IMPP-Gegenstandskatalog (IMPP-GK-1) für den schriftlichen Teil des. Ersten Abschnitts der Ärztlichen Prüfung (ÄAppO vom 27.
June 2, 2017 | Author: Gertrud Pohl | Category: N/A
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Institut für medizinische und pharmazeutische Prüfungsfragen Rechtsfähige Anstalt des öffentlichen Rechts • Mainz
IMPP-Gegenstandskatalog (IMPP-GK-1) für den schriftlichen Teil des
Ersten Abschnitts der Ärztlichen Prüfung (ÄAppO vom 27. Juni 2002)
Teilkatalog „Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“
Auflage von Januar 2014
Vorwort zur Auflage von Januar 2014 In dieser aktualisierten Auflage des Teilkatalogs „Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ im IMPP-Gegenstandskatalog für den schriftlichen Teil des Ersten Abschnitts der Ärztlichen Prüfung (IMPP-GK-1) wurden – unter Beibehaltung der allgemeinen Struktur – eine Vielzahl von Begriffen aktualisiert und präzisiert sowie einige Themengebiete an besser geeigneter Stelle abgehandelt. Formal wird bis einschließlich Frühjahr 2015 den Prüfungen ausschließlich die vorhergehende Auflage von Februar 2005 zugrunde gelegt. Die Prüfung Herbst 2015 berücksichtigt beide Auflagen. Ab Frühjahr 2016 gilt nur noch die neue Auflage. Dessen ungeachtet können besonders wichtige Entwicklungen, wie sie in der lebendigen Wissenschaft ständig vor sich gehen, auch dann schon Prüfungsstoff sein, wenn sie dem Prüfungsstoffkatalog der Approbationsordnung für Ärzte (ÄAppO) zuzuordnen sind, im IMPP-GK aber noch nicht aufgeführt werden. Es sei deutlich darauf hingewiesen, dass Grundlage für den schriftlichen Teil des Ersten Abschnitts der Ärztlichen Prüfung allein der in der ÄAppO festgelegte Prüfungsstoff ist (§ 22 und Anlage 10 der ÄAppO). Der IMPP-GK-1 ist als Erläuterung und Konkretisierung der dort in allgemeiner Form festgelegten Prüfungsthemen zu verstehen. Er ist damit als Hilfestellung sowohl bei der Prüfungsvorbereitung als auch bei der Gestaltung von Ausbildungsinhalten anzusehen und dient selbstverständlich auch als Richtschnur bei der Auswahl der schriftlichen Prüfungsthemen. Die Prüfungen schließen Aspekte ein, die die Verknüpfung des medizinischen Grundlagenwissens über die Körperfunktionen mit klinischen Anteilen sichern (vgl. Anlage 10 der ÄAppO). Zum einen ist somit bestimmtes klinisches Basiswissen bereits Prüfungsstoff. Zum anderen können klinische Bezüge auch einer anwendungsorientierten Prüfungsfragestellung dienen, ohne selbst zum Prüfungsstoff zu gehören. Im letzteren Fall wird das Anwendungsbeispiel mit den nötigen Informationen in der Aufgabenstellung mitgeliefert. Der IMPP-GK-1 enthält in der vierten (rechten) Spalte stichwortartig „Anwendungsbeispiele”, mit denen der in Spalte 3 detaillierte Prüfungsstoff in Beziehung steht. Es kann sich hierbei im engeren Sinn um Bezüge handeln, die hohe klinische Relevanz besitzen oder denen wegen ihres Modellcharakters besonderer didaktischer Wert zukommt. Die rechte Spalte folgt weder einer eigenen Systematik, noch wird Vollständigkeit angestrebt. Stattdessen könnte sie als Anregung dafür dienen, noch mehr als bisher über sinnvolle Schnittstellen zwischen den grundlagenwissenschaftlichen und späteren Ausbildungsabschnitten nachzudenken. Ein Eintrag in der rechten Spalte erweitert also nicht den Prüfungsstoff des entsprechenden Items. Der Sachverhalt kann aber an anderer Stelle in einem der Teile dieses IMPP-GK-1 in den vorderen Spalten aufgeführt sein und somit beim dortigen Item zum Prüfungsstoff gehören. Um jeglichem Missverständnis vorzubeugen: Der in Betracht kommende Prüfungsstoff findet sich in den Spalten eins bis drei des IMPP-Gegenstandskatalogs. Auch die Querverweise innerhalb des IMPP-GK-1 erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Wird in einen anderen Teilkatalog des IMPP-GK-1 verwiesen, werden folgende Abkürzungen verwendet: GK = Teilkatalog des IMPP-GK-1 Physik = Physik für Mediziner Physiol. = Physiologie Biol. = Biologie für Mediziner Anat. = Anatomie Psych./Soz. = Grundlagen der Medizinische Psychologie und Medizinische Soziologie
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ (Inhaltsübersicht) 1
