1 Per lange Weg der Zellenlehre zur modernen Zellbiologie. 2 Größenordnungen in der Zellbiologie. 3 Zelluläre Strukturen.

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1 Auf einen Blick 1 Per lange Weg der Zellenlehre zur modernen Zellbiologie 2 Größenordnungen in der Zellbiologie 3 Zelluläre Strukturen 4 Grundbaupläne 5 Per Stoff, aus dem die Zellen sind 6 Biomembranen und das innere Milieu der Zelle 7 Per Zellkern 8 Molekularbiologische Methoden 9 Proteinsynthese 10 Per Golgi-Apparat 11 Struktur- und Funktionsanalyse 12 Pas Exportgeschäft 13 Pas Importgeschäft 14 Lysosomen 15 Glattes Endoplasmatisches Retikulum, Lipidtropfen, Glykogen und Pas Cytoskelett 17 Lilien, Flagellen, Pseudopodien 18 Pas Cytosol 19 Mitochondrien 20 Chloroplasten 21 Zellen im Gewebeverband 22 Zellzyklus, Kernteilung und Zellteilung 23 Zellen brauchen Signale zur Differenzierung 24 Besonderheiten der Pflanzenzelle 25 Viren 26 Evolution der Zelle

2 Inhaltsverzeichnis 1 Der lange Weg der Zellenlehre zur modernen Zellbiologie - eine kurze Geschichte... ie 2 Größenordnungen in der Zellbiologie - ein weiter Bereich Zelluläre Strukturen - Sichtbarmachung mithilfe mikroskopischer Techniken Das Lichtmikroskop Konventionelle Lichtmikroskopie Neue Entwicklungen in der Lichtmikroskopie Das Elektronenmikroskop (EM) Das Transmissions-Elektronenmikroskop Das Raster-Elektronenmikroskop (REM ) Grundbaupläne - ein Überblick über zelluläre Organisationsformen Kennzeichen einer lebenden Zelle Die zwei Kategorien von Zellen Die Prokaryotenzelle im Vergleich zur Eukaryotenzelle Die Bakterienzelle Die Eukaryotenzelle Der Stoff, aus dem die Zellen sind - molekulare Bausteine Pauschale Zusammensetzung von Zellen Phospholipide Aminosäuren und Proteine... 93

3 5.4 Zucker Pyrimidin- und Purin-Basen der Nukleinsäuren Biomembranen und das innere Milieu der Zelle - was die Zelle zusammenhält... ios 6.1 Biomembranen als selektive Barrieren Semipermeabilität der Zellm em bran Grundsätzliche Beobachtungen zum Aufbau der Zellmembran Das innere Milieu der Zelle Transportphänomene an Biomembranen Struktur von Biomembranen Die Proteine von Biomembranen Die Glykokalyx und Übersicht über die Membrankomponenten Übersicht über die Funktion der Zelloberfläche Intrazelluläre Signaltransduktion Der Zellkern - Kommandozentrale der Zelle.. ist 7.1 Funktionelle Aspekte Transkription aktiver Gene und anschließende Translation der Transkripte in Proteine Bau des Zellkerns Die Struktur des Chromatins Der Chromosomensatz der Z elle Nukleolus und Biogenese der Ribosomen Kernporen DNA als effizienter Informationsträger

4 8 Molekularbiologische Methoden - wichtiges Werkzeug der Zellbiologie... iss 8.1 Neues Werkzeug für alte Probleme Isolierung von Proteinen Identifikation, Isolierung und Nachbau von Nukleotidsequenzen Gentechnische Methoden in der Zellbiologie Ausblick auf weitere Anwendungen Proteinsynthese - Umsetzung von Botschaften aus dem Zellkern Zusammensetzung und Bau von Ribosomen Das Prinzip der Synthese von Proteinen und ihrer Verteilung in der Zelle Ablauf der Synthese von Proteinen Freie und membranständige Ribosomen Der Golgi-Apparat - Verschiebebahnhof der Zelle Aufbau und Lage des Golgi-Apparates Endfertigung von Proteinen und z. T. von Lipiden Struktur- und Funktionsanalyse - wie sie einander ergänzen Zerlegung der Zellen in ihre Bestandteile Die Technik der Zellfraktionierung Die Ultrazentrifuge

5 11.2 Lokalisierung und Messung von Enzymen Elektronenmikroskopische Darstellung eines Leitenzyms am Beispiel der sauren Phosphatase in Lysosomen Spektralphotometrischer Nachweis eines Leitenzyms am Beispiel der sauren Phosphatase von Lysosomen Radioaktive Markierung und ihre Lokalisierung Pulsmarkierung Radioaktivitätsmessung Autoradiographie Antikörper im Dienste der zellbiologischen Forschung Markierung zellulärer S tru ktu ren Struktur von Antikörper-Molekülen Immunhistochemie und Immuncytochemie Monoklonale A ntikörper Analogmarkierung und Affinitätsmarkierung Vielfachmarkierungen Analysen in vivo GFP-Markierung in vivo Die FRAP-Methode Calcium-Messungen Das Exportgeschäft - Transport von Molekülen an die Zelloberfläche und Export aus der Z e lle Das Prinzip des vesikulären Transportes Allgemeines über die Abgabe von Stoffen (Sekretion) Die Zelle kann sehr verschiedene Stoffe exportieren Exocytose Ungetriggerte Exocytose Getriggerte Exocytose

