Biochemie für die Tiermedizin E-Book

• Herausgeber: Thieme
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2020

Beschreibung

Alles für Prüfung und Praxis! Das erste und einzige Lehrbuch zur Biochemie speziell für Tiermediziner. Mit den wichtigen Unterschieden in den biochemischen Vorgängen, die es zwischen den jeweiligen Säugetierarten gibt. Dazu die Stoffwechselvorgänge, die bei allen Säugetieren gleich ablaufen. Die Inhalte bereiten Sie optimal aufs Physikum vor. Ihre Lernfortschritte überprüfen Sie ganz leicht mit den integrierten Frage-Antwort-Modulen. Warum überhaupt Biochemie lernen? Das zeigen Ihnen die praxisnahen Fallbeispiele. Ideal auch für Praktiker, die Ihr biochemisches Wissen auf den aktuellen Stand bringen möchten. Jederzeit zugreifen: Der Inhalt des Buches steht Ihnen ohne weitere Kosten digital in der Wissensplattform VetCenter zur Verfügung (Zugangscode im Buch).

Leseprobe

Biochemie für die Tiermedizin

basierend auf dem Werk von Joachim Rassow, Karin Hauser, Roland Netzker, Rainer Deutzmann

Wilfried A. Kues, Maren von Köckritz-Blickwede

Daniela Simon Betz, Florian Geburek, Isabel Hennig-Pauka, Michael O. Hottiger, Sybille Mazurek, Hassan Y. Naim, Roland Netzker, Marion Schmicke, Dieter Steinhagen, Andrea Tipold, Katja Branitzki-Heinemann, Graham Brogden, Nicole de Buhr, Jessika-Maximiliane Cavalleri, Carlo Fasting, Michael Fehr, Herbert Fuhrmann, Christoph Gabler

780 Abbildungen

Vorwort

Das neu konzipierte Lehrbuch „Biochemie für die Tiermedizin“ richtet sich an Studierende der Veterinärmedizin, aber auch der Agrarwissenschaften, der Biologie und verwandter Studiengänge. Es basiert auf der Dualen Reihe „Biochemie“ (Rassow et al.), die hier unter besonderer Berücksichtigung der biochemischen Stoffwechselwege, aber auch klinischer Aspekte, die bei Tieren relevant sind, konzipiert wurde.

Bisher gab es im deutschsprachigen Raum kein spezifisch für Tiermediziner und Tierwissenschaftler ausgerichtetes Biochemie-Lehrbuch. Das führte dazu, dass sich der Lehrplan aus den Inhalten allgemeiner Biochemie-Lehrbücher, medizinisch und biologisch ausgerichteter Fachwerke und aus den Skripten der Lehrenden zusammensetzte. Gleichzeitig zeichnete sich in den letzten Jahren insbesondere in den Molekularen Wissenschaften, der Zellbiologie und der Immunologie ein dramatischer Wissensfortschritt ab, der teilweise bereits zu praktischen Anwendungen im Tierbereich geführt hat und in den allgemeineren Werken häufig nicht adäquat repräsentiert ist. Beispielsweise seien hier nur das Klonen von (Nutz-)Tieren, die Entschlüsselung des gesamten Erbgutes zahlreicher Organismen und die Implikationen auf die genomische Zuchtwertschätzung sowie die gezielte genetische Veränderung von Tieren durch Designer-Nukleasen mit dem Ziel von Präzisionszüchtungen (krankheitsresistente Rassen) zu nennen. Auch im Hinblick auf die Zellbiologie und damit verbundener therapeutischer Ansätze im Tier gibt es wesentliche neue wissenschaftliche Erkenntnisse, die hier einbezogen wurden, wie z.B. die Entdeckung der Ausbildung der sog. DNA-Netze von Immunzellen.

Für die Studierenden war es bisher schwierig, die relevanten Fakten aus den unterschiedlichen Quellen zu ziehen, zu reflektieren und für die Prüfungen, aber auch für die spätere Berufstätigkeit abzurufen. In dem vorliegenden Werk wird die Biochemie für Tiermediziner kompakt, vollständig, übersichtlich und klinisch orientiert dargestellt. Dabei sind die biochemischen Stoffwechselwege immer in Bezug zur Zelle und zum Gesamtorganismus gesetzt, um die grundlegende Bedeutung der Biochemie für das Studienfach klar herauszuarbeiten. Dazu wurde der Lehrinhalt in sechs Hauptkapitel gegliedert: I Einführung, II Struktur und Information: Zellbiologie, III Struktur und Information: Nukleinsäuren, IV Energie, Energiestoffwechsel, Metabolismus, V Zelluläre Kommunikation und VI Infektion, Entgiftung, Zellzyklus und Tumorwachstum. Um den Lernstoff anschaulich zu machen und zu vertiefen, wurden in zahlreichen Kapiteln farbige Boxen „Das Wichtigste“, „In aller Kürze“ und „Klinischer Bezug“ aufgenommen, zudem Fallbeispiele für tiermedizinische Fälle, um die Reflexion der Lerninhalte im Eigenstudium zu stimulieren.

