in Tierembryonen analysiert werden
                                                              • Das Zellzyklus-Kontrollsystem von Säugetieren kann in Kultur untersucht werden
                                                              • Die Zellzyklusprogression kann auf verschiedene Weise untersucht werden
                                                              • Zusammenfassung
                                                              • Das Zellzyklus-Kontrollsystem löst die wichtigsten Prozesse des Zellzyklus aus
                                                              • Das Kontrollsystem kann den Zellzyklus an bestimmten Kontrollpunkten stoppen
                                                              • Checkpoints funktionieren im Allgemeinen durch negative intrazelluläre Signale
                                                              • Das Zellzyklus-Kontrollsystem basiert auf zyklisch aktivierten Proteinkinasen
                                                              • Die Cdk-Aktivität kann sowohl durch inhibitorische Phosphorylierung als auch durch inhibitorische Proteine ​​unterdrückt werden
                                                              • Das Zellzyklus-Kontrollsystem hängt von der zyklischen Proteolyse ab
                                                              • Die Kontrolle des Zellzyklus hängt auch von der Transkriptionsregulation ab
                                                              • Zusammenfassung
                                                              • S-Phase-Cyclin-Cdk-Komplexe (S-Cdks) initiieren die DNA-Replikation einmal pro Zyklus
                                                              • Die Aktivierung von M-Phase-Cyclin-Cdk-Komplexen (M-Cdks) löst den Eintritt in die Mitose aus
                                                              • Der Eintritt in die Mitose wird durch unvollständige DNA-Replikation blockiert: Der DNA-Replikations-Checkpoint
                                                              • M-Cdk bereitet die duplizierten Chromosomen für die Trennung vor
                                                              • Schwesterchromatidtrennung wird durch Proteolyse ausgelöst
                                                              • Ungebundene Chromosomen blockieren die Schwester-Chromatid-Trennung: Der Kontrollpunkt der Spindelbefestigung
                                                              • Der Austritt aus der Mitose erfordert die Inaktivierung von M-Cdk
                                                              • Das G1 Phase ist ein Zustand stabiler CDK-Inaktivität
                                                              • Das Rb-Protein wirkt als Bremse bei Säugetier-G1 Zellen
                                                              • Die Zellzyklusprogression ist irgendwie mit dem Zellwachstum koordiniert
                                                              • Die Zellzyklusprogression wird durch DNA-Schäden und p53: DNA-Schadens-Checkpoints blockiert
                                                              • Zusammenfassung
                                                              • Apoptose wird durch eine intrazelluläre proteolytische Kaskade vermittelt
                                                              • Procaspasen werden durch Bindung an Adapterproteine ​​aktiviert
                                                              • Proteine ​​der Bcl-2-Familie und IAP-Proteine ​​sind die wichtigsten intrazellulären Regulatoren des Zelltodprogramms
                                                              • Zusammenfassung
                                                              • Mitogene stimulieren die Zellteilung
                                                              • Zellen können die Teilung verzögern, indem sie in einen spezialisierten, sich nicht teilenden Zustand eintreten
                                                              • Mitogene stimulieren G1-Cdk und G1/S-Cdk-Aktivitäten
                                                              • Abnormale Proliferationssignale verursachen Zellzyklusarrest oder Zelltod
                                                              • Menschliche Zellen haben eine eingebaute Beschränkung hinsichtlich der Häufigkeit, mit der sie sich teilen können
                                                              • Extrazelluläre Wachstumsfaktoren stimulieren das Zellwachstum
                                                              • Extrazelluläre Überlebensfaktoren unterdrücken die Apoptose
                                                              • Benachbarte Zellen konkurrieren um extrazelluläre Signalproteine
                                                              • Viele Arten normaler tierischer Zellen benötigen eine Verankerung, um zu wachsen und sich zu vermehren
                                                              • Einige extrazelluläre Signalproteine ​​hemmen das Zellwachstum, die Zellteilung und das Überleben
                                                              • Aufwendig regulierte Muster der Zellteilung erzeugen und erhalten die Körperform
                                                              • Zusammenfassung
                                                              • Allgemein
                                                              • Ein Überblick über den Zellzyklus
                                                              • Komponenten des Zellzyklus-Kontrollsystems
                                                              • Intrazelluläre Kontrolle von Zellzyklusereignissen
                                                              • Programmierter Zelltod (Apoptose)
                                                              • Extrazelluläre Kontrolle von Zellteilung, Zellwachstum und Apoptose
                                                              • Ein Überblick über die M-Phase
                                                                • Cohesine und Condensine helfen bei der Konfiguration replizierter Chromosomen für die Segregation
                                                                • Zytoskelett-Maschinen führen sowohl Mitose als auch Zytokinese durch
                                                                • Zwei Mechanismen tragen dazu bei, dass die Mitose immer der Zytokinese vorausgeht
                                                                • M-Phase in tierischen Zellen hängt von der Zentrosom-Duplikation in der vorhergehenden Interphase ab
                                                                • Die M-Phase ist traditionell in sechs Phasen unterteilt
                                                                • Zusammenfassung
                                                                • Die Instabilität der Mikrotubuli nimmt in der M-Phase stark zu
                                                                • Wechselwirkungen zwischen entgegengesetzten Motorproteinen und Mikrotubuli entgegengesetzter Polarität treiben die Spindelanordnung an
                                                                • Kinetochore binden Chromosomen an die mitotische Spindel
                                                                • Mikrotubuli sind in der Metaphase-Spindel hochdynamisch
                                                                • Funktionelle bipolare Spindeln können sich in Zellen ohne Zentrosomen um Chromosomen herum anordnen
                                                                • Anaphase wird verzögert, bis alle Chromosomen auf der Metaphase-Platte positioniert sind
                                                                • Schwester-Chromatiden trennen sich plötzlich bei Anaphase
                                                                • Kinetochore-Mikrotubuli zerfallen an beiden Enden während der Anaphase A
                                                                • Sowohl Druck- als auch Zugkräfte tragen zur Anaphase B bei
                                                                • In der Telophase bildet sich die Kernhülle um einzelne Chromosomen neu
                                                                • Zusammenfassung
                                                                • Die Mikrotubuli der mitotischen Spindel bestimmen die Ebene der tierischen Zellteilung
                                                                • Einige Zellen positionieren ihre Spindel neu, um sich asymmetrisch zu teilen
                                                                • Aktin und Myosin II im kontraktilen Ring erzeugen die Kraft für die Zytokinese
                                                                • Membran-umschlossene Organellen müssen während der Zytokinese auf Tochterzellen verteilt werden
                                                                • Mitose kann ohne Zytokinese auftreten
                                                                • Der Phragmoplast leitet die Zytokinese in höheren Pflanzen
                                                                • Die ausgeklügelte M-Phase höherer Organismen entwickelte sich allmählich aus prokaryotischen Spaltungsmechanismen
                                                                • Zusammenfassung
                                                                • Allgemein
                                                                • Ein Überblick über die M-Phase
                                                                • Mitose
                                                                • Zytokinese
                                                                • Kapitel 19. Zellverbindungen, Zelladhäsion und die extrazelluläre Matrix
                                                                  • Zellverbindungen
                                                                    • Okkludierende Junctions bilden eine selektive Permeabilitätsbarriere über Epithelzellschichten
                                                                    • Ankerstellen verbinden das Zytoskelett einer Zelle entweder mit dem Zytoskelett ihrer Nachbarn oder mit der extrazellulären Matrix
                                                                    • Adherens Junctions verbinden Bündel von Aktinfilamenten von Zelle zu Zelle
                                                                    • Desmosomen verbinden Zwischenfilamente von Zelle zu Zelle
                                                                    • Von Integrinen gebildete Ankerverbindungen binden Zellen an die extrazelluläre Matrix: Fokale Adhäsionen und Hemidesmosomen
                                                                    • Gap Junctions ermöglichen es kleinen Molekülen, direkt von Zelle zu Zelle zu gelangen
                                                                    • Ein Gap-Junction-Connexon besteht aus sechs Transmembran-Connexin-Untereinheiten
                                                                    • Gap Junctions haben vielfältige Funktionen
                                                                    • Die Permeabilität von Gap Junctions kann reguliert werden
                                                                    • In Pflanzen erfüllen Plasmodesmata viele der gleichen Funktionen wie Gap Junctions
                                                                    • Zusammenfassung
                                                                    • Tierische Zellen können sich entweder an Ort und Stelle oder nach ihrer Migration zu Geweben zusammensetzen
                                                                    • Dissoziierte Wirbeltierzellen können sich durch selektive Zell-Zell-Adhäsion zu organisiertem Gewebe wieder zusammensetzen
                                                                    • Cadherine vermitteln Ca 2+ -abhängige Zell-Zell-Adhäsion
                                                                    • Cadherins spielen eine entscheidende Rolle in der Entwicklung
                                                                    • Cadherine vermitteln die Zell-Zell-Adhäsion durch einen homophilen Mechanismus
                                                                    • Cadherine sind durch Catenins mit dem Aktin-Zytoskelett verbunden
                                                                    • Selectine vermitteln vorübergehende Zell-Zell-Adhäsionen im Blutkreislauf
                                                                    • Mitglieder der Immunglobulin-Superfamilie von Proteinen vermitteln Ca 2+ -unabhängige Zell-Zell-Adhäsion
                                                                    • Mehrere Arten von Zelloberflächenmolekülen wirken parallel zur Vermittlung der selektiven Zell-Zell-Adhäsion
                                                                    • Nicht-junktionale Kontakte können Zell-Zell-Adhäsionen auslösen, die die Junction-Kontakte dann ausrichten und stabilisieren
                                                                    • Zusammenfassung
                                                                    • Die extrazelluläre Matrix wird von den Zellen in ihr hergestellt und ausgerichtet
                                                                    • Glykosaminoglykan (GAG)-Ketten nehmen große Mengen an Platz ein und bilden hydratisierte Gele
                                                                    • Hyaluronsäure soll die Zellmigration während der Gewebemorphogenese und -reparatur erleichtern
                                                                    • Proteoglykane bestehen aus GAG-Ketten, die kovalent an ein Kernprotein gebunden sind
                                                                    • Proteoglykane können die Aktivitäten von sezernierten Proteinen regulieren