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Aufbau der Materie 1.1 Atome, chemische Elemente 1.2 Moleküle, chemische Bindungen 1.3 Heterogene Stoffgemische Chemisch-analytische Verfahren in der Biochemie und Medizin 2.1 Elektromagnetische Strahlung 2.2 Begriffe 2.3 NMR-Spektroskopie 2.4 Infrarotspektroskopie 2.5 UV/VIS-Spektroskopie 2.6 Massenspektrometrie Chemische Reaktionen 3.1 Chemische Gleichungen 3.2 Thermodynamische Grundlagen 3.3 Grundlagen der Kinetik 3.4 Säure-Base-Reaktionen, Puffer 3.5 Redox-Reaktionen 3.6 Reaktionen von Salzen 3.7 Reaktionen von Metallkomplexen Reaktionen einfacher und substituierter Kohlenstoffverbindungen 4.1 Bindungsverhältnisse 4.2 Reaktionstypen Grundstrukturen 5.1 Offenkettige Kohlenwasserstoffe 5.2 Alicyclische Verbindungen 5.3 Aromaten 5.4 Heterocyclen Funktionelle Gruppen 6.1 Alkohole, Phenole, Chinone, Ether 6.2 Verbindungen mit N 6.3 Verbindungen mit S 6.4 Aldehyde und Ketone 6.5 Carbonsäuren, Carbonsäurederivate 6.6 Hydroxy- und Oxocarbonsäuren 6.7 „Anorganische“ Säuren und ihre Derivate Stereochemie 7.1 Isomerien 7.2 Enantiomere Medizinisch relevante Werkstoffe/Biomaterialien 8.1 Metalle 8.2 Keramische Materialien 8.3 Polymere 8.4 Anwendungen Struktur und Eigenschaften von Aminosäuren, Peptiden und Proteinen 9.1 Aminosäuren 9.2 Peptide und Proteine Struktur und Eigenschaften von Kohlenhydraten 10.1 Monosaccharide 10.2 Disaccharide 10.3 Oligo- und Polysaccharide
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 11
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Struktur und Eigenschaften von Lipiden 11.1 Klassifizierung, Struktur und Eigenschaften 11.2 Speicherlipide 11.3 Membranlipide Struktur und Eigenschaften von Nucleotiden und Derivaten, Nucleinsäuren 12.1 Nucleoside, Nucleotide und Nucleotidderivate 12.2 Nucleinsäuren Vitamine und Vitaminderivate 13.1 Definition und Klassifikation 13.2 Strukturprinzipien 13.3 Herkunft, Stabilität 13.4 Funktion 13.5 Stoffwechsel Energetik und Kinetik biochemischer Reaktionen 14.1 Fließgleichgewicht 14.2 Gekoppelte Reaktionen 14.3 „Energiereiche“ Verbindungen 14.4 Biokatalyse 14.5 Cofaktoren 14.6 Enzymkinetik 14.7 Hemmung von Enzymen 14.8 Abhängigkeit der Enzymaktivität Prinzipien der Enzymregulation 15.1 Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substratkonzentration 15.2 Negative Rückkopplung 15.3 Allosterische Regulation 15.4 Enzymgesteuerte chemische Modifikation von Enzymen 15.5 Veränderung der Enzymkonzentration 15.6 Limitierte Proteolyse 15.7 Protein-Protein-Interaktion 15.8 Kontrollierte räumliche Trennung von Enzym und Substrat Kataboler Stoffwechsel und Energiegewinnung 16.1 Kohlenhydratabbau 16.2 Triacylglycerol-(Triglycerid-) und Fettsäureabbau 16.3 Ketonkörpersynthese und –abbau 16.4 Aminosäureabbau 16.5 Ethanolabbau 16.6 Pyruvat-Dehydrogenase, Citrat-Zyklus 16.7 Atmungskette und oxidative Phosphorylierung Anaboler Stoffwechsel und Aufbau von Energiespeichern 17.1 Kohlenhydrate 17.2 Lipide Regulation des Energiestoffwechsels 18.1 Begriffe und Grundlagen 18.2 Bildung von Energiespeichern 18.3 Speicherverwertung 18.4 Regulation des Glucoseabbaus und des Citrat-Zyklus Speicherung, Übertragung und Expression genetischer Information 19.1 Nucleotide 19.2 Nucleinsäuren 19.3 Co- und posttranslationale Faltung und Modifikation von Proteinen, Proteome 19.4 Proteolyse 19.5 Tumorbiochemie
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„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 20
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Molekulare Zellbiologie 20.1 Eukaryontische Zellen 20.2 Membranen 20.3 Zellkern 20.4 Mitochondrien 20.5 Lysosomen 20.6 Peroxisomen 20.7 Endoplasmatisches Retikulum (ER) 20.8 Golgi-Apparat 20.9 Zytoskelett 20.10 Extrazelluläre Matrix 20.11 Zellzyklus Säure-Basen-Haushalt, Wasser- und Elektrolythaushalt, Spurenelemente und Schwefel 21.1 Säure-Basen-Haushalt 21.2 Wasser- und Elektrolythaushalt 21.3 Spurenelemente 21.4 Schwefel Bewegung 22.1 Kontraktile Systeme 22.2 Motile Systeme Hormone, hormonähnliche Signalstoffe und Cytokine 23.1 Grundlagen 23.2 Biochemie von Hormonen 23.3 Biochemie der Cytokine Immunsystem 24.1 Zellen des Immunsystems 24.2 Begriffe 24.3 Immunglobuline 24.4 Histokompatibilitätsantigene, Antigenpräsentation 24.5 T-Zellrezeptor, T-Zell-Antigenerkennung 24.6 Unspezifische Immunantwort 24.7 Spezifische Immunantwort 24.8 Immunologische Abwehrmechanismen Blut 25.1 Erythropoiese und Erythrozyten 25.2 Granulozyten, Makrophagen 25.3 Lymphozyten 25.4 Blutstillung, Blutgerinnung und Fibrinolyse 25.5 Blutplasma Leber 26.1 Energiestoffwechsel 26.2 Serviceleistungen 26.3 Cholesterol (Cholesterin) 26.4 Gallenflüssigkeit und Gallensäuren 26.5 Biotransfomation 26.6 Endokrine Funktionen 26.7 Leberfunktionsstörungen Magen-Darm-Trakt 27.1 Grundlagen der Ernährung 27.2 Verdauung und Resorption 27.3 Endokrine Funktionen Fettgewebe 28.1 Stoffwechselleistungen 28.2 Endokrine Funktionen