6 13 Das Importgeschäft - Aufnahme von Stoffen. 2so 13.1 Endocytose und Phagocytose Endocytose im engeren S in n Phagocytose Transcytose Lysosomen - Abfall-Recycling als altbewährtes Prinzip Was charakterisiert Lysosomen? Adressat mehrerer Transportrouten - Biogenese von Lysosomen Multivesicular Bodies Die Vakuole der Pflanzen - ein Lysosom besonderer A rt Glattes Endoplasmatisches Retikulum, Lipidtropfen, Glykogen und Peroxisomen - sehr variable Zellkomponenten Glattes ER und Lipidtropfen Glykogen Peroxisom en Das Cytoskelett - Stütze und Bewegungsgrundlage Die Komponenten des Cytoskeletts Mikrotubuli Dynamische Instabilität von Mikrotubuli und ihre Beeinflussung durch T o x in e Funktionen von Mikrotubuli

7 16.3 Mikrofilamente Molekulare Komponenten und Bau von M ikrofilam enten Funktion von M ikro filam en ten Interm ediär-filam ente Lilien. Flagellen, Pseudopodien - auch Zellen können sich fortbewegen Schwimmbewegungen (Cilien, Flagellen) Kriechbewegungen (amöboide Bewegung, Chemotaxis) Geschwindigkeiten dynamischer zellulärer Prozesse Das Cytosol - mehr als eine inerte Grundmasse Dynamisch strukturierter Umschlagplatz vieler Stoffe Glykolyse Posttranslationale Modifikationen Mitochondrien - die Kraftwerke der Zelle Strukturelle Aspekte Funktionelle Aspekte Semiautonomie : Mitochondriale DNA und Proteinsynthese Biogenese Chloroplasten - die Solarenergie-Kollektoren der Pflanzenzelle Bau und Funktion von Chloroplasten Biogenese von Chloroplasten

8 21 Zellen im Cewebeverband - Zusammenhalt und Kommunikation Zellen im Cewebeverband Tightjunctions Adhäsionsgürtel und Fokalkontakte Punktdesmosomen und Hemidesmosomen Der Verbindungskomplex Zell-Zell-Verbindungen ohne assoziierte Filamente Allgemeine Zell-Zell- und Zell-Matrix-Adhäsion Gapjunctions Plasmodesmen Zell-Matrix-Verbindungen im Rückblick Die extrazelluläre Matrix (Interzellularsubstanz) Chemische Synapsen Zellzyklus, Kernteilung und Zellteilung - der Lebenskreislauf einer Zelle Körperzellen (somatische Zellen) Der Zellzyklus Die Teilungsspindel Mitose und Cytokinese (Kern- und Zellteilung) Die Cytokinese Regulation des Zellzyklus Geschlechtszellen Zellen brauchen Signale zur Differenzierung - Krebs, Apoptose, Epigenetik, Stammzellen Verschiedene Zelloberflächenrezeptoren senden Signale in den Zellkern Rezeptor-Tyrosinkinasen Tyrosinkinase-gekoppelte Rezeptoren Fokalkontakte ohne Rezeptorbindung

9 23.3 Apoptose E pigenetik Stammzellen, deren Differenzierung und medizinische Zielsetzungen Stammzellen und deren Differenzierung Medizinische Zielsetzungen Besonderheiten der Pflanzenzelle - ein Vergleich mit tierischen Zellen Innere Organisation der Pflanzenzelle Pflanzenzellen sind ähnlich organisiert wie tierische Zellen Die Pflanzenzelle im histologischen B ild Die besondere Rolle von Peroxisomen bei Pflanzen Biogenese Funktion Die Z ellw and Chemische Bestandteile Biosynthese und Schichtaufbau Transport von Wasser in der Zellwand Sonderbildungen Zellteilung und Differenzierung bei Pflanzen Unerwartete Fähigkeiten der Pflanzenzelle Tierische und pflanzliche Zelle im Rückblick - ein Vergleich

10 25 Viren - Komplexe aus Nukleinsäuren und Proteinen Verschiedene Arten von Viren Aufbau Der Weg des Virus durch die Wirtszelle Evolution der Zelle - oder: wie das Leben lernte zu leben Präbiotische Evolution Die ersten Zellen Das Problem mit dem Sauerstoff Der Weg zur höheren Zelle Die Symbiose-Hypothese auf dem Prüfstand Wie ging die Evolution der Zelle weiter? Sachverzeichnis