                                                                    • GAG-Ketten können in der extrazellulären Matrix hoch organisiert sein
                                                                    • Zelloberflächen-Proteoglykane wirken als Co-Rezeptoren
                                                                    • Kollagene sind die Hauptproteine ​​der extrazellulären Matrix
                                                                    • Kollagene werden mit einer nichthelikalen Verlängerung an jedem Ende sezerniert
                                                                    • Nach der Sekretion werden fibrilläre Prokollagenmoleküle zu Kollagenmolekülen gespalten, die sich zu Fibrillen zusammenfügen
                                                                    • Fibrillen-assoziierte Kollagene helfen bei der Organisation der Fibrillen
                                                                    • Zellen helfen bei der Organisation der Kollagenfibrillen, die sie sezernieren, indem sie Spannung auf die Matrix ausüben
                                                                    • Elastin verleiht Geweben ihre Elastizität
                                                                    • Fibronectin ist ein extrazelluläres Protein, das den Zellen hilft, sich an die Matrix zu binden
                                                                    • Fibronectin existiert sowohl in löslicher als auch in fibrillärer Form
                                                                    • Intrazelluläre Aktinfilamente regulieren den Aufbau extrazellulärer Fibronektinfibrillen
                                                                    • Glykoproteine ​​in der Matrix Hilfe zur Zellmigration
                                                                    • Basale Laminae bestehen hauptsächlich aus Kollagen Typ IV, Laminin, Nidogen und einem Heparansulfat-Proteoglykan
                                                                    • Basale Laminae erfüllen vielfältige Funktionen
                                                                    • Die extrazelluläre Matrix kann die Zellform, das Zellüberleben und die Zellproliferation beeinflussen
                                                                    • Der kontrollierte Abbau von Matrixkomponenten hilft Zellen bei der Migration
                                                                    • Zusammenfassung
                                                                    • Integrine sind Transmembran-Heterodimere
                                                                    • Integrine müssen mit dem Zytoskelett interagieren, um Zellen an die extrazelluläre Matrix zu binden
                                                                    • Zellen können die Aktivität ihrer Integrine regulieren
                                                                    • Integrine aktivieren intrazelluläre Signalwege
                                                                    • Zusammenfassung
                                                                    • Die Zusammensetzung der Zellwand hängt vom Zelltyp ab
                                                                    • Die Zugfestigkeit der Zellwand ermöglicht es Pflanzenzellen, Turgordruck zu entwickeln
                                                                    • Die primäre Zellwand besteht aus Zellulose-Mikrofibrillen, die mit einem Netzwerk aus pektischen Polysacchariden verwoben sind
                                                                    • Mikrotubuli orientieren die Zellwandablagerung
                                                                    • Zusammenfassung
                                                                    • Allgemein
                                                                    • Zellverbindungen
                                                                    • Zell-Zell-Adhäsion
                                                                    • Die extrazelluläre Matrix der Tiere
                                                                    • Integrine
                                                                    • Die Pflanzenzellwand
                                                                    • Die Vorteile von Sex
                                                                      • Bei mehrzelligen Tieren und den meisten Pflanzen ist die diploide Phase komplex und lang, die haploide einfach und flüchtig
                                                                      • Die sexuelle Fortpflanzung verschafft Organismen in einer unvorhersehbar variablen Umgebung einen Wettbewerbsvorteil
                                                                      • Zusammenfassung
                                                                      • Dupliziertes homologes Chromosomenpaar während der Meiose
                                                                      • Gameten werden von zwei meiotischen Zellteilungen produziert
                                                                      • Genetische Neusortierung wird durch Crossing-over zwischen homologen Nicht-Schwester-Chromatiden verbessert
                                                                      • Chiasmata spielen eine wichtige Rolle bei der Chromosomensegregation bei Meiose
                                                                      • Die Paarung der Geschlechtschromosomen stellt sicher, dass sie sich auch trennen
                                                                      • Meiotische Chromosomenpaarung gipfelt in der Bildung des synaptonemalen Komplexes
                                                                      • Rekombinationsknoten markieren die Orte der genetischen Rekombination
                                                                      • Genetische Karten zeigen bevorzugte Standorte für Crossovers
                                                                      • Meiose endet mit zwei aufeinanderfolgenden Zellteilungen ohne DNA-Replikation
                                                                      • Zusammenfassung
                                                                      • Primordiale Keimzellen wandern in die sich entwickelnde Gonade ein
                                                                      • Das Sry-Gen auf dem Y-Chromosom kann einen weiblichen Embryo umleiten, um ein Mann zu werden
                                                                      • Zusammenfassung
                                                                      • Ein Ei ist hochspezialisiert für die unabhängige Entwicklung, mit großen Nährstoffreserven und einem aufwendigen Fell
                                                                      • Eier entwickeln sich in Etappen
                                                                      • Eizellen verwenden spezielle Mechanismen, um zu ihrer Größe zu wachsen
                                                                      • Zusammenfassung
                                                                      • Spermien sind hochgradig angepasst, um ihre DNA an ein Ei zu liefern
                                                                      • Bei den meisten Säugetieren werden kontinuierlich Spermien produziert
                                                                      • Zusammenfassung
                                                                      • Speziesspezifische Bindung an die Zona Pellucida induziert eine Akrosomreaktion des Spermas
                                                                      • Die kortikale Eizellreaktion trägt dazu bei, dass nur ein Spermium das Ei befruchtet
                                                                      • Der Mechanismus der Sperma-𠅎i-Fusion ist noch unbekannt
                                                                      • Das Sperma bietet ein Zentriol für die Zygote
                                                                      • Zusammenfassung
                                                                      • Allgemein
                                                                      • Die Vorteile von Sex
                                                                      • Meiose
                                                                      • Primordiale Keimzellen und Geschlechtsbestimmung bei Säugetieren
                                                                      • Eier
                                                                      • Sperma
                                                                      • Düngung
                                                                      • Universelle Mechanismen der Tierentwicklung
                                                                        • Tiere teilen einige grundlegende anatomische Merkmale
                                                                        • Vielzellige Tiere sind mit Proteinen angereichert, die Zellinteraktionen und Genregulation vermitteln
                                                                        • Regulatorische DNA definiert das Entwicklungsprogramm
                                                                        • Manipulation des Embryos enthüllt die Wechselwirkungen zwischen seinen Zellen
                                                                        • Studien an mutierten Tieren identifizieren die Gene, die Entwicklungsprozesse kontrollieren
                                                                        • Eine Zelle trifft Entwicklungsentscheidungen lange bevor sie eine sichtbare Veränderung zeigt
                                                                        • Zellen haben sich an Positionswerte erinnert, die ihre Position im Körper widerspiegeln
                                                                        • Schwesterzellen können durch eine asymmetrische Zellteilung anders geboren werden
                                                                        • Induktive Interaktionen können geordnete Unterschiede zwischen anfänglich identischen Zellen erzeugen
                                                                        • Morphogene sind weitreichende Induktoren mit abgestufter Wirkung
                                                                        • Extrazelluläre Inhibitoren von Signalmolekülen gestalten die Reaktion auf den Induktor
                                                                        • Zellintrinsische Programme bestimmen oft den zeitlichen Verlauf ihrer Entwicklung
                                                                        • Anfängliche Muster werden in kleinen Zellfeldern etabliert und durch sequentielle Induktion verfeinert, während der Embryo wächst
                                                                        • Zusammenfassung
                                                                        • Caenorhabditis elegans ist anatomisch einfach
                                                                        • Zellschicksale in sich entwickelnden Nematoden sind fast perfekt vorhersehbar
                                                                        • Produkte von Genen mit mütterlicher Wirkung organisieren die asymmetrische Teilung des Eies
                                                                        • Durch Zell-Zell-Interaktionen werden zunehmend komplexere Muster erzeugt
                                                                        • Mikrochirurgie und Genetik enthüllen die Logik des Klonens und Sequenzierens von entwicklungskontrollierten Genen und enthüllen ihre molekularen Mechanismen
                                                                        • Zellen ändern sich im Laufe der Zeit in ihrer Reaktion auf Entwicklungssignale
                                                                        • Heterochrone Gene steuern das Timing der Entwicklung
                                                                        • Zellen zählen Zellteilungen nicht beim Timing ihrer internen Programme
                                                                        • Ausgewählte Zellen sterben im Rahmen des Entwicklungsprogramms durch Apoptose
                                                                        • Zusammenfassung
                                                                        • Der Insektenkörper ist aus einer Reihe von segmentalen Einheiten aufgebaut
                                                                        • Drosophila beginnt seine Entwicklung als Syncytium
                                                                        • Genetische Screens definieren Gengruppen, die für spezifische Aspekte der frühen Musterbildung erforderlich sind
                                                                        • Interaktionen der Eizelle mit ihrer Umgebung definieren die Achsen des Embryos: die Rolle der Eier-Polaritäts-Gene
                                                                        • Die dorsoventralen Signalgene erzeugen einen Gradienten eines nuklearen Genregulationsproteins
                                                                        • Dpp und Sog richten einen sekundären Morphogengradienten ein, um das Muster des dorsalen Teils des Embryos zu verfeinern
                                                                        • Die dorsoventrale Achse des Insekts entspricht der ventrodorsalen Achse der Wirbeltiere
                                                                        • Drei Klassen von Segmentierungsgenen verfeinern das anterior-posteriore maternale Muster und unterteilen den Embryo
                                                                        • Die lokalisierte Expression von Segmentierungsgenen wird durch eine Hierarchie von Positionssignalen reguliert