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 29
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Niere 29.1 Stoffwechsel 29.2 Endokrine Funktionen 29.3 Grundlagen der Harnbildung 29.4 Ausscheidung von Säuren und Ammoniak Muskulatur 30.1 Energiestoffwechsel 30.2 Kontraktion, Relaxation 30.3 Endokrine Funktionen Aufbau des Stützgewebes 31.1 Extrazelluläre Matrix 31.2 Knorpelgewebe 31.3 Knochen, Zahnhartsubstanz Nervensystem 32.1 Stoffwechsel 32.2 Blut-Hirn-Schranke, Liquor cereobrospinalis 32.3 Myelin 32.4 Erregungsleitung und –übertragung durch Neurotransmitter Sinnesbiochemie 33.1 Sehen 33.2 Riechen
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“
1
Aufbau der Materie
1.1
Atome, chemische Elemente
1.1.1
Begriffe
1.1.2
Atomkern (s. a. GK Physik 3.1) Radioaktivität (s. a. GK Physik Kap. 8)
1.1.3
chemische Elemente, Elementarteilchen (Protonen, Neutronen, Elektronen) Ordnungszahl, Kernladungszahl, Massenzahl, Elementsymbole, Isotope, Nuklide α-, β−-, β+-, γ-Strahlung und ihre Wirkung auf Materie; medizinisch relevante Radioisotope (z. B. 131I, 99mTc, 18F, 60Co) Atomorbitale (s, p, d), Elektronenkonfiguration, Elektronenspin Ordnungsprinzipien (Perioden 1-7, Gruppen 1-18), periodische Eigenschaften (Atomradien, Ionisierungsenergien, Elektronegativität, Metallcharakter); medizinisch relevante Elemente, Spurenelemente (s. a. 21.3)
1.1.4
Elektronenhülle
1.1.5
Periodensystem
1.2
Moleküle, chemische Bindungen
1.2.1
Ionenbindung
1.2.2
Atombindung
1.2.3
Polarität von Molekülen
1.2.4
schwache gen
1.2.5
Metallkomplexe
1.2.6
metallische Bindung
Zentralatome, Liganden, Lewis-Konzept, Koordinationszahl, Nomenklatur einfacher Komplexe, Farbe und magnetische Eigenschaften; biochemisch und medizinisch wichtige Metallkomplexe (z. B. Eisen-Schwefel-Cluster, Häm-Gruppen, Corrin-Ringsystem) , Chelatkomplexe elektrische Leitfähigkeit, Legierungen
1.2.7
Bindungstypen in biochemisch relevanten Verbindungen
Erkennen von Wechselwirkungen anhand einfacher Beispiele; Bindigkeit von H, C, N, O, P, S, Cl
1.3
Heterogene Stoffgemische
1.3.1
Aggregatzustände (s. a. GK Physik 4.4 und 4.6)
1.3.2
Begriffe
1.3.3
heterogene Gleichgewichte (s. a. GK Physik 4.6)
Wechselwirkun-
Edelgaskonfiguration, Bildung von Kationen und Anionen, Ionenradien, Salze Molekülorbitale, Bindigkeit, bindende und freie Elektronenpaare; Bindungsverhältnisse bei den biochemisch wichtigen Grundelementen anhand einfacher Beispiele (H: H2; C: CH4, C2H4, C2H2, CO, CO2; N: NH3, N2, N2O, NO, CN−; O: H2O, H2O2, O2, O3, biologisch reaktive Sauerstoffradikale; S: H2S) Dipolmoment, Anomalien des Wassers (Siedepunkt, Schmelzpunkt, Dichte von Eis), Wasser als Lösungsmittel, Hydratisierung Assoziation durch H-Brücken, Van-derWaals-Kräfte, hydrophobe Wechselwirkungen, Ion/Dipol-Interaktionen
Phasen, allgemeines Gasgesetz, Phasendiagramm des Wassers (inkl. Siedepunktserhöhung und Gefrierpunktserniedrigung durch Verunreinigungen), Phasenumwandlungen (Verdunstungskälte) gesättigte Lösung, Suspension, Emulsion, Aerosol, Gel Verteilungsgleichgewichte (auch an Membranen): Nernst-Verteilungssatz; Adsorption, Diffusion, Dialyse, Osmose
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Schilddrüsen-Szintigraphie, PET
reaktive Sauerstoffspezies (ROS, s. 16.7.3), Gase mit Transmitterfunktion
Bedeutung für die Struktur von Proteinen und Nucleinsäuren, Ligand-Rezeptor-Wechelwirkungen Farbe von Blut, bildgebende Verfahren, Zytostatika, Blutgerinnung,
Prothesen, Amalgame
Implantate,
Narkosegase; Gefriertrocknung
Galenik, Nanopartikel Blut-Hirn-Schranke, glomeruläre Filtration, Bestimmung der Osmolarität von Urin, Laxantien
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 1.3.4
Trennverfahren
2
Chemisch-analytische Verfahren in der Biochemie und Medizin
2.1
Elektromagnetische Strahlung (s. a. GK Physik 6.4)
Prinzipien von Destillation, Extraktion, Filtration, Chromatographie und Elektrophorese
Wechselwirkungen mit Materie für medizinisch relevante Analytik, Energiewerte
2.2
Begriffe (s.a. GK Physik 7.4) Absorptions- und Emissionsspektren, Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Lumineszenz
2.3
Fluoreszenzmikroskopie, Atomabsorptionsspektrometrie, chemiluminometrische Methoden, GFP (green fluorescent protein)
NMR-Spektroskopie (s. a. GK Physik 5.9) Prinzip und medizinisch wichtige Anwendungen, z. B. Magnetresonanztomographie (MRT), funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)
2.4
Infrarotspektroskopie
2.5
UV/VIS-Spektroskopie (s.a. GK Physik 7.4)
