Biologie und molekulare Medizin - für Mediziner und Naturwissenschaftler

von: Manfred Schweiger, Michal-Ruth Schweiger, Monica Hirsch-Kauffmann

Georg Thieme Verlag KG, 2015

ISBN: 9783132034372

Sprache: Deutsch

432 Seiten, Download: 59062 KB

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Biologie und molekulare Medizin - für Mediziner und Naturwissenschaftler

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

Biologie und molekulare Medizin - für Mediziner und Naturwissenschaftler

von: Manfred Schweiger, Michal-Ruth Schweiger, Monica Hirsch-Kauffmann

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