Neben der Druckversion ist das Buch auch online verfügbar (vetcenter.thieme.de/9783132401655). In der Online-Version sind zudem ausgesuchte Stoffwechselwege als Videoanimation abrufbar. Wir hoffen, damit die Lernenden beim Verständnis des Lernstoffes zu unterstützen.

Für die inhaltliche Gestaltung der Kapitel konnten Expertenteams von Lehrenden und Forschenden der Biochemie für Tiermedizin sowie klinisch tätige Veterinärmediziner aus Berlin, Gießen, Hannover, Leipzig, Halle, Wien und Zürich gewonnen werden, die das Buch in enger Zusammenarbeit erstellt haben. Allen Autoren sei an dieser Stelle nochmals für ihren Einsatz und ihre kritische Bearbeitung gedankt.

Wir danken dem Thieme Verlag und insbesondere dem Projektmanagement von Frau Désirée Schwarz, Frau Anna Johne und Frau Maren Warhonowicz für ihre Anregung, dieses Werk anzugehen, die begleitende, stete Unterstützung und die Geduld bei der Entstehungsphase.

Wir hoffen, dass die Studierenden mit diesem Biochemie-Buch bei der erfolgreichen Bewältigung ihres Studienfachs unterstützt werden. Gerne nehmen wir konstruktive Kritik, Hinweise auf mögliche Fehler und Verbesserungsvorschläge entgegen.

Hannover, im Oktober 2020

Wilfried A. Kues

Maren von Köckritz-Blickwede

Stoffwechselwege animiert – online

Mittels der an den entsprechenden Stellen eingedruckten QR-Codes können Sie sich diese vier wichtigen Stoffwechselwege als Animationen ansehen. Sie sind leicht einprägsam und eine ideale Vorbereitung für die Prüfung:

Glykolyse (Video 22.1 bis Video 22.13)

Pyruvatdehydrogenase-Reaktion (Video 23.1)

Citratzyklus (Video 23.2 bis 23.11)

Atmungskette (Video 24.1 bis 24.7)