Prinzip
Nierensteinanalytik
Farbigkeit chemischer Verbindungen, Chromophore, Photometrie, Lambert-Beer-Gesetz; UV-Spektren von NAD/NADH, Proteinen und Nucleinsäuren
klinisch-chemische Enzymdiagnostik
Prinzip (s. a. 9.2.5)
C13-Atemtest
2.6
Massenspektrometrie
3
Chemische Reaktionen
3.1
Chemische Gleichungen
3.1.1
Begriffe, Definitionen
3.1.2
Stöchiometrie
3.2
Thermodynamische Grundlagen
3.2.1
Begriffe, Definitionen
3.2.2
Energetik chemischer Reaktionen
3.2.3
chemisches Gleichgewicht
Unterschied zwischen Summen- und Strukturformeln, Definition der Begriffe atomare Masseneinheit, relative molare Masse, Stoffmenge, Avogadro-Konstante, Molmasse, Molvolumen Aufstellen einfacher Reaktionsgleichungen, Massenbilanzen einfacher chemischer Reaktionen, wichtige Konzentrationsmaße (Stoffmengen- und Massenkonzentration, Volumen- und Massenanteil, Stoffmengenanteil), Umrechnung zwischen Massen- und Stoffmengenkonzentration, Anwendungen in der Medizin Reaktionsenthalpie (∆H), Reaktionsentropie (∆S), Gibbs-Energie (Freie Reaktionsenthalpie, ∆G), endergon/exergon, endotherm/ exotherm Hauptsätze der Thermodynamik, Bedeutung des Satzes von Hess und der GibbsHelmholtz-Gleichung (∆G = ∆H − T·∆S) Massenwirkungsgesetz, Zusammenhang zwischen ∆G und Gleichgewichtskonstante (∆G = −R·T·lnK) bzw. Potentialdifferenz (∆G = −z·F·∆E); gekoppelte Reaktionen; Konzentrationsabhängigkeit von ∆G (Definition von ∆G0 und ∆G0')
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Brennwerte von Nahrungsmitteln (s. 27.1.2)
gekoppelte enzymatische Reaktionen
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 3.3
Grundlagen der Kinetik
3.3.1
Begriffe, Definitionen
3.3.2
3.3.3
3.3.4
3.4 3.4.1
3.4.2
3.4.3 3.4.4
3.4.5
Reaktionsgeschwindigkeit, Reaktionsordnung, geschwindigkeitsbestimmender Schritt, Molekularität Energieprofil Erkennen von Übergangszustand (aktivierter Komplex, Unterschied zum Enzymsubstratkomplex), Aktivierungsenergie (∆G*) und Reaktionsenergie (∆G) Katalyse Wirkungsweise eines Katalysators bezüglich Reaktionsgeschwindigkeit, Aktivierungsenergie, Gleichgewichtslage Zeitgesetze Erkennen der Reaktionsordnung (0., 1., 2. sowie pseudonullte und pseudoerste Ordnung), Molekularität einer Reaktion Säure-Base-Reaktionen, Puffer (s. a. 21.1 und GK Physiol. 5.10) Begriffe, Definitionen Brønsted- sowie Lewis-Säuren/Basen, pHWert, pKS-Wert, pKB-Wert, konjugierte Säure/Base-Paare, Ampholyte, Indikatoren dissoziationsabhängige Grö- Dissoziationsgrad von Wasser, pH-Wert von ßen Wasser (Temperaturabhängigkeit), Stärke medizinisch relevanter Säuren und Basen, Messung von pH-Werten Säure-Base-Reaktionen Titrationskurven, Äquivalenzpunkt, Neutralpunkt Puffersysteme Pufferlösungen, pH-Wert von Puffern (Anwendung der Henderson-Hasselbalch-Gleichung), pH-Optimum, Pufferkapazität Beispiele Dissoziation von HCl, H2SO4, „Kohlensäure“, Phosphor- und Zitronensäure sowie NaOH und NH3 in Wasser (Reaktionsgleichungen); Erkennen konjugierter Säure/Base-Paare; Berechnung von pH-Werten starker und schwacher Säuren bzw. Basen, pH-Wert von Salzlösungen; typische pH-Werte in Zellorganellen und von Körperflüssigkeiten; Puffergleichungen des Phosphatpuffers und des Hydrogencarbonat/CO2-Puffers bei physiologischem pH
3.5
Redox-Reaktionen
3.5.1
Begriffe, Definitionen
3.5.2
Redox-Gleichungen
3.5.3
elektrochemische Zellen
3.5.4
Beispiele
3.6
Reaktionen von Salzen
3.6.1
Salzlösungen
radioaktiver Zerfall, Michaelis-Menten-Gleichung (s. 14.6) Alkalose, Azidose, Karies, Löslichkeit und Resorption von Arzneistoffen
Oxidationszahl, Oxidation, Reduktion, Oxidations- und Reduktionsmittel, korrespondierendes Redox-Paar Berechnung der Oxidationszahl (auch in organischen Verbindungen), Erkennen von Redox-Reaktionen, Aufstellen einfacher Gleichungen Beschreibung einfacher elektrochemischer Zellen, Elektrodenpotential, elektromotorische Kraft, Standardwasserstoffelektrode, Spannungsreihe, Nernst-Gleichung Redox-Elektroden, Redox-Indikatoren; pHAbhängigkeit des Redox-Potentials bei biochemisch relevanten Reaktionen
Atmungskette (s. 16.7)
Bildung von Salzen, Dissoziation, Hydratation (Größe hydratisierter und nicht hydratisierter K+-, Na+-, Ca2+- und Cl−-Ionen, Vergleich mit den Atomen), Lösungsenthalpie, elektrische Leitfähigkeit, Elektrolyse, Löslichkeit, Löslichkeitsprodukt
Wasser- und Elektrolythaushalt (s. 21.2)
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Methylenblau-Färbung
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 3.6.2
Beispiele
3.7
Reaktionen von Metallkomplexen
3.7.1
Eigenschaften
3.7.2
