Description
Fr wen schreibt man ein Buch, warum schreibt man es zu einem be stimmten Zeitpunkt und aus welchen Grnden schreibt man es? Es ist unser wesentlichstes Ziel eine zusammengefate Darstellung der experi mentellen Ergebnisse und der theoretischen Vorstellungen ber die Plasmamembran vorzulegen, die Studenten der Biologie und Medizin, Immunologen, Genetiker, Onkologen und rzte griffbereit zur Hand haben knnen. Dabei scheint es uns von besonderem Vorteil zu sein, dies in einem Zeitpunkt vorzunehmen, in dem sich zahlreiche Verbin dungen zwischen der Membranologie und anderen Gebieten der Bio logie entwickeln, und in dem die Untersuchung der Plasmamembran nicht nur eine zunehmende Zahl von Biologen, Biochemikern und Bio physikern beschftigt, sondern auch rzte, deren Hauptinteresse auf dem Gebiet der klinischen Medizin liegt. So ist es eine der Absichten dieses Bandes die klinische Relevanz der Grundlagenforschung ber Plasmamembranen zu beleuchten und dabei mgliche Kommunika tionsschwierigkeiten zu berbrcken. Zudem soll dieses Buch dabei helfen wesentliche theoretische Anstze, wie die dynamischen Mem branmodelle und neue Techniken zur Untersuchung von Biomembranen mit so wichtigen Teilgebieten der Membranbiologie wie z. B. der Genetik, der Immunologie und der Pathophysiologie zu verknpfen. Diesem Ziel dient auch die umfangreiche Bibliographie; sie soll dazu beitragen, die Barriere einer so umfangreichen und interdisziplinr verstreuten Literatur zu berwinden und damit neue Perspektiven fr eines der erregendsten Gebiete der Biologie zu ermglichen. Boston, Massachusetts Donald F. H. Wallach Freiburg/Breisgau Hubertus G. Knfermann August 1973 VII Inhaltsverzeichnis I. Kapitel Einleitung. 1 1. Historische Entwicklung . . . . . . . 2 2. Allgemeine Eigenschaften der Membran 3 2. 1. Morphologie . . . . . . . . . . . . I. Kapitel Einleitung.- 1. Historische Entwicklung.- 2. Allgemeine Eigenschaften der Membran.- 2.1. Morphologie.- 2.2. Transport und elektrische Eigenschaften.- 2.3. Rntgenstreuungsanalyse.- 2.4. Molekulare Organisation und Kooperativitt.- 3. Die Membran als Trger pathologischer Prozesse.- 4. Definitionen: “marker”, “label” und “probe”.- II. Kapitel Isolierung, Fraktionierung und Biochemische Eigenschaften von Biomembranen.- 1. Einleitung.- 2. Zellaufschlu.- 2.1. Einleitung.- 2.2. Physikalische Methoden.- 2.3. Chemische Methoden.- 3. Trennung von Membranfragmenten durch Zentrifugieren.- 3.1. Differentialzentrifugation.- 3.2. Isopyknische Technik.- 3.3. Gradientenmedien.- 3.4. Herstellung von Gradienten.- 3.5. Probenzufhrung.- 3.6. Zentrifugation.- 4. Membranfraktionierung durch Phasentrennung.- 5. Membranfraktionierung durch “affinity-density-pertubation”.- 6. Membranfraktionierung durch Mikrodissektion.- 7. Analyse der Ergebnisse.- 7.1. Zonenlokalisation.- 7.2. Quantifizierung.- 8. Membran-“marker”.- 8.1. Morphologie.- 8.2. Enzym-“marker”.- 8.3. Immunologische “marker”.- 8.4. Virus-Rezeptoren als “marker”.- 8.5. Verschiedene andere “marker”.- 8.5.1. Elektrische Ladung der Membran.- 8.5.2. Kovalente “label”.- 8.5.3. Chemische Zusammensetzung.- 8.5.3.1. Lipide.- 8.5.3.2. Kohlenhydrate.- 8.5.3.3. Proteine.- 9. Spezielle Trennmethoden fr Plasmamembranen.