Inhaltsverzeichnis

Titelei

Vorwort

Teil I Teil I Einführung

1 Einführung in biologische, chemische und physikalische Grundlagen

1.1 Nichtzelluläre und zelluläre Lebensformen

1.2 DNA – RNA – Protein

1.3 Thermodynamik

1.4 Wässrige Lösungsmittel, Eigenschaften von Wassermolekülen

1.5 Säuren/Basen, Puffer

1.6 Kovalente Bindungen und nichtkovalente Interaktionen

1.6.1 Kovalente Bindung

1.6.2 Polar/unpolar

1.6.3 Reduktion/Oxidation

1.7 Die Hauptelemente: C, H, O, P, N, S

1.8 „Kohlenstoffchemie“

1.8.1 Kohlenwasserstoffe

1.8.2 Alkohole

1.8.3 Aldehyde und Ketone

1.8.4 Carbonsäuren und Ester

1.8.5 Amine und Amide

1.8.6 Thiole, Disulfide und Thioester

1.8.7 Stereochemie

Teil II Teil II Struktur und Information: Zellbiologie

2 Aufbau der Zelle

2.1 Überblick

2.2 Aufbau der Prokaryontenzelle

2.3 Aufbau der Eukaryontenzelle

2.3.1 Besonderheiten in mehrzelligen Organismen

2.3.2 Vorteile der Kompartimentierung

2.4 Fraktionierung von Zellen

2.5 Viren

2.5.1 Virale Nukleinsäuren

2.5.2 Virale Proteine

3 Aufbau und Synthese biologischer Membranen

3.1 Überblick

3.2 Membranlipide

3.2.1 Das Grundprinzip: Die Lipiddoppelschicht

3.2.2 Struktur und Verteilung

3.2.3 Biosynthese

3.2.4 Abbau

3.2.5 Biosynthese von Membranen

3.2.6 Membranfluidität

3.3 Membranproteine

3.3.1 Aufbau

3.3.2 Funktion

3.4 Kohlenhydrate

4 Funktion biologischer Membranen

4.1 Vielfalt der Membranfunktion

4.2 Transport

4.2.1 Passiver und aktiver Transport

4.2.2 Transportproteine in Membranen

4.2.3 Transport mithilfe von Membranvesikeln

4.3 Signalvermittlung

4.4 Vermittlung von Zell-Zell-Kontakten

4.4.1 Tight Junctions

4.4.2 Adhäsionsverbindungen

4.4.3 Desmosomen

4.4.4 Hemidesmosomen

4.4.5 Fokaladhäsionen

4.4.6 Gap Junctions

5 Zellorganellen

5.1 Einführung

5.2 Zytosol und Zytoplasma

5.3 Zellkern

5.3.1 Aufbau

5.3.2 Funktion

5.4 Mitochondrien

5.4.1 Aufbau

5.4.2 Funktion

5.4.3 Proteintransport ins Mitochondrium

5.5 Endoplasmatisches Retikulum

5.5.1 Aufbau

5.5.2 Funktion

5.6 Golgi-Apparat

5.6.1 Aufbau

5.6.2 Funktion

5.7 Lysosomen

5.7.1 Aufbau

5.7.2 Funktion

5.7.3 Rezeptorvermittelte Endozytose und Biogenese

5.8 Peroxisomen

5.8.1 Aufbau

5.8.2 Funktion

5.8.3 Biogenese

5.9 Proteasom

5.9.1 Aufbau

5.9.2 Funktion

5.9.3 Das Ubiquitinsystem

5.10 Fallbeispiel: Harnsäureproblematik beim Dalmatiner

5.11 Fragen zur Wissensüberprüfung

6 Zytoskelett

6.1 Überblick

6.2 Mikrofilamente

6.2.1 Aufbau

6.2.2 Funktion

6.3 Mikrotubuli

6.3.1 Aufbau

6.3.2 Funktion

6.3.3 Komplexe Mikrotubulistrukturen

6.4 Intermediärfilamente

6.4.1 Aufbau

6.4.2 Funktion

6.5 Fallbeispiel: Niemann-Pick Typ C

6.6 Fragen zur Wissensüberprüfung

7 Extrazelluläre Matrix

7.1 Überblick

7.2 Komponenten der extrazellulären Matrix

7.2.1 Kollagen

7.2.2 Elastin

7.2.3 Nicht kollagene Glykoproteine/Multiadhäsionsmatrixproteine

7.2.4 Glykosaminoglykane

7.2.5 Proteoglykane

7.3 Abbau der extrazellulären Matrix

7.4 Extrazelluläre Matrix des Knochens

7.4.1 Anorganische Matrix

7.4.2 Organische Matrix

7.5 Extrazelluläre Matrix des Knorpels

Teil III Teil III Struktur und Information: Nukleinsäuren

8 Nukleotide

8.1 Einführung

8.2 Aufbau der Nukleotide

8.3 Funktionen der Nukleotide

8.3.1 Energieträger

8.3.2 Synthesevorstufen

8.3.3 Bestandteil von Coenzymen

8.3.4 Signalmoleküle

8.3.5 Allosterische Effektoren

8.4 Stoffwechsel der Nukleotide

8.4.1 Stoffwechsel der Purinnukleotide

8.4.2 Stoffwechsel der Pyrimidinnukleotide

8.4.3 Synthese von Desoxyribonukleotiden aus Ribonukleotiden

9 Nukleinsäuren (Polynukleotide)

9.1 Grundlagen

9.2 DNA

9.2.1 Die DNA-Doppelhelix

9.2.2 Die Verpackung der DNA

9.3 RNA

9.3.1 Struktur

9.3.2 Typen der RNA

10 Einführung in die Molekularbiologie und Genomforschung

10.1 Grundbegriffe

10.2 Zentrales Dogma der Molekularbiologie

10.3 Genomsequenzierung

10.4 Genomaufbau