typische Reaktionen
4
Reaktionen einfacher und substituierter Kohlenstoffverbindungen
4.1
Bindungsverhältnisse
medizinisch wichtige Kationen und Anionen und die Löslichkeit ihrer Salze (z. B. Apatite, Urate, Phosphate, Oxalate) Stabilität und Reaktivität (Komplexkonstante, Chelatkomplexe), Veränderungen der Eigenschaften von Metallionen durch Komplexierung (z. B. Ionenradius, RedoxPotential, Farbe, magnetische Eigenschaften) Ligandenaustausch-Reaktionen, Auflösung von schwerlöslichen Salzen
Knochenbildung, Nierenund Gallensteine, Gicht, Röntgenkontrastmittel Blockierung der Atmungskette z. B. durch Cyanid (s. 16.7.2)
Chelatbildner als Antidote
σ- und π-Bindungen, konjugierte Doppelbindungen, aromatische Systeme
4.2
Reaktionstypen Grundreaktionen (Addition, Eliminierung, Substitution), induktive (I) und mesomere (M) Effekte, radikalische Substitution (z. B. an Alkanen), elektrophile Addition (z. B. an Alkenen), elektrophile Erstsubstitution an Benzol, nukleophile Substitution (z. B. bei Aminen), nukleophile Addition (z. B. bei Aldehyden), Umlagerungen (z. B. KetoEnol-Tautomerie), Reaktionen CH-azider Verbindungen (z. B. Aldol-Kondensation)
5
Grundstrukturen
5.1
Offenkettige Kohlenwasserstoffe
Reaktionen der β-Oxidation (s. 16.2), Citrat-Zyklus (s. 16.6)
Alkane, Alkene, Alkine (Strukturformeln, allgemeine Prinzipien der Nomenklatur, typische Reaktionen), wichtige physikalische Eigenschaften im Vergleich (Siedepunkt, Löslichkeit in Wasser oder Kohlenwasserstoffen), medizinisch wichtige Verbindungen (z. B. Halogenalkane, Isopren, Terpene, cis/trans- bzw. E/Z-Isomere von Alkenen)
5.2
5.3
5.4
Alicyclische Verbindungen Cyclohexan (Stabilität von Konformeren und Derivaten), Decalin (Stabilität der Konfigurationsisomere), Erkennen des Sterangerüsts (Verknüpfung der Ringe, Benennung medizinisch wichtiger Derivate: Cholesterol (Cholesterin), Estradiol, Gallensäuren)
Steroidhormone
Benzol (Strukturformel, aromatischer Charakter), kondensierte Ringsysteme (Naphthalin, Anthracen, Benzpyren)
Synthese der Schilddrüsenhormone (s. 23.2.6), Biotransformation von Arzneistoffen (s. 26.5)
Erkennen der nichtaromatischen und aromatischen Grundstrukturen (Pyrrol, Indol, Imidazol, Thiazol, Pyridin, Pyrimidin, Purin, Pteridin, Isoalloxazin, Furan, Pyran) in biochemisch wichtigen Verbindungen
Vitamine, Nucleobasen, Aminosäuren
Aromaten
Heterocyclen
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“
6
Funktionelle Gruppen
6.1
Alkohole, Phenole, Chinone, Ether Erkennen von Alkoholen, Phenolen, Chinonen und Ethern; wichtige physikalische Eigenschaften im Vergleich (Siedepunkt, Löslichkeit in Wasser); typische Reaktionen
6.2
Verbindungen mit N Erkennen von Aminen, Nitro-, Guanidinound Azoverbindungen, Basizität und typische Reaktionen von Aminen
6.3
biogene Amine, Opioide, Cholinesterasehemmer
Verbindungen mit S Erkennen von Thiolen, Thioethern, Sulfoxiden, Disulfiden, Sulfensäuren, Sulfinsäuren, Sulfonsäuren und Sulfoniumsalzen, Oxidation von Thiolen zu Disulfiden bzw. Sulfonsäuren und von Methionin zu MethioninSulfoxid
6.4
Aldehyde und Ketone Erkennen von Aldehyden und Ketonen, typische Reaktionen (z. B. Keto-Enol-Tautomerie, Addition von Nukleophilen, Unterschiede zwischen Aldehyden und Ketonen, Aldehyde als histologische Fixationsmittel)
6.5
PAS-Reaktion
Carbonsäuren, Carbonsäurederivate Erkennen von Carbonsäuren und funktionellen Carbonsäurederivaten (Acyl-Verbindungen, Anhydride, Ester, Thioester, Amide); Nomenklatur (Monocarbonsäuren bis C4, essentielle und andere medizinisch wichtige Fettsäuren, ω-Nomenklatur, biochemisch wichtige Dicarbonsäuren, Zitronensäure); Säurestärke von Carbonsäuren (I-Effekte); Fettsäuren: essentielle, geradzahlig – ungeradzahlig, gesättigt – ungesättigt, cis/transbzw. E/Z-Konfiguration, Schmelzpunkt, Fetthärtung, Oxidation von ungesättigten Fettsäuren; amphipathische Eigenschaften von Salzen der Fettsäuren, Seifen, Bildung von Mizellen; Reaktivität und typische Reaktionen von Carbonsäurederivaten; Veresterung/Verseifung
6.6
Hydroxy- und Oxocarbonsäuren Erkennen biochemisch wichtiger Hydroxyund Oxocarbonsäuren (Ketocarbonsäuren), typische Reaktionen
6.7
„Anorganische“ Säuren und ihre Derivate Schwefelsäure, Kohlensäure, Phosphorsäure und Salpetersäure; Erkennen ihrer medizinisch wichtigen Derivate; „energiereiche“ Verbindungen
7
Stereochemie
7.1
Isomerien
7.1.1
Begriffe, Definitionen
Konstitutionsisomere; Stereoisomere: Konfigurations- und Konformationsisomere, Enantiomere und Diastereomere; Erkennung von Chiralitätszentren