                                                                        • Die modulare Natur der regulatorischen DNA ermöglicht es den Genen, mehrere unabhängig voneinander gesteuerte Funktionen zu haben
                                                                        • Eier-Polarität, Lücke und Paarregel-Gene erzeugen ein vorübergehendes Muster, das von anderen Genen erinnert wird
                                                                        • Zusammenfassung
                                                                        • Der HOX-Code gibt anterior-posterior-Unterschiede an
                                                                        • Homöotische Selektorgene kodieren für DNA-bindende Proteine, die mit anderen Gen-regulierenden Proteinen interagieren
                                                                        • Die homöotischen Selektorgene werden sequenziell entsprechend ihrer Reihenfolge im Hox-Komplex exprimiert
                                                                        • Der Hox-Komplex enthält eine permanente Aufzeichnung von Positionsinformationen
                                                                        • Die anteroposteriore Achse wird auch bei Wirbeltieren durch Hox-Selektor-Gene gesteuert
                                                                        • Zusammenfassung
                                                                        • Bedingte und induzierte somatische Mutationen ermöglichen die Analyse von Genfunktionen spät in der 𠂎ntwicklung
                                                                        • Körperteile der erwachsenen Fliege entwickeln sich aus den Imaginalscheiben
                                                                        • Homöotische Selektorgene sind essentiell für das Gedächtnis von Positionsinformationen in imaginalen Bandscheibenzellen
                                                                        • Bestimmte regulatorische Gene definieren die Zellen, die ein Anhängsel bilden werden
                                                                        • Die Insektenflügelscheibe ist in Fächer unterteilt
                                                                        • Vier bekannte Signalwege bilden zusammen die Flügelscheibe: Flügellos, Igel, Dpp und Kerbe
                                                                        • Die Größe jedes Kompartiments wird durch Wechselwirkungen zwischen seinen Zellen reguliert
                                                                        • Ähnliche Mechanismen formen die Gliedmaßen von Wirbeltieren
                                                                        • Lokalisierte Expression spezifischer Klassen von Gen-regulatorischen Proteinen lässt Zelldifferenzierung ahnen
                                                                        • Laterale Hemmung hebt sensorische Mutterzellen innerhalb proneuraler Cluster heraus
                                                                        • Laterale Hemmung treibt die Nachkommen der sensorischen Mutterzelle in verschiedene Endschicksale
                                                                        • Planare Polarität asymmetrischer Teilungen wird durch Signalisierung über den Rezeptor Frizzled . gesteuert
                                                                        • Laterale Hemmung und asymmetrische Teilung regulieren die Entstehung von Neuronen im ganzen Körper
                                                                        • Notch-Signalgebung reguliert das feinkörnige Muster differenzierter Zelltypen in vielen verschiedenen Geweben
                                                                        • Einige wichtige regulatorische Gene definieren einen Zelltyp, andere können das Programm zur Bildung eines ganzen Organs aktivieren
                                                                        • Zusammenfassung
                                                                        • Die Polarität des Amphibienembryos hängt von der Polarität des Eies ab
                                                                        • Spaltung produziert viele Zellen aus einer
                                                                        • Gastrulation verwandelt einen hohlen Zellball in eine dreischichtige Struktur mit einem primitiven Darm
                                                                        • Die Bewegungen der Gastrulation sind genau vorhersehbar
                                                                        • Chemische Signale lösen die mechanischen Prozesse aus
                                                                        • Aktive Veränderungen der Zellpackung stellen eine treibende Kraft für die Gastrulation dar
                                                                        • Das Ändern von Mustern von Zelladhäsionsmolekülen zwingt Zellen in neue Anordnungen
                                                                        • Die Chorda dehnt sich aus, während sich die Neuralplatte zum Neuralrohr aufrollt
                                                                        • Ein Genexpressionsoszillator kontrolliert die Segmentierung des Mesoderms in Somiten
                                                                        • Embryonales Gewebe wird von wandernden Zellen auf streng kontrollierte Weise befallen
                                                                        • Die Verteilung von Migrantenzellen hängt von Überlebensfaktoren und Orientierungshinweisen ab
                                                                        • Links-Rechts-Asymmetrie des Wirbelkörpers leitet sich von der molekularen Asymmetrie im frühen Embryo ab
                                                                        • Zusammenfassung
                                                                        • Die Entwicklung von Säugetieren beginnt mit einer spezialisierten Präambel
                                                                        • Der frühe Säugetierembryo ist hochgradig regulativ
                                                                        • Totipotente embryonale Stammzellen können aus einem Säugetierembryo gewonnen werden
                                                                        • Wechselwirkungen zwischen Epithel und Mesenchym erzeugen verzweigte Röhrenstrukturen
                                                                        • Zusammenfassung
                                                                        • Neuronen werden je nach Zeit und Ort, an dem sie geboren werden, unterschiedliche Charaktere zugewiesen
                                                                        • Der Charakter, der einem Neuron bei seiner Geburt zugewiesen wird, bestimmt die Verbindungen, die es bilden wird
                                                                        • Jedes Axon oder Dendrit dehnt sich durch einen Wachstumskegel an seiner Spitze aus
                                                                        • Der Wachstumskegel steuert den sich entwickelnden Neurit auf einem genau definierten Weg in vivo
                                                                        • Wachstumskegel können ihre Empfindlichkeit auf Reisen verändern
                                                                        • Zielgewebe setzen neurotrophe Faktoren frei, die das Wachstum und das Überleben von Nervenzellen steuern
                                                                        • Neuronale Spezifität leitet die Bildung geordneter neuronaler Karten
                                                                        • Axone aus verschiedenen Regionen der Netzhaut reagieren unterschiedlich auf einen Gradienten abstoßender Moleküle im Tectum
                                                                        • Diffuse Muster synaptischer Verbindungen werden durch aktivitätsabhängige Umgestaltung geschärft
                                                                        • Erfahrung formt das Muster synaptischer Verbindungen im Gehirn
                                                                        • Die Remodellierung des Erwachsenengedächtnisses und der entwicklungsbezogenen Synapse kann von ähnlichen Mechanismen abhängen
                                                                        • Zusammenfassung
                                                                        • Arabidopsis dient als Modellorganismus für die molekulare Pflanzengenetik
                                                                        • Die Arabidopsis Genom ist reich an Entwicklungskontrollgenen
                                                                        • Die embryonale Entwicklung beginnt mit der Etablierung einer Root-Shoot-Achse und endet dann im Samen
                                                                        • Die Teile einer Pflanze werden sequentiell von Meristems erzeugt
                                                                        • Entwicklung des Sämlings hängt von Umweltsignalen ab
                                                                        • Die Gestaltung jeder neuen Struktur hängt von einer orientierten Zellteilung und -expansion ab
                                                                        • Jedes Pflanzenmodul wächst aus einem mikroskopischen Satz Primordien in einem Meristem
                                                                        • Zellsignalisierung erhält das Meristem
                                                                        • Regulatorische Mutationen können die Pflanzentopologie verändern, indem sie das Zellverhalten im Meristem verändern
                                                                        • Langfristige hormonelle Signale koordinieren Entwicklungsereignisse in separaten Teilen der Pflanze
                                                                        • Homöotische Selektorgene bestimmen die Teile einer Blume
                                                                        • Zusammenfassung
                                                                        • Allgemein
                                                                        • Universelle Mechanismen der Tierentwicklung
                                                                        • Caenorhabditis elegans: Entwicklung aus Sicht der einzelnen Zelle
                                                                        • Drosophila und die molekulare Genetik der Musterbildung: Genesis of the Body Plan
                                                                        • Homöotische Selektorgene und die Musterung der anteroposterioren Achse
                                                                        • Organogenese und die Musterbildung von Anhängseln
                                                                        • Zellbewegung und die Formung des Wirbelkörpers
                                                                        • Die Maus
                                                                        • Neuronale Entwicklung
                                                                        • Anlagenentwicklung
                                                                        • Epidermis und ihre Erneuerung durch Stammzellen
                                                                          • Epidermiszellen bilden eine mehrschichtige wasserdichte Barriere
                                                                          • Differenzierende Epidermiszellen synthetisieren eine Sequenz verschiedener Keratine, während sie reifen
                                                                          • Die Epidermis wird durch Stammzellen erneuert, die in ihrer Basalschicht liegen
                                                                          • Die beiden Töchter einer Stammzelle müssen nicht immer verschieden sein
                                                                          • Die Basalschicht enthält sowohl Stammzellen als auch Transit-amplifizierende Zellen
                                                                          • Die Erneuerung der Epidermis wird von vielen interagierenden Signalen gesteuert
                                                                          • Die Brustdrüse durchläuft Zyklen der Entwicklung und Regression
                                                                          • Zusammenfassung
                                                                          • Olfaktorische sensorische Neuronen werden ständig ersetzt
                                                                          • Auditive Haarzellen müssen ein Leben lang halten
                                                                          • Die meisten permanenten Zellen erneuern ihre Teile: die Photorezeptorzellen der Netzhaut
                                                                          • Zusammenfassung
                                                                          • Benachbarte Zelltypen kooperieren in den Alveolen der Lunge
                                                                          • Becherzellen, Flimmerzellen und Makrophagen arbeiten zusammen, um die Atemwege sauber zu halten
                                                                          • Die Dünndarmschleimhaut erneuert sich schneller als jedes andere Gewebe
                                                                          • Komponenten des Wnt-Signalwegs sind erforderlich, um die Darmstammzellpopulation zu erhalten
                                                                          • Die Leber fungiert als Schnittstelle zwischen Verdauungstrakt und Blut