10.4.1 Repetitive Elemente und horizontaler Gentransfer

10.4.2 Genotyp-Phenotyp-Beziehung

10.5 Epigenetik

10.6 -omics

10.7 Genomische Zuchtwertschätzung

10.8 Synthetische DNA

11 Replikation der DNA

11.1 Einführung

11.2 Ablauf der Replikation

11.2.1 Überblick

11.2.2 Erkennung der Replikationsstartstelle(n) und Strangtrennung

11.2.3 Synthese des Primers

11.2.4 DNA-Synthese

11.2.5 Ligation der Okazaki-Fragmente

11.2.6 Replikation eukaryontischer Chromosomen-Enden

11.3 Hemmstoffe der Replikation

12 Genexpression

12.1 Überblick

12.2 Transkription

12.2.1 Die Transkriptionsprodukte: die verschiedenen RNA-Typen

12.2.2 Die Transkriptionsenzyme: RNA-Polymerasen

12.2.3 Ablauf der Transkription

12.2.4 Regulation der Transkription

12.2.5 Hemmstoffe der Transkription

12.3 Entstehung und Nachbearbeitung der mRNA

12.3.1 Prozessierung der hnRNA

12.3.2 RNA-Editing

12.4 Translation

12.4.1 Der genetische Code

12.4.2 Beladung der tRNAs mit Aminosäuren

12.4.3 Ablauf der Translation

12.4.4 Regulation der Translation

12.4.5 Posttranskriptionelle und translationale Regulation durch kleine RNA

13 Gentechnik und Genome Engineering

13.1 Einführung

13.2 Die Werkzeuge

13.2.1 Plasmide

13.2.2 Restriktionsendonukleasen

13.2.3 Reverse Transkriptase

13.2.4 Weitere Enzyme

13.3 Methodik der Gentechnik: Klonierung

13.3.1 Werkzeuge

13.3.2 DNA-Transfermethoden

13.3.3 Ablauf einer Klonierung

13.3.4 Einsatzgebiete

13.4 Nachweis und Analyse von Nukleinsäuren

13.4.1 Polymerasekettenreaktion (PCR)

13.4.2 Reverse Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR)

13.4.3 Agarose- und Polyacrylamid-Gelelektrophorese

13.4.4 Blot-Hybridisierung

13.4.5 DNA-Profilanalyse (Genetischer Fingerabdruck)

13.4.6 RNA-Interferenz

13.4.7 Knock-out-Tiere, transgene Tiere und Genetic Engineering

13.5 Fallbeispiel: Ethidiumbromid

14 Mutationen und DNA-Reparatur

14.1 Mutationen

14.1.1 Mutationsformen

14.1.2 Entstehung von Mutationen

14.2 Reparatur der DNA-Schäden

14.2.1 Direkte Reparatur

14.2.2 Basen-Exzisionsreparatur

14.2.3 Nukleotid-Exzisionsreparatur

14.3 Kontrolle der Replikationsgenauigkeit und Fehlpaarungsreparatur (Mismatch-Reparatur)

14.4 Reparatur von Doppelstrangbrüchen

15 Die wichtigsten biochemischen Funktionsträger: Proteine

15.1 Aminosäuren, Peptide und Proteine

15.2 Aminosäuren

15.2.1 Grundstruktur und Eigenschaften

15.2.2 Die proteinogenen Aminosäuren

15.2.3 Der Sonderfall Selenocystein

15.3 Peptide

15.4 Proteine

15.4.1 Proteinfunktionen

15.4.2 Proteinstrukturen

15.4.3 Proteinfaltung

15.4.4 Proteinsortierung

15.4.5 Co- und posttranslationale Modifikationen von Proteinen

15.5 Kollagen

15.5.1 Struktur

15.5.2 Biosynthese

15.6 Hämoglobin und Myoglobin

15.6.1 O2-Transport durch Hämoglobin

15.6.2 Die strukturellen Grundlagen der O2-Bindung des Hämoglobins

15.6.3 Die Ultrastruktur der O2-Bindestellen

15.6.4 Auswirkungen der O2-Bindung auf die Ultrastruktur des Hämoglobins

15.6.5 Die Regulation der O2-Bindung des Hämoglobins

15.7 Erythropoese und Porphyrinstoffwechsel

15.7.1 Erythropoese

15.7.2 Hämbiosynthese

15.7.3 Häm-Abbau

15.8 Fallbeispiel: Ermittlung des Hydroxyprolingehaltes in einer Probe zur Bestimmung der Fleischqualität

15.9 Fragen zur Wissensprüfung

15.10 Fallbeispiel: Skorbut beim Meerschweinchen I (Kollagensynthese)

15.11 Fragen zur Wissensprüfung

15.12 Fallbeispiel: Saugferkelanämie

15.13 Fragen zur Wissensprüfung

Teil IV Teil IV Energie, Energiestoffwechsel, Metabolismus

16 Der Energiestoffwechsel im Überblick

16.1 Worum geht es in diesem Kapitel?

16.2 Woher stammt die Energie für Lebensprozesse?

16.2.1 Die Bedeutung der energetischen Kopplung

16.2.2 Die Bedeutung des ATP als Energieträger

16.3 Wie entsteht ATP?

16.4 Woher stammt die Energie für die ATP-Synthese?

16.4.1 Ein Protonenfluss als Energiequelle der ATP-Synthase

16.4.2 Die Atmungskette dient dem Protonentransport