- 9.1. Allgemeines.- 9.1.1. Alkalische Phosphatase.- 9.1.2. Adenosintriphosphatase.- 9.1.3. 5?-Nukleotidase.- 9.1.4. Leucin-Aminopeptidase.- 9.1.5. NADase.- 9.1.6. ATP-Diphosphohydrolase.- 9.1.7. Phosphodiesterase.- 9.1.8. Triglyzerid-Hydrolase.- 9.2. Groe Membranfragmente.- 9.2.1. Erythrocytenmembranen.- 9.2.2. Plasmamembran der Leber-Galle-Grenze.- 9.2.3. Myelin.- 9.2.4. Plasmamembranen mit spezialisierter Oberflche.- 9.2.5. Membranstabilisierung.- 9.3. Fraktionierung von Membranvesikeln.- 10. Zytoplasmatische Membranen.- 10.1. Einleitung.- 10.2. Kernmembranen.- 10.2.1. Eigenschaften.- 10.2.2. Isolierung und chemische Zusammensetzung.- 10.3. Mitochondriale Membranen.- 10.3.1. Eigenschaften.- 10.3.2. Isolierung.- 10.3.3. “Marker”.- 10.4. Peroxoisosomen.- 10.4.1. Eigenschaften.- 10.4.2. “Marker”.- 10.5. Lysosomale Membranen.- 10.5.1. Eigenschaften.- 10.5.2. Isolierung.- 10.5.3. “Marker”.- 10.6. Golgi-Membranen.- 10.6.1. Eigenschaften.- 10.6.2. Isolierung.- 10.6.3. “Marker”.- 10.7. Endoplasmatisches Retikulum (ER).- 10.7.1. Eigenschaften.- 10.7.2. Isolierung.- 10.7.3. “Marker”.- III. Kapitel Spezielle Methoden zur Untersuchung von Biomembranen.- 1. Einleitung.- 2. Biochemische Methoden.- 2.1. Solubilisierung von Membranen.- 2.1.1. Variation der Ionenzusammensetzung.- 2.1.2. Detergentien.- 2.1.2.1. Chromatographie.- 2.1.2.2. Ultrazentrifugation.- 2.1.2.3. Polyacrylamid-Gelektrophorese.- 2.1.3. Organische Lsungsmittel.- 2.2. Die Verwendung von Proteasen zum Studium der Membranstruktur.- 2.3. “Labelling”-Techniken zum Studium der molekularen Organisation von Membranproteinen.- 2.3.1. Nicht permeable “labels”.- 2.3.2. Makromolekulare “labels”.- 2.3.3. Enzymatisches “labelling”.- 2.3.4. Lokalisierbare permeable Reagentien.- 2.3.5. “Labelling” mit radioaktiven Substraten.- 3. Spektroskopische Methoden.- 3.1. Einleitung.- 3.2. Techniken, die Signale verwenden, die von Membranbestandteilen ausgehen.- 3.2.1. Infrarot-Spektroskopie (IR).- 3.2.2. Magnetische Kernresonanz (NMR).- 3.2.3. Optische Aktivitt. Zirkulardichroismus (=CD); optische Rotationsdispersion (= ORD).- 3.3. “Probes”.- 3.3.1. Prinzip der Methode.- 3.3.2. Elektronenenspin-Resonanz (ESR) und “spin labels”.- 3.3.2.1. Einleitung.- 3.3.2.2. Lokalisation.- 3.3.3. NMR-“probes”.- 3.3.4. Fluoreszierende “probes”.- 4. Schlubemerkung.- IV. Kapitel Genetik tierischer Plasmamembranen.- 1. Einleitung.- 2. Antigene.- 2.1. Blutgruppenantigene.- 2.2. Histokompatibilittsantigene.- 2.2.1. Biologische Genetik.- 2.2.2. Biochemie der Histokompatibilittsantigene.- 2.3. Antigene Derepression.- 2.3.1. “Kryptische” Antigene.- 2.3.2. Antigene Vernderungen whrend der Differenzierung.- 2.4. Tumorantigene.- 2.4.1. Tumoren, die nicht durch Viren induziert sind.- 2.4.2. Virus-induzierte Tumoren.- 2.5. Zell-Hybridisierung.- 3. Funktion.- 3.1. Permeabilitt.- 3.2. Transport.- 4. Zusammensetzung.- 5. Oberflchenorganisation.- 6. Abnorme Myelinisierung.- V. Kapitel Membranmodelle und Modellmembranen.- 1. Membranmodelle.- 1.1. Einleitung.- 1.2. Das “paucimolekulare” Modell.- 1.3. berblick ber die Struktur-Modelle.- 1.4. Dynamische Modelle.- 1.4.1. Einleitung.- 1.4.2. Indirekte Koppelung am Beispiel des AdenylzyklaseZyklus.