                                                                          • Der Verlust von Leberzellen stimuliert die Proliferation der Leberzellen
                                                                          • Zusammenfassung
                                                                          • Endothelzellen kleiden alle Blutgefäße aus
                                                                          • Neue Endothelzellen werden durch einfache Duplikation bestehender Endothelzellen erzeugt
                                                                          • Neue Kapillaren bilden sich durch Keimen
                                                                          • Die Angiogenese wird durch Faktoren gesteuert, die vom umgebenden Gewebe freigesetzt werden
                                                                          • Zusammenfassung
                                                                          • Die drei Hauptkategorien der weißen Blutkörperchen: Granulozyten, Monozyten und Lymphozyten
                                                                          • Die Produktion jeder Art von Blutkörperchen im Knochenmark wird individuell gesteuert
                                                                          • Knochenmark enthält hämopoetische Stammzellen
                                                                          • Eine multipotente Stammzelle lässt alle Klassen von Blutzellen entstehen
                                                                          • Engagement ist ein schrittweiser Prozess
                                                                          • Die Zahl der spezialisierten Blutzellen wird durch Teilungen der gebundenen Vorläuferzellen verstärkt
                                                                          • Stammzellen sind auf Kontaktsignale von Stromazellen angewiesen
                                                                          • Faktoren, die die Hämopoese regulieren, können in Kultur analysiert werden
                                                                          • Erythropoese ist abhängig vom Hormon Erythropoietin
                                                                          • Mehrere CSFs beeinflussen die Produktion von Neutrophilen und Makrophagen
                                                                          • Das Verhalten einer hämopoetischen Zelle hängt teilweise vom Zufall ab
                                                                          • Die Regulierung des Zellüberlebens ist genauso wichtig wie die Regulierung der Zellproliferation
                                                                          • Zusammenfassung
                                                                          • Neue Skelettmuskelfasern bilden sich durch die Fusion von Myoblasten
                                                                          • Muskelzellen können ihre Eigenschaften variieren, indem sie die enthaltenen Proteinisoformen ändern
                                                                          • Skelettmuskelfasern sezernieren Myostatin, um ihr eigenes Wachstum zu begrenzen
                                                                          • Einige Myoblasten bleiben beim Erwachsenen als ruhende Stammzellen bestehen
                                                                          • Zusammenfassung
                                                                          • Fibroblasten ändern ihren Charakter als Reaktion auf chemische Signale
                                                                          • Die extrazelluläre Matrix kann die Differenzierung von Bindegewebszellen beeinflussen, indem sie die Zellform und -befestigung beeinflusst
                                                                          • Aus Fibroblasten können sich Fettzellen entwickeln
                                                                          • Von Fettzellen sezerniertes Leptin liefert negatives Feedback, um das Essen zu hemmen
                                                                          • Knochen wird durch die Zellen in ihm ständig umgebaut
                                                                          • Osteoblasten sezernieren Knochenmatrix, während Osteoklasten sie erodieren
                                                                          • Während der Entwicklung wird Knorpel von Osteoklasten abgetragen, um Platz für Knochen zu schaffen
                                                                          • Zusammenfassung
                                                                          • ES-Zellen können verwendet werden, um jeden Teil des Körpers zu machen
                                                                          • Epidermale Stammzellpopulationen können zur Gewebereparatur in Kultur vermehrt werden
                                                                          • Neurale Stammzellen können das zentrale Nervensystem neu bevölkern
                                                                          • Die Stammzellen des adulten Gewebes sind möglicherweise vielseitiger, als es den Anschein hat
                                                                          • Zusammenfassung
                                                                          • Allgemein
                                                                          • Epidermis und ihre Erneuerung durch Stammzellen
                                                                          • Sensorische Epithelie
                                                                          • Der Darm und seine Anhängsel
                                                                          • Blutgefäße und Endothelzellen
                                                                          • Erneuerung durch pluripotente Stammzellen: Bildung von Blutzellen
                                                                          • Entstehung, Modulation und Regeneration des Skelettmuskels
                                                                          • Fibroblasten und ihre Transformationen: die Zellfamilie des Bindegewebes
                                                                          • Stammzell-Engineering
                                                                          • Krebs als mikroevolutionärer Prozess
                                                                            • Krebszellen vermehren sich ungehindert und kolonisieren fremdes Gewebe
                                                                            • Die meisten Krebsarten stammen von einer einzigen anormalen Zelle
                                                                            • Krebs entsteht durch somatische Mutation
                                                                            • Eine einzelne Mutation reicht nicht aus, um Krebs zu verursachen
                                                                            • Krebs entwickelt sich in langsamen Stadien aus leicht abweichenden Zellen
                                                                            • Die Tumorprogression umfasst aufeinanderfolgende Mutationsrunden und natürliche Selektion
                                                                            • Die meisten menschlichen Krebszellen sind genetisch instabil
                                                                            • Krebsartiges Wachstum hängt oft von einer fehlerhaften Kontrolle des Zelltods oder der Zelldifferenzierung ab
                                                                            • Viele Krebszellen entkommen einer eingebauten Grenze der Zellproliferation
                                                                            • Um zu metastasieren, müssen bösartige Krebszellen in einer fremden Umgebung überleben und sich vermehren 
                                                                            • Sechs Schlüsseleigenschaften machen Zellen zum Krebswachstum fähig
                                                                            • Zusammenfassung
                                                                            • Viele, aber nicht alle, krebserregende Stoffe schädigen die DNA
                                                                            • Die Entwicklung eines Krebses kann durch Faktoren gefördert werden, die die DNA-Sequenz der Zelle nicht verändern
                                                                            • Viren und andere Infektionen tragen zu einem erheblichen Anteil menschlicher Krebserkrankungen bei
                                                                            • Identifizierung von Karzinogenen zeigt Möglichkeiten zur Krebsvermeidung auf
                                                                            • Zusammenfassung
                                                                            • Zur Identifizierung von Funktionsgewinn- und Funktionsverlust-Mutationen werden verschiedene Methoden verwendet
                                                                            • Onkogene werden anhand ihrer dominanten Transformationseffekte identifiziert
                                                                            • Tumorsuppressor-Gene können manchmal durch Studie über seltene erbliche Krebssyndrome identifiziert werden
                                                                            • Tumorsuppressor-Gene können auch ohne Hinweise auf erbliche Krebssyndrome identifiziert werden
                                                                            • Gene, die bei Krebs mutiert sind, können auf viele Arten über- oder unteraktiv gemacht werden
                                                                            • Die Jagd nach krebskritischen Genen geht weiter
                                                                            • Zusammenfassung
                                                                            • Studien zur Entwicklung von Embryonen und transgenen Mäusen helfen, die Funktion krebskritischer Gene aufzudecken
                                                                            • Viele krebskritische Gene regulieren die Zellteilung
                                                                            • Mutationen in Genen, die die Apoptose regulieren, ermöglichen Krebszellen, dem Selbstmord zu entkommen
                                                                            • Mutationen im p53 Gene ermöglichen Krebszellen, trotz DNA-Schäden zu überleben und sich zu vermehren
                                                                            • DNA-Tumorviren aktivieren die Replikationsmaschinerie der Zelle, indem sie die Wirkung wichtiger Tumorsuppressorgene blockieren
                                                                            • Telomerverkürzung kann beim Menschen den Weg zu Krebs ebnen
                                                                            • In einer Population von Telomer-defizienten Zellen öffnet der Verlust von p53 einen einfachen Zugang zu Krebs
                                                                            • Die Mutationen, die zu Metastasen führen, sind immer noch ein Rätsel
                                                                            • Darmkrebs entwickelt sich langsam über eine Abfolge sichtbarer Veränderungen
                                                                            • Einige wichtige genetische Läsionen sind bei den meisten Fällen von Dickdarmkrebs üblich
                                                                            • Defekte in der DNA-Mismatch-Reparatur bieten einen alternativen Weg zum Dickdarmkrebs
                                                                            • Die Schritte der Tumorprogression können mit spezifischen Mutationen korreliert werden
                                                                            • Jeder Krebsfall zeichnet sich durch seine eigene Reihe genetischer Läsionen aus
                                                                            • Zusammenfassung
                                                                            • Die Suche nach Krebsheilmitteln ist schwierig, aber nicht hoffnungslos
                                                                            • Aktuelle Therapien nutzen den Verlust der Zellzykluskontrolle und die genetische Instabilität von Krebszellen aus
                                                                            • Krebserkrankungen können Resistenzen gegen Therapien entwickeln
                                                                            • Aus unserem Wissen über die Krebsbiologie könnten neue Therapien entstehen
                                                                            • Behandlungen können entwickelt werden, um Zellen anzugreifen, denen p53 fehlt
                                                                            • Das Tumorwachstum kann erstickt werden, indem den Krebszellen die Blutversorgung entzogen wird
                                                                            • Kleine Moleküle können so konstruiert werden, dass sie auf spezifische onkogene Proteine ​​abzielen
                                                                            • Das Verständnis der Krebsbiologie führt zu rationalen, maßgeschneiderten medizinischen Behandlungen
                                                                            • Zusammenfassung
                                                                            • Allgemein
                                                                            • Krebs als mikroevolutionärer Prozess