16.4.3 Die Herkunft der Elektronen der Atmungskette

17 Triebkraft und Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen

17.1 Die Triebkraft biochemischer Reaktionen

17.1.1 Die Bedeutung der Freien Energie

17.1.2 Die Bedeutung des chemischen Gleichgewichts

17.1.3 Was geschieht bei Annäherung an das chemische Gleichgewicht mit der Freien Energie?

17.1.4 Die Bedeutung der Entropie

17.2 Die Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen

17.2.1 Prinzipien der chemischen Reaktionskinetik

17.2.2 Enzyme als Katalysatoren biochemischer Reaktionen

17.2.3 Enzymkinetik

18 Biochemisch relevante Stoffklassen

18.1 Kohlenhydrate

18.1.1 Struktur

18.1.2 Funktion

18.2 Lipide und Fettsäuren

18.2.1 Struktur

18.2.2 Funktion

19 Die molekulare Struktur der Kohlenhydrate und Triacylglycerine

19.1 Kurzübersicht

19.2 Kohlenhydrate

19.2.1 Chemie der Kohlenhydrate

19.2.2 Funktion der Kohlenhydrate im Energiestoffwechsel

19.3 Triacylglycerine (TAG)

19.3.1 Lipide

19.3.2 Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren

19.3.3 Funktion der TAG im Energiestoffwechsel

20 Ernährung und Verdauung

20.1 Einführung

20.2 Ernährung

20.2.1 Zusammensetzung der Nahrung

20.2.2 Energiegehalt der Nahrung

20.3 Verdauung

20.3.1 Überblick

20.3.2 Die Verdauungssekrete

20.3.3 Verdauung der Nahrungsbestandteile

21 Speicherung und Bereitstellung von Kohlenhydraten

21.1 Aufnahme der Kohlenhydrate aus der Nahrung

21.1.1 Wichtige Kohlenhydrate

21.1.2 Verdauung der Kohlenhydrate

21.1.3 Resorption der Kohlenhydrate im Darm

21.1.4 Fermentative Verdauung der Kohlenhydrate bei den Pflanzenfressern

21.1.5 Transport in Hepatozyten

21.1.6 Transport der Glucose in die Zellen extrahepatischer Gewebe

21.2 Glykogensynthese

21.2.1 Mechanismus der Glykogensynthese

21.2.2 Regulation der Glykogensynthese

21.3 Gluconeogenese

21.3.1 Funktion der Gluconeogenese im Stoffwechsel

21.3.2 Ort der Gluconeogenese

21.3.3 Mechanismus der Gluconeogenese

21.3.4 Ausgangsstoffe der Gluconeogenese

21.3.5 Regulation der Gluconeogenese

22 Abbau der Kohlenhydrate zu Pyruvat bzw. Lactat

22.1 Kurze Einführung

22.2 Die Glykolyse

22.2.1 Ein erster Überblick

22.2.2 Die einzelnen Reaktionsschritte der Glykolyse

22.2.3 Die Regulation der Glykolyse

22.3 Reduktion und Oxidation von Pyruvat

22.3.1 Reduktion von Pyruvat zu Lactat (Lactatgärung)

22.3.2 Oxidativer Abbau von Pyruvat

22.4 Der Pentosephosphatweg

22.4.1 Grundlagen

22.4.2 Abschnitte des Pentosephosphatwegs

22.4.3 Reaktionsschritte des Pentosephosphatwegs

22.4.4 Regulation

22.5 Abbau von Glykogen

22.5.1 Einführung

22.5.2 Der Glykogenabbau

22.5.3 Die Regulation des Glykogenabbaus

22.6 Abbau der Stärke

22.7 Abbau der Fructose

22.7.1 Die Reaktionsschritte des Fructoseabbaus

22.7.2 Energiebilanz

22.8 Abbau der Galaktose

23 Oxidativer Abbau von Pyruvat: Die Reaktionen der Pyruvat-Dehydrogenase und des Citratzyklus

23.1 Einführung

23.2 Die Pyruvat-Dehydrogenase (PDH)

23.2.1 Grundlagen

23.2.2 Der Aufbau der Pyruvat-Dehydrogenase

23.2.3 Die einzelnen Reaktionsschritte

23.2.4 Die Regulation der Pyruvat-Dehydrogenase

23.3 Der Citratzyklus

23.3.1 Grundlagen

23.3.2 Die einzelnen Reaktionsschritte

23.3.3 Energieausbeute des Citratzyklus

23.3.4 Regulation des Citratzyklus

23.3.5 Auffüllung des Citratzyklus: Anaplerotische Reaktionen

24 ATP-Synthese durch oxidative Phosphorylierung

24.1 Einführung: Mechanismen der ATP-Synthese im Stoffwechsel

24.2 Die ATP-Synthase

24.2.1 Aufbau

24.2.2 Funktionsweise

24.2.3 Triebkraft der ATP-Synthase

24.3 Die Atmungskette

24.3.1 Einführung

24.3.2 Die Komponenten der Atmungskette

24.3.3 Die Redoxpotenziale der Atmungskette

24.3.4 Regulation der Aktivität der Atmungskette

24.4 Import und Export von Metaboliten über die Mitochondrienmembran

24.5 Transport von Reduktionsäquivalenten über die mitochondriale Innenmembran