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Biotransformation, Signaltransduktion
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 7.1.2
Anwendungen
7.2
Enantiomere
7.2.1
Eigenschaften
7.2.2
Nomenklatur
7.2.3
Anwendungen
8
Medizinisch relevante Werkstoffe/Biomaterialien
8.1
Metalle
8.2 8.3 8.4
Beispiele für Stereoisomere: geometrische Isomere (cis/trans- bzw. E/Z-Definition), Cyclohexanderivate (axiale bzw. äquatoriale Substituenten), Konformere (z. B. Sesselund Wannenform)
Retinal/Sehvorgang, roide, Saccharide
Vergleich der chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften von Enantiomerenpaaren, Racemate D/L-Nomenklatur (Fischer-Projektion, Stereoformeln), R/S-Nomenklatur (Prioritätsregeln, Stereoformeln), Zuordnung einfacher Strukturen in beiden Systemen Stereoselektivität bzw. Stereospezifität von Enzymen
Strukturen von Aminosäuren, Sacchariden und Pharmaka
Ste-
Edelstähle, Titan
ferromagnetische Eigenschaften, Gelenkersatz
Calciumphosphate, Zirkonkeramiken, Biogläser
Zahnersatz
z. B. Silikon, Hydrogele
weiche Kontaktlinsen
Keramische Materialien Polymere Polylactide,
Polyethylen,
Anwendungen bioinerte, bioaktive sowie resorbierbare Materialien
Prothesen, Knochenzement, Implantate, Zahnkronen, künstliche Blutgefäße und Augenlinsen, Stents, Herzklappen, chirurgisches Nahtmaterial
9
Struktur und Eigenschaften von Aminosäuren, Peptiden und Proteinen
9.1
Aminosäuren
9.1.1
Klassifizierung, Struktur
9.1.2
Eigenschaften
L-Reihe (Fischer-Projektion, Stereoformel, α-Aminogruppe), αβγ-Nomenklatur; Erkennen und Eigenschaften der proteinogenen Aminosäuren; Prinzip der Ein- und Dreibuchstabennomenklatur; essentiell – bedingt und nicht essentiell; Selenocystein; Beispiele für modifizierte und für nicht-proteinogene Aminosäuren, D-Aminosäuren im bakteriellen Murein Säure-Base-Eigenschaften (Ladung in Abhängigkeit vom pH-Wert/Ampholyte, Berechnung des isoelektrischen Punkts, Pufferbereiche, ionisierbare Gruppen), saure, basische, neutrale Aminosäuren, hydrophobe/hydrophile Reste, Verhalten an Ionenaustauschern, Redoxverhalten (Cystein – Cystin)
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 9.1.3
Reaktionen
9.2
Peptide und Proteine
9.2.1
Begriffe
9.2.2
Peptidbindung
9.2.3
Strukturen
9.2.4
Eigenschaften
9.2.5
Proteinanalytik
10
Struktur und Eigenschaften von Kohlenhydraten
10.1
Monosaccharide
10.1.1
Klassifizierung, Struktur
10.1.2
Stereochemie
Aminogruppe: Bildung von Schiff-Basen, Amiden und 2-Oxosäuren (α-Ketosäuren), Isopeptidbindungen, Desaminierung; Carboxylgruppe: Bildung von Estern, Amiden, Säureanhydriden, Transglutaminierung, Decarboxylierung; Seitenketten: Disulfidbrücken (Cys), N- und O-Glykoside (Asn, Ser/Thr), Schiff-Basen (Lys), Phosphorsäureester (Ser, Thr, Tyr); Nachweis mit Ninhydrin
Konjugationsreaktionen von Arzneistoffen mit Glycin und Glutamin
Oligopeptide, Polypeptide, Proteine, Proteom, prosthetische Gruppe Bildung durch Kondensation (Aktivierung), Erkennen in vorgegebenen Verbindungen, partieller Doppelbindungscharakter, neutraler Charakter der Amidbindung, cis/trans-Konfiguration von Peptidyl-ProlylBindungen Sequenz, N- und C-Terminus, Primär-, Sekundärstruktur (α-Helix, Schleife, β-Faltblatt), Rückgrat einer Peptidkette, Tertiärund Quartärstruktur (z. B. β-barrel, Kollagen-Tripelhelix); Bindungsarten zur Stabilisierung der Proteinstruktur; Proteindomänen, Strukturmotive und Untereinheiten, native und denaturierte Proteine Ampholyte, Puffer, hydrophile und hydrophobe Proteine; Beeinflussung der Löslichkeit (Temperatur, Salze, organische Lösungsmittel, pH-Wert) analytische und präparative Trennung nach Ladung, Molmasse bzw. Affinität; Immunodetektion (Westernblot, ELISA); Prinzip von Sequenzierung, Kristallisation, Röntgenstruktur- und NMR-Analyse; Proteom-Analyse (SDS-Gelelektrophorese, Massenspektrometrie); subzelluläre Lokalisierung von Proteinen (Antikörper, green fluorescent protein GFP)
Gliadine
Triosen, Pentosen, Hexosen, Aldosen, 2-Desoxyaldosen, Ketosen, Pyranosen, Furanosen, Aminozucker Darstellung der Glucose in Fischer-Projektion, Haworth-Projektion und Sesselform-Schreibweise, Erkennen von vorgegebenen Verbindungen in der HaworthFormel, D- und L-Reihe, α- und β-Anomere, Mutarotation, Epimere, β-D-Glucopyranose als thermodynamisch besonders stabile Hexose
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Protein-Missfaltungserkrankungen (z. B. Prionerkrankungen)
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 10.1.3
Reaktionen
10.1.4
Beispiele
10.2
Disaccharide
10.2.1