                                                                            • Die vermeidbaren Ursachen von Krebs
                                                                            • Die krebskritischen Gene finden
                                                                            • Die molekulare Grundlage des Verhaltens von Krebszellen
                                                                            • Krebsbehandlung: Gegenwart und Zukunft
                                                                            • Lymphozyten und die zelluläre Basis der adaptiven Immunität
                                                                              • Lymphozyten sind für die adaptive Immunität erforderlich
                                                                              • Das angeborene und das adaptive Immunsystem arbeiten zusammen
                                                                              • B-Lymphozyten entwickeln sich im Knochenmark T-Lymphozyten entwickeln sich in der Thymusdrüse
                                                                              • Das adaptive Immunsystem funktioniert durch klonale Selektion
                                                                              • Die meisten Antigene aktivieren viele verschiedene Lymphozytenklone
                                                                              • Das immunologische Gedächtnis beruht sowohl auf klonaler Expansion als auch auf Lymphozytendifferenzierung
                                                                              • Erworbene immunologische Toleranz stellt sicher, dass Selbstantigene nicht angegriffen werden
                                                                              • Lymphozyten zirkulieren kontinuierlich durch periphere lymphatische Organe
                                                                              • Zusammenfassung
                                                                              • B-Zellen bilden Antikörper sowohl als Zelloberflächenrezeptoren als auch als sezernierte Moleküle
                                                                              • Ein typischer Antikörper hat zwei identische Antigen-Bindungsstellen
                                                                              • Ein Antikörpermolekül besteht aus schweren und leichten Ketten
                                                                              • Es gibt fünf Klassen von schweren Ketten, jede mit unterschiedlichen biologischen Eigenschaften
                                                                              • Die Stärke einer Antikörper-Antigen-Interaktion hängt sowohl von der Anzahl als auch von der Affinität der Antigen-Bindungsstellen ab
                                                                              • Leichte und schwere Ketten bestehen aus konstanten und variablen Bereichen
                                                                              • Die leichten und schweren Ketten bestehen aus sich wiederholenden Ig-Domänen
                                                                              • Eine Antigen-Bindungsstelle wird aus hypervariablen Schleifen aufgebaut
                                                                              • Zusammenfassung
                                                                              • Antikörpergene werden während der B-Zell-Entwicklung aus separaten Gensegmenten zusammengesetzt
                                                                              • Jede variable Region wird von mehr als einem Gensegment kodiert
                                                                              • Ungenaues Verbinden von Gensegmenten erhöht die Vielfalt der V-Regionen erheblich
                                                                              • Antigen-gesteuerte somatische Hypermutation verfeinert Antikörperreaktionen
                                                                              • Die Kontrolle der V(D)J-Verbindung stellt sicher, dass B-Zellen monospezifisch sind
                                                                              • Wenn eine B-Zelle durch Antigen aktiviert wird, wechselt sie von der Bildung eines membrangebundenen Antikörpers zu einer sezernierten Form desselben Antikörpers
                                                                              • B-Zellen können die Antikörperklasse wechseln, die sie bilden
                                                                              • Zusammenfassung
                                                                              • T-Zell-Rezeptoren sind antikörperähnliche Heterodimere
                                                                              • Antigen-präsentierende Zellen aktivieren T-Zellen
                                                                              • Zytotoxische Effektor-T-Zellen induzieren infizierte Zielzellen zur Selbsttötung
                                                                              • Effektor-Helfer-T-Zellen helfen bei der Aktivierung von Makrophagen, B-Zellen und zytotoxischen T-Zellen
                                                                              • T-Zellen erkennen an MHC-Proteine ​​gebundene Fremdpeptide
                                                                              • MHC-Proteine ​​wurden in Transplantationsreaktionen identifiziert, bevor ihre Funktionen bekannt waren
                                                                              • Klasse-I- und Klasse-II-MHC-Proteine ​​sind strukturell ähnliche Heterodimere
                                                                              • Ein MHC-Protein bindet ein Peptid und interagiert mit einem T-Zell-Rezeptor
                                                                              • MHC-Proteine ​​helfen, T-Zellen zu ihren geeigneten Zielen zu lenken
                                                                              • CD4- und CD8-Co-Rezeptoren binden an nichtvariable Teile von MHC-Proteinen
                                                                              • Zytotoxische T-Zellen erkennen Fragmente fremder zytosolischer Proteine ​​in Verbindung mit Klasse-I-MHC-Proteinen
                                                                              • T-Helferzellen erkennen Fragmente von endozytosierten Fremdproteinen, die mit Klasse-II-MHC-Proteinen assoziiert sind
                                                                              • Potenziell nützliche T-Zellen werden im Thymus positiv selektiert
                                                                              • Viele sich entwickelnde T-Zellen, die durch Selbstpeptide aktiviert werden könnten, werden in der Thymusdrüse eliminiert
                                                                              • Die Funktion von MHC-Proteinen erklärt ihren Polymorphismus
                                                                              • Zusammenfassung
                                                                              • Kostimulatorische Proteine ​​auf Antigen-präsentierenden Zellen helfen bei der Aktivierung von T-Zellen
                                                                              • Die Unterklasse der Effektor-Helfer-T-Zellen bestimmt die Art der adaptiven Immunantwort
                                                                              • Th1 Zellen helfen bei der Aktivierung von Makrophagen an Infektionsstellen
                                                                              • Antigenbindung liefert Signal 1 an B-Zellen
                                                                              • Helfer-T-Zellen liefern Signal 2 an B-Zellen
                                                                              • Immunerkennungsmoleküle gehören zu einer uralten Superfamilie
                                                                              • Zusammenfassung
                                                                              • Allgemein
                                                                              • Lymphozyten und die zelluläre Basis der adaptiven Immunität
                                                                              • B-Zellen und Antikörper
                                                                              • Die Generierung von Antikörper-Diversität
                                                                              • T-Zellen und MHC-Proteine
                                                                              • T-Helferzellen und Lymphozytenaktivierung
                                                                              • Einführung in Krankheitserreger
                                                                                • Krankheitserreger haben spezifische Mechanismen entwickelt, um mit ihren Wirten zu interagieren
                                                                                • Die Anzeichen und Symptome einer Infektion können durch den Erreger oder durch die Reaktionen des Wirts verursacht werden
                                                                                • Krankheitserreger sind phylogenetisch vielfältig
                                                                                • Bakterielle Krankheitserreger tragen spezialisierte Virulenzgene
                                                                                • Pilz- und Protozoen-Parasiten haben komplexe Lebenszyklen mit mehreren Formen
                                                                                • Viren nutzen Wirtszellmaschinen für alle Aspekte ihrer Vermehrung aus
                                                                                • Prionen sind ansteckende Proteine
                                                                                • Zusammenfassung
                                                                                • Krankheitserreger überwinden Schutzbarrieren, um den Wirt zu kolonisieren
                                                                                • Pathogene, die Epithelien besiedeln, müssen die Beseitigung durch den Wirt vermeiden
                                                                                • Intrazelluläre Krankheitserreger haben Mechanismen für das Eindringen und das Verlassen von Wirtszellen
                                                                                • Viren binden an Moleküle, die auf der Wirtszelloberfläche angezeigt werden
                                                                                • Viren dringen durch Membranfusion, Porenbildung oder Membranunterbrechung in Wirtszellen ein
                                                                                • Bakterien dringen durch Phagozytose in Wirtszellen ein
                                                                                • Intrazelluläre Parasiten dringen aktiv in Wirtszellen ein
                                                                                • Viele Krankheitserreger verändern den Membranverkehr in der Wirtszelle
                                                                                • Viren und Bakterien nutzen das Zytoskelett der Wirtszelle für die intrazelluläre Bewegung
                                                                                • Viren übernehmen den Stoffwechsel der Wirtszelle
                                                                                • Krankheitserreger können das Verhalten des Wirtsorganismus verändern, um die Ausbreitung des Krankheitserregers zu erleichtern
                                                                                • Krankheitserreger entwickeln sich schnell
                                                                                • Arzneimittelresistente Krankheitserreger sind ein wachsendes Problem
                                                                                • Zusammenfassung
                                                                                • Epitheliale Oberflächen helfen, Infektionen zu verhindern
                                                                                • Menschliche Zellen erkennen konservierte Merkmale von Krankheitserregern
                                                                                • Komplementaktivierung zielt auf Krankheitserreger für Phagozytose oder Lyse
                                                                                • Toll-like Proteine ​​sind eine uralte Familie von Mustererkennungsrezeptoren
                                                                                • Phagozytäre Zellen suchen, verschlingen und zerstören Krankheitserreger
                                                                                • Aktivierte Makrophagen rekrutieren zusätzliche phagozytische Zellen an Infektionsstellen
                                                                                • Virus-infizierte Zellen ergreifen drastische Maßnahmen, um die Virusreplikation zu verhindern
                                                                                • Natürliche Killerzellen veranlassen virusinfizierte Zellen, sich selbst zu töten
                                                                                • Zusammenfassung
                                                                                • Allgemein
                                                                                • Einführung in Krankheitserreger
                                                                                • Zellbiologie der Infektion
                                                                                • Angeborene Immunität