24.5.1 Glycerin-3-phosphat-Shuttle

24.5.2 Malat-Aspartat-Shuttle

24.5.3 Vergleich beider Shuttle-Systeme

24.6 Entkoppler des OXPHOS-Systems

24.6.1 Der physiologische Entkoppler Thermogenin

24.6.2 Toxische Entkoppler

24.7 Angeborene Defekte des OXPHOS-Systems

24.8 Bakterielle Atmungsketten

24.9 Fallbeispiel: Atmungskette

24.10 Fragen zur Wissensprüfung

25 Proteine als Nahrungsmittel

25.1 Verdauung der Proteine

25.1.1 Hydrolyse der Proteine durch Proteasen

25.1.2 Resorption der Hydrolyseprodukte

25.2 Proteasen und ihre Reaktionsmechanismen

25.2.1 Vorkommen und Aufgaben der Proteasen

25.2.2 Reaktionsmechanismen

25.2.3 Proteaseinhibitoren

25.3 Proteinverdauung bei Wiederkäuern

26 Abbau von Proteinen und Aminosäuren

26.1 Grundlagen

26.2 Transport von Stickstoff im Blut: Alanin, Glutamin und Harnstoff

26.2.1 Alanin

26.2.2 Glutamin

26.2.3 Harnstoff

26.3 Der Harnstoffzyklus

26.3.1 Grundlagen

26.3.2 Die einzelnen Reaktionsschritte

26.3.3 Energiebilanz

26.3.4 Was wird aus dem Fumarat?

26.3.5 Regulation des Harnstoffzyklus

26.4 Ammoniak im Stoffwechsel

26.4.1 Bildung von Ammoniak

26.4.2 Entgiftung von Ammoniak

26.5 Abspaltung von Aminogruppen durch Transaminierung und Desaminierung

26.5.1 Transaminierung

26.5.2 Desaminierung

26.6 Wege des Kohlenstoffs im Abbau der Aminosäuren

26.6.1 Grundlagen: glucogene und ketogene Aminosäuren

26.6.2 Abbau der einzelnen Aminosäuren

26.7 Wichtige Produkte des Aminosäureabbaus

26.7.1 Aminosäure-Abbauprodukte mit Mediatorfunktion: Biogene Amine

26.7.2 Stickstoffmonoxid (NO) als Abbauprodukt des Arginins

26.7.3 S-Adenosylmethionin als Überträger von Methylgruppen

26.7.4 Stoffwechsel des Cysteins

26.7.5 Aminosäuren als Vorstufen weiterer Synthesen

27 Die Bereitstellung von Fettsäuren, Triacylglycerinen und Ketonkörpern

27.1 Überblick

27.2 Aufnahme der Lipide aus der Nahrung

27.2.1 Verdauung der Lipide

27.2.2 Resorption der Lipid-Hydrolyseprodukte

27.3 Fettsäuresynthese

27.3.1 Bereitstellung von Acetyl-CoA

27.3.2 Mechanismus der Fettsäuresynthese

27.3.3 Regulation der Fettsäuresynthese

27.3.4 Bildung ungesättigter Fettsäuren

27.3.5 Das Malat-Enzym als Quelle von NADPH für die Fettsäuresynthese

27.4 Lipogenese: Biosynthese der Triacylglycerine (TAG)

27.4.1 Reaktionsschritte der TAG-Synthese

27.4.2 Regulation der TAG-Synthese

27.5 Ketonkörpersynthese (Ketogenese)

27.5.1 Grundlagen

27.5.2 Die Reaktionen der Ketonkörpersynthese

27.6 Lipoproteine: Transport von Lipiden im Blut

27.6.1 Aufbau und Einteilung

27.6.2 Der Stoffwechsel der Lipoproteine

27.7 Fallbeispiel: Hypertriglyceridämie beim Pony

27.8 Fragen zur Wissensüberprüfung

28 Abbau von Triacylglycerinen und Ketonkörpern

28.1 Grundlagen

28.2 Physiologische Bedeutung

28.2.1 Triacylglycerine (TAG)

28.2.2 Ketonkörper

28.3 Hydrolyse von Triacylglycerinen durch Lipasen

28.4 Was wird aus den Hydrolyseprodukten Glycerin und Fettsäuren?

28.4.1 Abbau von Glycerin

28.4.2 Abbau der Fettsäuren (β-Oxidation)

28.5 Abbau von Ketonkörpern

29 Regulation des Energiestoffwechsels

29.1 Einführung

29.2 Regulation bei kurzfristig erhöhtem Energiebedarf

29.3 Regulation bei langfristig erhöhtem Energiebedarf

29.4 Regulation bei Nahrungsmangel

29.5 Regulation im Anschluss an die Nahrungsaufnahme

29.6 Regulation der Laktation

29.7 Schlüsselenzyme des Energiestoffwechsels

29.8 Zentrale Kontrollpunkte in der Regulation des Energiestoffwechsels

29.8.1 Die Koordination des Energiestoffwechsels in den peripheren Organen

29.8.2 Die Regulation des Hungergefühls

30 Vitamine

30.1 Grundlagen

30.1.1 Vitaminbedarf

30.1.2 Vitaminosen

30.1.3 Einteilung der Vitamine

30.2 Fettlösliche Vitamine

30.2.1 Retinol – Vitamin A

30.2.2 Calciferole – Vitamin D

30.2.3 Tocopherol – Vitamin E

30.2.4 Phyllochinon – Vitamin K

30.3 Wasserlösliche Vitamine

30.3.1 Thiamin – Vitamin B1