Klassifizierung, Struktur
10.2.2
Eigenschaften
10.2.3
Beispiele
10.3
Oligo- und Polysaccharide
10.3.1
Klassifizierung, Struktur
10.3.2
Beispiele
11
Struktur und Eigenschaften von Lipiden
11.1
Klassifizierung, Struktur und Eigenschaften
Prinzip der Umsetzung mit: alkoholischen OH-Gruppen (Halbacetale, Acetale, O-glykosidische Bindungen), Aminen/Amiden (N-glykosidische Bindungen), Oxidationsmitteln (-onsäurelactone, -onsäuren, -uronsäuren), Reduktionsmitteln (Zuckeralkohole); Unterschiede von Glykosiden und freien Monosacchariden Glycerinaldehyd (Glyceral), Glycerat, Ribose, Desoxyribose, Glucose und ihre Derivate (6-Phosphogluconolacton, D-Glucuronsäure, Vitamin C, Sorbitol), Mannose, L-Fucose, Galactose, Fructose sowie N- und O-Glykoside reduzierende (Typ I) und nicht-reduzierende (Typ II) Disaccharide, α- und β-glykosidische Bindung, 1,2-, 1,4- und 1,6-Verknüpfung Bildung durch Kondensation, Unterschied von Typ-I- und Typ-II-Disacchariden (Redoxverhalten, Mutarotation), säure- oder enzymkatalysierte Hydrolyse zu Monosacchariden Saccharose, Lactose, Maltose, Isomaltose
α- und β-Verknüpfung, Oligosaccharide, Polysaccharide (helikale bzw. lineare Strukturen), Homo- und Heteroglykane Cellulose, Amylose, Amylopektin, Glykogen, Dextran, Glykosaminoglykane (z. B. Heparin); Einteilung und Bausteine der Glykokonjugate (Glykoproteine, Glykolipide, Proteoglykane, Peptidoglykane, Mucine); Glykolipide (z. B. ABH-Antigene)
herzwirksame Glykoside, Glucuronidierung von Arzneistoffen
Lactoseintoleranz (s. 27.2.2)
Inulin-Clearance, Glykokalix, Zelladhäsion, Zellkommunikation, biologische Halbwertszeit von Glykoproteinen
hydrophobe Strukturen, Löslichkeit in apolaren Lösungsmitteln; hydrolisierbare/verseifbare – nicht hydrolysierbare Lipide; Speicherlipide, Membranlipide, Isoprenoide/Terpene, Steroide, Fettsäuren, Eicosanoide, Detergentien, Mizellen
11.2
Speicherlipide
11.2.1
Klassifizierung, Struktur
11.2.2
Eigenschaften, Reaktionen
11.2.3
Beispiele
11.3
Membranlipide
11.3.1
Klassifizierung, Struktur
Triacylglycerole (Triglyceride), Fettsäureester, Cholesterolester (Cholesterinester) neutral, hydrolysierbar; Bildung von Diacyl- und Monoacylglycerolen, Fetthärtung Fette, Öle, Wachse
Glycerophospholipide, Lysoglycerophospholipide, Sphingolipide, Ceramid, Cholesterol (Cholesterin)
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Bedeutung für die Ernährung
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 11.3.2
Eigenschaften, Reaktionen
12
Struktur und Eigenschaften von Nucleotiden und Derivaten, Nucleinsäuren
12.1
Nucleoside, Nucleotide und Nucleotidderivate
12.1.1
Klassifizierung, Struktur
12.1.2
Reaktionen
12.1.3
Beispiele
12.2
Nucleinsäuren
12.2.1
Klassifizierung, Struktur
12.2.2
Reaktionen
13
Vitamine und Vitaminderivate
13.1
Definition und Klassifikation
neutrale und saure Kopfgruppen, amphipathische Strukturen, Lipid-Doppelschichten und Liposomen; Hydrolysierbarkeit, Vorstufen für Signalmoleküle, Reaktionen mit reaktiven Sauerstoffspezies
Purin- und Pyrimidinbasen, Pentosen, Nucleoside sowie deren Mono-, Di- und Triphosphate (Nucleotide); Keto-EnolTautomerie Unterschiede zwischen Ribose- und Desoxyribose-Reihe, Hydrolyse von Ester-, Anhydrid- und N-glykosidischer Bindung Erkennen folgender biochemisch wichtiger Strukturen als Nucleotidderivate: cAMP, cGMP, PAPS, SAM, NAD+, NADP+, FAD, Coenzym A, Coenzym B12, Coffein als methyliertes Purin, UDP-Glucose, CDP-Cholin, Carbonsäureadenylate DNA, RNA; Erkennen der 5'- und 3'-Enden, Phosphodiesterbindung; Gesetzmäßigkeiten der Basenpaarung, Wasserstoffbrücken, hydrophobe Wechselwirkungen; Primärund Sekundärstruktur, A- und B-Form der DNA-Doppelhelix, große und kleine Furche; Supercoil, Palindrome unterschiedliche Stabilität gegenüber Alkali, thermische Denaturierung (Änderung der UV-Absorption und der Viskosität), Hybridisierung, Alkylierung; spontane Desaminierung, Verlust von Nucleobasen
Nucleosidderivate und –analoga (z. B. 5-FluorUracil, Aciclovir, Puromycin; s. 19.1.1)
synthetische Oligonucleotide, Ribozyme, siRNA
Vitaminbegriff, Namen und Buchstabenkurzform, Einteilung in wasser- und lipidlöslich
13.2
Strukturprinzipien Cholecalciferol (Calciol), Phyllochinone, Tocopherole, Retinol u. a. Retinoide, Thiamin, Riboflavin, Niacin (Nicotinsäure und Nicotinsäureamid), Pantothensäure, Pyridoxin, Biotin, Cobalamin, Folsäure, Ascorbinsäure
13.3
Herkunft, Stabilität Vorkommen in wichtigen Nahrungsmitteln(s. a. 27.1.1), Stabilität (Erhitzen, Licht- und Sauerstoffeinwirkung)
13.4