                                                                                Bruce Alberts erhielt seinen Ph.D. von der Harvard University und ist Präsident der National Academy of Sciences und Professor für Biochemie und Biophysik an der University of California, San Francisco. Alexander Johnson erhielt seinen Ph.D. von der Harvard University und ist Professor für Mikrobiologie und Immunologie an der University of California, San Francisco. Julian Lewis erhielt seinen D.Phil. von der University of Oxford und ist Principal Scientist am Imperial Cancer Research Fund, London. Martin Raff promovierte an der McGill University und ist am Medical Research Council Laboratory for Molecular Cell Biology and Cell Biology Unit und am Biology Department des University College London tätig. Keith Roberts erhielt seinen Ph.D. von der University of Cambridge und ist Associate Research Director am John Innes Centre, Norwich. Peter Walter erhielt seinen Ph.D. von der Rockefeller University in New York und ist Professor und Vorsitzender des Department of Biochemistry and Biophysics an der University of California, San Francisco, und Investigator des Howard Hughes Medical Institute.

                                                                                Nach Absprache mit dem Verlag ist dieses Buch über die Suchfunktion zugänglich, jedoch nicht durchsuchbar.


                                                                                Inhalt

                                                                                Stabile Zell-Zell-Wechselwirkungen sind für die Zelladhäsion innerhalb eines Gewebes und die Kontrolle der Form und Funktion von Zellen erforderlich. [1] Diese stabilen Wechselwirkungen beinhalten Zellverbindungen, die Multiproteinkomplexe sind, die den Kontakt zwischen benachbarten Zellen herstellen. Zellverbindungen ermöglichen die Erhaltung und das ordnungsgemäße Funktionieren von Epithelzellschichten. Diese Verbindungen sind auch bei der Organisation von Geweben wichtig, bei denen Zellen eines Typs nur an Zellen desselben Gewebes und nicht an einem anderen Gewebe haften können. [2]