30.3.2 Riboflavin – Vitamin B2

30.3.3 Niacin

30.3.4 Pyridoxin – Vitamin B6

30.3.5 Pantothensäure

30.3.6 Folsäure

30.3.7 Cobalamin – Vitamin B12

30.3.8 Biotin

30.3.9 Ascorbinsäure – Vitamin C

30.4 Fallbeispiel: Skorbut beim Meerschweinchen II

30.5 Fragen zur Wissensüberprüfung

31 Spurenelemente

31.1 Grundlagen

31.2 Die einzelnen Spurenelemente

31.2.1 Eisen

31.2.2 Kupfer

31.2.3 Zink

31.2.4 Mangan

31.2.5 Cobalt

31.2.6 Iod

31.2.7 Selen

31.2.8 Molybdän

31.2.9 Chrom

31.2.10 Magnesium

31.2.11 Schwefel

Teil V Teil V Zelluläre Kommunikation

32 Zelluläre Kommunikation – Grundlagen

32.1 Einführung

32.2 Prinzipien der Signalübertragung zwischen Zellen

32.2.1 Gap Junctions

32.2.2 Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktion

32.2.3 Extrazelluläre Signalübertragung

32.3 Hormone und Zytokine

32.3.1 Einteilung der Hormone

32.3.2 Eigenschaften und Wirkprinzip von Hormonen

32.3.3 Hormonelle Regelkreise

32.3.4 Zytokine

32.4 ELISA als häufigste Nachweismethode

33 Mechanismen der Signaltransduktion

33.1 Einführung

33.2 Rezeptoren in der Zellmembran

33.2.1 G-Protein-gekoppelte Rezeptoren

33.2.2 Ligandenaktivierte Ionenkanäle

33.2.3 Spannungsgeschaltete Ionenkanäle

33.2.4 Enzymgekoppelte Rezeptoren

33.3 Intrazelluläre Rezeptoren (Kernrezeptoren)

33.3.1 Steroidhormonrezeptoren

33.3.2 Rezeptoren für Schilddrüsenhormone, Vitamin D und Retinsäure

34 Hormone

34.1 Pankreashormone

34.1.1 Insulin

34.1.2 Glukagon

34.2 Die Katecholamine Adrenalin und Noradrenalin

34.2.1 Biosynthese und Sekretion

34.2.2 Abbau

34.2.3 Molekulare Mechanismen

34.2.4 Zelluläre Wirkungen

34.3 Hormone des hypothalamisch-hypophysären Systems

34.3.1 Hypothalamus

34.3.2 Hypophyse

34.3.3 Rückkopplungsmechanismen

34.4 Schilddrüsenhormone (Thyroxin und Triiodthyronin)

34.4.1 Biosynthese, Speicherung, Transport und Abbau

34.4.2 Wirkungen

34.5 Hormone der Nebennierenrinde

34.5.1 Überblick

34.5.2 Glucocorticoide

34.5.3 Androgene

34.6 Hormone der Gonaden

34.6.1 Androgene

34.6.2 Östrogene und Gestagene

34.7 Wachstumshormon

34.7.1 Regulation der Biosynthese

34.7.2 Molekulare und zelluläre Wirkungen

34.8 Prolaktin

34.8.1 Molekulare und zelluläre Wirkungen

34.9 Gastrointestinale Hormone

34.9.1 Gastrin

34.9.2 Sekretin

34.9.3 Cholecystokinin (CCK)

34.10 Hormone mit Wirkung auf den Wasser- und Elektrolythaushalt

34.10.1 Regulation des Wasserhaushalts: Antidiuretisches Hormon

34.10.2 Hormonelle Regulation des Natriumhaushalts

34.10.3 Hormonelle Regulation des Kaliumhaushalts

34.10.4 Hormone mit Wirkung auf den Calcium- und Phosphathaushalt

34.11 Fallbeispiel: Hufrehe beim Pferd, Teil 1

34.12 Fragen zur Wissensüberprüfung

35 Gewebshormone (parakrin wirkende Hormone)

35.1 Eikosanoide

35.1.1 Biosynthese

35.1.2 Wirkungen

35.2 Entzündungshemmende und entzündungsauflösende Lipidmediatoren

35.3 Stickstoffmonoxid (NO)

35.3.1 Biosynthese und Inaktivierung

35.3.2 Wirkungen

35.4 Kinine

35.4.1 Biosynthese und Inaktivierung

35.4.2 Wirkungen

35.5 Histamin

35.5.1 Biosynthese, Speicherung und Inaktivierung

35.5.2 Wirkungen

35.6 Serotonin (5-Hydroxytryptamin)

35.6.1 Biosynthese, Speicherung und Inaktivierung

35.6.2 Wirkungen

35.7 Fallbeispiel: Hufrehe beim Pferd, Teil 2 – Therapie

35.8 Fragen zur Wissensüberprüfung

36 Zytokine

36.1 Grundlagen

36.2 Wachstumsfaktoren

36.3 Zytokine mit Wirkung auf die Hämatopoese

36.4 Zytokine des Immunsystems

36.5 Zytokinausschüttung während einer Sepsis

Teil VI Teil VI Infektion, Entgiftung, Zellzyklus und Tumorwachstum

37 Molekulare Immunologie

37.1 Einführung

37.2 Das angeborene (unspezifische) Immunsystem

37.2.1 Abwehr von Mikroorganismen an Oberflächen

37.2.2 Erkennung von Mikroorganismen durch das angeborene Immunsystem

37.3 Das adaptive Immunsystem

37.3.1 Einführung

37.3.2 Antikörper

37.3.3 Zelluläre und molekulare Grundlagen adaptiver Immunantworten