- 1.4.3. Die Theorie des kooperativen Gitters von der CHANGEUX’schen Arbeitsgruppe.- 1.4.4. Konformations-bergnge in der Membran.- 1.4.4.1. Wachstumshormon.- 1.4.4.2. Insulin.- 1.4.5. Elektrisch erregbare Membranen.- 1.4.5.1. Chemische Reizung.- 1.4.5.2. Elektrische Reizung.- 1.4.5.3. Transport und Kooperativitt.- 1.4.6. Kodierung der Membran-Oberflche.- 2. Modellmembranen.- VI. Kapitel Biologie und Pathologie der Plasmamembranen.- 1. Einleitung.- 2. Neoplasien.- 2.1. Einleitung.- 2.2. Morphologie der Membranen.- 2.3. Zell-Kontakt.- 2.3.1. Zellulre Adhsion.- 2.3.2. Kontakthemmung der Bewegung.- 2.3.3. Kontakthemmung des Wachstums.- 2.3.4. Elektrische Koppelung und Ionenaustausch.- 2.3.5. Zellfusion.- 2.4. Oberflchenladung.- 2.4.1. Elektrophorese.- 2.4.2. Spezifische ionogene Gruppen.- 2.5. “Undichtigkeit” der Plasmamembran.- 2.6. Immunologische Vernderungen.- 2.6.1. Neue Antigene.- 2.6.2. Embryonale Antigene.- 2.6.3. “Demaskierung” und Vernderung der Agglutination.- 2.6.4. Verlust von Antigenen.- 2.7. Wachstumshemmung.- 2.8. Transport.- 2.8.1. Zuckertransport.- 2.8.2. Aminosuretransport.- 2.9. Schlubemerkung.- 3. Membranaspekte der Immunologie.- 3.1. Einleitung.- 3.2. Zellulre immunologische Individualitt.- 3.3. Antigen-Erkennung.- 3.4. Komplement.- 3.5. Zell-vermittelte Cytotoxizitt.- 4. Toxische Metalle.- 4.1. Einleitung.- 4.2. Die Wirkung toxischer Metalle auf die Oberflchenladung.- 4.2.1. Elektrophorese.- 4.2.2. Agglutination.- 4.2.3. Spezifische Effekte einzelner Metalle.- 4.2.3.1. Quecksilber.- 4.2.3.2. Blei.- 4.2.3.3. Kupfer.- 4.2.3.4. Thallium.- 4.2.3.5. Platin.- 4.2.3.6. Uran.- 5. Vernderungen der menschlichen Erythrocytenmembran infolge Hmoglobinmutanten.- 5.1. Einleitung.- 5.2. Sichelzell-Hmoglobin (Hb S).- 5.3. Hmolyse infolge “instabiler” Hmoglobine.- 5.4. Hb Kln.- 6. Intrazellulre Parasiten.- 6.1. Einleitung.- 6.2. Passiver Eintritt.- 6.3. Penetration von Plasmodium in Erythrocyten.- 6.4. Der Eintritt von Toxoplasma in die Zelle.- 6.5. Zustzliche Membraneffekte.- 6.5.1. Transport.- 6.5.2. Lipidgehalt infizierter Erythrocyten.- 6.6. Schlubemerkung.- 7. Membranvernderungen infolge von Strahlungen..- 7.1. Einleitung.- 7.2. Strahlenchemie des Wassers.- 7.3. Die Wirkung ionisierender Strahlungen auf Proteine.- 7.4. Die Wirkung ionisierender Strahlungen auf Lipide.- 7.5. Knstliche Lipid-Membranen.- 7.6. Radiolyse von Zuckern.- 7.7. “Schwache” Bindungen.- 7.8. Strahlungswirkungen auf Membranpermeabilitt und Transport.- 7.9. Die Wirkung ionisierender Strahlungen auf die Nervenleitung.- 7.10. Strahlungseffekte auf Membran-SH-Gruppen.- 7.11. Der Einflu von H2O2.- 7.12. Pleiotropische Membranvernderungen durch ionisierende Strahlungen.- 7.13. Schlubemerkung.- 8. Transportdefekte.- 8.1. Einleitung.- 8.2. Genetik.- 8.2.1. Defekte im Aminosuretransport.- 8.2.2. Geschdigte renale Wasserresorption; hereditter Diabetes insipidus.- 8.2.3. Defekter Glukosetransport; renale Glukosurie.- 8.2.4. Verminderte renale H+-Resorption; renale Acidurie.- 8.2.5. Hypohosphatmie mit hereditrer Vitamin D-resistenter Rachitis.- 8.2.6. Cystische Fibrose.- 8.2.7. Fanconi-Syndrom.- 8.2.8. Hereditre Sphrocytose.- 8.3. Die Wirkung bakterieller Toxine.- 8.3.1. Cholera.- 8.3.2. Botulismus.- 8.3.3. Tetanus.- Literatur.