                                                                                Enge Kreuzungen Bearbeiten

                                                                                Tight Junctions sind Multi-Protein-Komplexe, die Zellen desselben Gewebes zusammenhalten und die Bewegung von Wasser und wasserlöslichen Molekülen zwischen den Zellen verhindern. In Epithelzellen dienen sie auch dazu, die extrazelluläre Flüssigkeit zu trennen, die ihre apikale und basolaterale Membran umgibt. [1] Diese Verbindungen existieren als kontinuierliches Band, das sich direkt unter der apikalen Oberfläche zwischen den Membranen benachbarter Epithelzellen befindet. Die Tight Junctions an benachbarten Zellen reihen sich aneinander, um eine Abdichtung zwischen verschiedenen Geweben und Körperhöhlen herzustellen. Beispielsweise dient die apikale Oberfläche von Magen-Darm-Epithelzellen als selektive durchlässige Barriere, die die äußere Umgebung vom Körper trennt. [3] Die Permeabilität dieser Verbindungen hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich der Proteinzusammensetzung dieser Verbindung, des Gewebetyps und der Signalübertragung von den Zellen. [1]

                                                                                Tight Junctions bestehen aus vielen verschiedenen Proteinen. Die vier wichtigsten Transmembranproteine ​​sind Occludin, Claudin, Junctional Adhäsionsmoleküle (JAMs) und Tricelluline. Die extrazellulären Domänen dieser Proteine ​​bilden die Tight-Junction-Barriere, indem sie homophile (zwischen Proteinen der gleichen Art) und heterophile Wechselwirkungen (zwischen verschiedenen Proteintypen) mit den Proteindomänen auf benachbarten Zellen herstellen. Ihre zytoplasmatischen Domänen interagieren mit dem Zellzytoskelett, um sie zu verankern. [3]

                                                                                Verankerungsknoten Bearbeiten

                                                                                Von den drei Arten von Ankerverbindungen sind nur zwei an Zell-Zell-Interaktionen beteiligt: ​​Adhärenzverbindungen und Desmosomen. Beide kommen in vielen Zelltypen vor. Benachbarte Epithelzellen sind durch Adhärens-Junctions an ihren seitlichen Membranen verbunden. Sie befinden sich direkt unter engen Kreuzungen. Ihre Funktion besteht darin, Zellen und Geweben Form und Spannung zu verleihen und sie sind auch der Ort der Zell-Zell-Signalübertragung. Adherens Junctions bestehen aus Zelladhäsionsmolekülen der Cadherin-Familie. Es gibt über 100 Arten von Cadherinen, die den vielen verschiedenen Arten von Zellen und Geweben mit unterschiedlichen Verankerungsbedürfnissen entsprechen. Die häufigsten sind E-, N- und P-Cadherine. In den adhärenten Verbindungen von Epithelzellen kommt E-Cadherin am häufigsten vor. [1]

                                                                                Desmosomen verleihen Zellen und Geweben auch Festigkeit und Haltbarkeit und befinden sich direkt unter den Adhäsionsverbindungen. Sie sind Adhäsionsstellen und umschließen die Zelle nicht. Sie bestehen aus zwei spezialisierten Cadherinen, Desmoglein und Desmocollin. Diese Proteine ​​haben extrazelluläre Domänen, die auf benachbarten Zellen miteinander interagieren. Auf der zytoplasmatischen Seite bilden Plakine Plaques, die die Desmosomen an Zwischenfilamenten aus Keratinproteinen verankern. Desmosomen spielen auch eine Rolle bei der Zell-Zell-Signalübertragung. [4]

                                                                                Gap Junctions Bearbeiten

                                                                                Gap Junctions sind die Hauptstelle der Zell-Zell-Signalübertragung oder -Kommunikation, die es kleinen Molekülen ermöglicht, zwischen benachbarten Zellen zu diffundieren. Bei Vertebraten bestehen Gap Junctions aus Transmembranproteinen, den sogenannten Connexinen. Sie bilden sechseckige Poren oder Kanäle, durch die Ionen, Zucker und andere kleine Moleküle passieren können. Jede Pore besteht aus 12 Connexin-Molekülen 6 bilden einen Halbkanal auf einer Zellmembran und interagieren mit einem Halbkanal auf einer benachbarten Zellmembran.Die Permeabilität dieser Verbindungen wird durch viele Faktoren einschließlich pH und Ca 2+ -Konzentration reguliert. [1]

                                                                                Rezeptorproteine ​​in der Direktkontakt-Signalgebung Bearbeiten

                                                                                Rezeptorproteine ​​auf der Zelloberfläche haben die Fähigkeit, spezifische Signalmoleküle zu binden, die von anderen Zellen sezerniert werden. Zellsignalisierung ermöglicht es Zellen, mit benachbarten Zellen, benachbarten Zellen (parakrin) und sogar entfernten Zellen (endokrin) zu kommunizieren. Diese Bindung induziert eine Konformationsänderung des Rezeptors, die wiederum eine Reaktion in der entsprechenden Zelle hervorruft. Diese Reaktionen umfassen Veränderungen der Genexpression und Veränderungen der Zytoskelettstruktur. Die extrazelluläre Seite der Plasmamembran weist eine Vielzahl von Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden auf, die nach außen ragen und als Signale wirken. Der direkte Kontakt zwischen Zellen ermöglicht es den Rezeptoren einer Zelle, die kleinen Moleküle zu binden, die an die Plasmamembran einer anderen Zelle gebunden sind. Bei Eukaryoten kommunizieren viele der Zellen während der frühen Entwicklung durch direkten Kontakt. [5]

                                                                                Synaptische Signalübertragung, ein wesentlicher Bestandteil der Aktivität des Nervensystems, findet zwischen Neuronen und Zielzellen statt. Diese Zielzellen können auch Neuronen oder andere Zelltypen (d. h. Muskel- oder Drüsenzellen) sein. Protocadherine, ein Mitglied der Cadherin-Familie, vermitteln die Adhäsion von Neuronen an ihre Zielzellen an Synapsen, die auch als synaptische Verbindungen bekannt sind. Damit eine Kommunikation zwischen einem Neuron und seiner Zielzelle stattfinden kann, wandert eine Depolarisationswelle über die Länge des Neurons und bewirkt, dass Neurotransmitter in die synaptische Verbindung freigesetzt werden. Diese Neurotransmitter binden und aktivieren Rezeptoren auf dem postsynaptischen Neuron, wodurch das Signal an die Zielzelle übertragen wird. Somit gehört eine postsynaptische Membran zu der Membran, die das Signal empfängt, während eine präsynaptische Membran die Quelle des Neurotransmitters ist. In einer neuromuskulären Verbindung wird eine Synapse zwischen einem Motoneuron und Muskelfasern gebildet. Bei Wirbeltieren wirkt Acetylcholin, das aus dem Motoneuron freigesetzt wird, als Neurotransmitter, der die Muskelfaser depolarisiert und eine Muskelkontraktion verursacht. Die Fähigkeit eines Neurons, gleichzeitig Signale aus der Umgebung und anderen Neuronen zu empfangen und zu integrieren, ermöglicht komplexes Tierverhalten. [6]

                                                                                Pflanzenzelle-Zell-Interaktionen Bearbeiten

                                                                                Pflanzenzellen sind von Zellwänden umgeben, die Barrieren für die Zell-Zell-Kommunikation darstellen. Diese Barriere wird durch spezialisierte Verbindungen, die als Plasmodesmata bezeichnet werden, überwunden. Sie ähneln Gap Junctions, die das Zytosol benachbarter Zellen verbinden. Kleine Moleküle (<1000 Da), wie Ionen, Aminosäuren und Zucker, können frei durch Plasmodesmen diffundieren. Diese kleinen Moleküle umfassen Signalmoleküle und Transkriptionsfaktoren. Die Größe des Kanals wird ebenfalls reguliert, um Moleküle mit einer Größe von bis zu 10.000 Da zu ermöglichen. Die Permeabilität dieser Kanäle hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Ca2+-Konzentration. Eine Erhöhung der zytosolischen Ca2+-Konzentration wird die Passage durch die Plasmodesmen reversibel einschränken. Im Gegensatz zu Gap Junctions verschmelzen die Zellmembranen benachbarter Zellen zu einem kontinuierlichen Kanal, der als Anulus bezeichnet wird. Darüber hinaus befindet sich innerhalb des Kanals eine Erweiterung des endoplasmatischen Retikulums, die als Desmotubulus bezeichnet wird und sich zwischen den Zellen erstreckt. Die durch Plasmodesmen erleichterten Zell-Zell-Interaktionen spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Pflanzenzellen und -geweben und bei der Abwehr von Virusinfektionen. [1]