37.3.4 Allergie

37.4 Entzündung

37.4.1 Grundlagen

37.4.2 Die Aktivierung der Leukozyten

37.4.3 Die Leukozyten im Entzündungsherd

37.4.4 Extrazelluläre DNA-Netze bei der Entzündung (Neutrophil Extracellular Traps, NETs)

37.5 Mediatoren des Immunsystems

37.5.1 Interferone (IFN)

37.5.2 Interleukine

37.5.3 TNF-α

37.5.4 TGF-β

37.5.5 Weitere Mediatoren

37.6 Immunologie der Blutgruppenantigene

37.6.1 Das AB0-System

37.6.2 Das Rhesus-System

37.7 Fallbeispiel: Dermatomyositis

37.8 Fragen zur Wissensüberprüfung

37.9 Fallbeispiel: Polymyositis

37.10 Fragen zur Wissensüberprüfung

38 Blutstillung und Blutgerinnung

38.1 Einführung

38.2 Blutstillung: Aktivierung und Aggregation von Thrombozyten

38.2.1 Thrombozytenadhäsion

38.2.2 Thrombozytenaggregation

38.2.3 Freisetzung von Inhaltsstoffen aus aktivierten Thrombozyten

38.2.4 Hemmung der Thrombozytenaggregation am intakten Endothel

38.3 Blutgerinnung

38.3.1 Das Prinzip

38.3.2 Die Blutgerinnung im Detail

38.4 Fibrinolyse

38.5 Hemmung der Blutgerinnung

38.5.1 Mechanismen in vitro

38.5.2 Mechanismen in vivo

38.6 Thrombusbildung und Ischämie

39 Entgiftung

39.1 Entgiftung organischer Fremdstoffe: Biotransformation

39.1.1 Phase-I-Reaktionen

39.1.2 Phase-II-Reaktionen

39.2 Entgiftung anorganischer Fremdstoffe: Stoffwechsel der Schwermetalle

40 Der Zellzyklus

40.1 Ablauf

40.2 Regulation

40.2.1 Kontrollpunkte im Zellzyklus

40.2.2 Komponenten des Zellzyklus-Kontrollsystems

40.2.3 Steuerung der Phasenübergänge bzw. der S-Phase

41 Die Apoptose

41.1 Einführung

41.2 Bedeutung der Apoptose

41.3 Komponenten des Apoptose-Apparates

41.3.1 Caspasen

41.3.2 Proteine der Bcl-2-Familie

41.3.3 Inhibitors of Apoptosis Proteins (IAPs)

41.4 Auslösung der Apoptose

41.4.1 Extrinsischer Signalweg

41.4.2 Intrinsischer Signalweg

41.4.3 Granzym/Perforin-Weg

41.5 Wirkung der Effektor-Caspasen

41.6 Fehlregulationen der Apoptose

41.7 Fallbeispiel: Leishmaniosebehandlung beim Hund

41.8 Fragen zur Wissensüberprüfung

42 Gleichgewicht Zelltod versus Proliferation

42.1 Einführung

42.2 Nekrose versus Apoptose

42.3 Autophagie zur Zellrettung

42.4 NETosis als protektiver Selbstmord der Zelle

42.5 Fallbeispiel: Bakterielle Infektion bei Karpfen

42.6 Fragen zur Wissensüberprüfung

43 Molekulare Onkologie

43.1 Einführung

43.2 Tumorentstehung (Karzinogenese)

43.2.1 Mutationen des Erbgutes

43.2.2 Genetische Prädisposition

43.2.3 Epigenetische Prägungen der Genexpression

43.2.4 Tumorviren als Ursachen für die Entstehung von Tumoren

43.2.5 Bakterien als Ursache für die Entstehung von Krebs

43.3 Angiogenese

43.4 Metastasierung

43.5 Tumor-Stoffwechsel

43.5.1 Einführung

43.5.2 Multitasking der Glykolyse in Tumorzellen

43.5.3 Multitasking der Glutaminolyse in Tumorzellen – Rolle des Citratzyklus

43.5.4 Regulation des Tumor-Stoffwechsels

43.6 Tumortherapie

43.6.1 Angewandte Zytostatika in der Veterinärmedizin

43.6.2 Therapieresistenzen

43.6.3 Neue Therapieansätze in der Veterinäronkologie

Teil VII Teil VII Anhang

44 Antworten

44.1 Antworten zu Kapitel 5.11

44.2 Antworten zu Kapitel 6.6

44.3 Antworten zu Kapitel 15.9

44.4 Antworten zu Kapitel 15.11

44.5 Antworten zu Kapitel 15.13

44.6 Antworten zu Kapitel 24.10

44.7 Antworten zu Kapitel 27.8

44.8 Antworten zu Kapitel 30.5

44.9 Antworten zu Kapitel 34.12

44.10 Antworten zu Kapitel 35.8

44.11 Antworten zu Kapitel 37.8

44.12 Antworten zu Kapitel 37.10

44.13 Antworten zu Kapitel 41.8

44.14 Antworten zu Kapitel 42.6

Autorenvorstellung

Anschriften

Sachverzeichnis

Impressum/Access Code

Teil I Teil I Einführung

1 Einführung in biologische, chemische und physikalische Grundlagen

Teil II Teil II Struktur und Information: Zellbiologie

2 Aufbau der Zelle

3 Aufbau und Synthese biologischer Membranen

4 Funktion biologischer Membranen

5 Zellorganellen

6 Zytoskelett

7 Extrazelluläre Matrix