                                                                                Immunsystem Bearbeiten

                                                                                Leukozyten oder weiße Blutkörperchen zerstören abnorme Zellen und bieten auch Schutz vor Bakterien und anderen Fremdkörpern. Diese Wechselwirkungen sind vorübergehender Natur, aber als sofortige Immunantwort von entscheidender Bedeutung. Um Infektionen zu bekämpfen, müssen Leukozyten aus dem Blut in das betroffene Gewebe gelangen. Diese Bewegung in das Gewebe wird als Extravasation bezeichnet. Es erfordert die sukzessive Bildung und Unterbrechung von Zell-Zell-Wechselwirkungen zwischen den Leukozyten und den Endothelzellen, die die Blutgefäße auskleiden. Diese Zell-Zell-Interaktionen werden hauptsächlich durch eine Gruppe von Zelladhäsionsmolekülen (CAMs), die Selectine genannt werden, vermittelt. [1]

                                                                                T-Helferzellen, die für das Immunsystem von zentraler Bedeutung sind, interagieren mit anderen Leukozyten, indem sie als Zytokine bekannte Signale freisetzen, die die Proliferation von B-Zellen und Killer-T-Zellen aktivieren und stimulieren. T-Helferzellen interagieren auch direkt mit Makrophagen, Zellen, die Fremdstoffe verschlingen und auf ihrer Oberfläche Antigene zeigen. T-Helferzellen, die die entsprechenden Rezeptoren besitzen, können an diese Antigene binden und sich vermehren, was zu T-Helferzellen führt, die die gleichen Antigene identifizieren können. [7]

                                                                                Gerinnung Bearbeiten

                                                                                Die Gerinnung oder Blutgerinnung beruht neben der Fibrinproduktion auf Wechselwirkungen zwischen den Blutplättchen. Wenn das Endothel oder die Auskleidung eines Blutgefäßes beschädigt ist, wird lokal Bindegewebe einschließlich Kollagenfasern freigelegt. Anfänglich haften Blutplättchen über spezifische Zelloberflächenrezeptoren an dem freigelegten Bindegewebe. Darauf folgt die Blutplättchenaktivierung und -aggregation, bei der Blutplättchen fest anhaften und Chemikalien freisetzen, die benachbarte Blutplättchen an die Stelle der Gefäßverletzung rekrutieren. Um diese Ansammlung von Blutplättchen bildet sich dann ein Netz aus Fibrin, um die Festigkeit des Gerinnsels zu erhöhen. [8]

                                                                                Zellinteraktionen zwischen Bakterien Bearbeiten

                                                                                Bakterienpopulationen interagieren auf ähnliche Weise wie Zellen im Gewebe. Sie kommunizieren durch physikalische Wechselwirkungen und Signalmoleküle wie Homoserinlactone und Peptide, um den Stoffwechsel zu kontrollieren und das Wachstum zu regulieren. Ein häufiges Beispiel und eine der am besten untersuchten Formen bakterieller Zellinteraktionen ist der Biofilm. Biofilm ist ein Zellaggregat, das an biologische oder abiotische Oberflächen angeheftet werden kann. Bakterien bilden Biofilme, um sich an verschiedene Umgebungen anzupassen, wie z. B. Änderungen der Substratverfügbarkeit. Beispielsweise erhöht die Biofilmbildung die Resistenz einer Bakterienzelle gegenüber Antibiotika im Vergleich zu Zellen, die nicht zum Aggregat gehören. [9]

                                                                                Krebs Bearbeiten

                                                                                Krebs kann durch den Verlust der Zell-Zell-Interaktion entstehen. In normalen Zellen wird das Wachstum durch Kontakthemmung kontrolliert, bei der der Kontakt mit benachbarten Zellen eine Hemmung des Zellwachstums verursacht. Es wird angenommen, dass die Kontakthemmung durch Cadherine vermittelt wird, Proteine, die eine wichtige Rolle bei der Zelladhäsion spielen. Diese Hemmung verhindert, dass sich Zellen übereinander stapeln und Hügel bilden. In Krebszellen, in denen die Expression von E-Cadherin verloren geht, geht jedoch die Kontakthemmung verloren und führt zu unkontrolliertem Wachstum oder Proliferation, Tumorbildung und Metastasierung. [10]

                                                                                Bakterielle Krankheitserreger Bearbeiten

                                                                                Damit pathogene Bakterien in eine Zelle eindringen können, ist eine Kommunikation mit der Wirtszelle erforderlich. Der erste Schritt für eindringende Bakterien ist normalerweise die Adhäsion an Wirtszellen. Eine starke Verankerung, eine Eigenschaft, die die Virulenz bestimmt, verhindert, dass die Bakterien weggespült werden, bevor eine Infektion auftritt. Bakterielle Zellen können an viele Oberflächenstrukturen von Wirtszellen binden, wie Glykolipide und Glykoproteine, die als Anheftungsrezeptoren dienen. Nach der Anheftung beginnen die Bakterien mit dem Wirt zu interagieren, um seine normale Funktion zu stören und sein Zytoskelett zu zerstören oder neu anzuordnen. Proteine ​​auf der Bakterienoberfläche können mit Proteinrezeptoren auf dem Wirt interagieren, wodurch die Signalübertragung innerhalb der Zelle beeinflusst wird. Veränderungen der Signalübertragung sind für Bakterien günstig, da diese Veränderungen Bedingungen schaffen, unter denen der Erreger eindringen kann. Viele Pathogene haben Typ III-Sekretionssysteme, die Proteintoxine direkt in die Wirtszellen injizieren können. Diese Toxine führen schließlich zu einer Neuordnung des Zytoskeletts und zum Eintritt der Bakterien. [11]

                                                                                Krankheit Bearbeiten

                                                                                Zell-Zell-Wechselwirkungen sind hochspezifisch und werden streng reguliert. Genetische Defekte und Fehlregulationen dieser Interaktionen können viele verschiedene Krankheiten verursachen. Eine Fehlregulation, die zur Migration von Leukozyten in gesundes Gewebe führt, kann Zustände wie akutes Atemnotsyndrom und einige Arten von Arthritis verursachen. [12] Die Autoimmunerkrankung Pemphigus vulgaris resultiert aus Autoantikörpern gegen Desmoglein und andere normale Körperproteine. Die Autoantikörper stören die Adhäsion zwischen Epithelzellen. Dadurch entstehen Blasen an Haut und Schleimhäuten. Mutationen in den Connexin-Genen verursachen 8 menschliche Krankheiten, darunter Herzfehlbildungen und neurosensorische Taubheit. [1]


                                                                                Es gibt drei Komponenten bei der desmosomalen Adhäsion: die Zwischenfilamente innerhalb der Zelle, die Bindung zwischen den Zwischenfilamenten und desmosomalen Adhäsionsmolekülen und die Bindung, die durch die desmosomalen Adhäsionsmoleküle bereitgestellt wird. Die Zwischenfilamente und ihre Verbindung zu den desmosomalen Adhäsionsmolekülen befinden sich beide innerhalb der Zelle, während sich die Bindungen der desmosomalen Adhäsionsmoleküle selbst außerhalb der Zelle befinden. Insbesondere Desmoglein und Desmocollin sind die beiden Proteine, die Zellen an Desmosomen binden. Sie sind Transmembranproteine ​​und gehören beide zur Cadherin-Proteinfamilie. Alle drei Komponenten der desmosomalen Adhäsion sind notwendig, damit Desmosomen bei der Bindung benachbarter Zellen richtig funktionieren. Wenn also eine der Komponenten versagt, können die Desmosomen Zellen nicht richtig binden.


                                                                                Dieses Diagramm zeigt, wie Zellen an Desmosomen haften.


                                                                                Schau das Video: bib0022 Zellen und Gewebe (Januar 2022).