Funktion (Vorstufen von) Cofaktoren (s. a. 14.5), Signaltransduktion, Transkriptionssteuerung und Antioxidation; Hypo- und Hypervitaminosen (s. a. 27.2.6)
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Folsäuremangel, Neuralrohrdefekt, WernickeKorsakow-Syndrom, megaloblastäre und perniziöse Anämie, Skorbut, Rachitis, Osteomalazie, Gerinnungsstörungen; biochemische Tests auf Vitaminmangel
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 13.5
Stoffwechsel Bildung der aktiven Vitaminformen, z. B. Vitamin A (Retinol, Retinal, Retinsäure), Vitamin D (s. a. 23.2.18), Niacin, Riboflavin, Folsäure
14
Energetik und Kinetik biochemischer Reaktionen
14.1
Fließgleichgewicht dynamisches Gleichgewicht, steady state, Bedeutung in offenen Systemen
14.2
Gekoppelte Reaktionen Ablauf einer endergonen Reaktion durch energetische Kopplung mit einer exergonen Reaktion
14.3
„Energiereiche“ Verbindungen Gruppenübertragungspotential, Größenordnung (kJ/mol) der freien Energie der Hydrolyse „energiereicher“ Verbindungen (z. B. ATP, GTP, Creatinphosphat, Acetyl-CoA, PEP), strukturelle Grundlagen
14.4
Biokatalyse Enzyme als Biokatalysatoren, Proteinnatur von Enzymen, Isoenzyme, Ribozyme (z. B. Peptidyltransferase); Definition der Begriffe: Substratspezifität, Stereoselektivität – Stereospezifität, „aktives Zentrum“ und „prosthetische Gruppe“, Apoenzym und Holoenzym; Klassifizierung von Enzymen aufgrund der Reaktion, Enzymdiagnostik, biotechnologischer Einsatz von Enzymen
14.5
Prinzip der EC-Nummern
Cofaktoren Coenzyme, Cosubstrate, prosthetische Gruppen; prinzipieller Aufbau und Funktion von: Thiamindiphosphat, FMN, FAD, NAD(P)+, Pyridoxalphosphat, Biotin, Cobalamin, S-Adenosylmethionin, Liponamid, Tetrahydrofolat und seine Derivate, Coenzym A, Ascorbat, Phyllochinone, Tetrahydrobiopterin, Metall-Cofaktoren; Erkennen der funktionellen Gruppe, Beteiligung an Enzymreaktionen
14.6
Enzymkinetik Michaelis-Menten-Beziehung, kinetische Größen zur Kennzeichnung eines Enzyms (Definition, graphische Darstellung einer Enzymkinetik): Substratsättigung, Enzymaktivität, Enzymmenge, Halbsättigungskonzentration, Unit (µmol/min), Volumenaktivität (U/ml), spezifische Aktivität (U/mg Enzymprotein), kcat = Turnover number (min-1), KM-Wert, vmax; allosterische Enzyme
14.7
Hemmung von Enzymen kompetitive und nichtkompetitive Hemmung, Beispiele, Erkennen des Hemmtyps in graphischer Darstellung; irreversible Hemmung (z. B. ACE-Hemmer, Cyclooxygenasehemmer); Suizidinhibition (z. B. Penicillin, Allopurinol)
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Übergangszustandsanaloga
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 14.8
Abhängigkeit der Enzymaktivität Temperatur, pH-Wert, Ionen, Substratkonzentration, Produkte, Effektoren
15
Prinzipien der Enzymregulation
15.1
Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substratkonzentration
Hyperthermie, Verdaungsenzyme, lysosomale Enzyme
z. B. Glucokinase, Hexokinase (s. a. 26.2)
15.2
Negative Rückkopplung kompetitive Produkthemmung (z. B. Hexokinase)
15.3
Porphyrien
Allosterische Regulation Endprodukthemmung (z. B. PRPP-Amidotransferase), durch Effektoren geregelte Enzyme (z. B. Phosphofructokinase-1), Signalmetabolite (z. B. Fructose-2,6-bisphosphat)
15.4
Enzymgesteuerte chemische Modifikation von Enzymen Beeinflussung von Enzymaffinität und/oder aktivität z. B. durch De-/Phosphorylierung; Bedeutung interkonvertierbarer Enzyme bzw. von Enzymkaskaden, z. B. Glykogen-Synthese; ADP-Ribosylierung z. B. von G-Proteinen durch Pertussis- und Choleratoxin
15.5
15.6
15.7
Veränderung der Enzymkonzentration Steigerung/Drosselung der Enzymsynthese auf Transkriptions- und Translationsebene und/oder des Enzymabbaus
Induktion des CytochromP-450-Systems durch Pharmaka, Steroid-Rezeptoren als pharmakologische Angriffspunkte
irreversible Bildung aktiver Enzyme aus inaktiven Vorstufen, z. B. Verdauungsproteasen, Gerinnungsfaktoren, Komplementfaktoren, Caspase-Kaskade
akute Pankreatitis
Limitierte Proteolyse
Protein-Protein-Interaktion z. B. G-Proteine, Hitzeschockproteine, Steroidhormon-Rezeptoren, Adapterproteine der Signaltransduktion
15.8
Kontrollierte räumliche Trennung von Enzym und Substrat z. B. Sequestrierung von Glucokinase im Zellkern
16
Kataboler Stoffwechsel und Energiegewinnung
16.1
Kohlenhydratabbau Glykogenolyse, aerobe und anaerobe Glykolyse, Zwischenprodukte, Cofaktoren, Prinzip der Energiegewinnung in der Glykolyse durch Substratketten-Phosphorylierung, intrazelluläre Lokalisation; Stoffwechsel von Fructose und Galactose; oxidativer Teil des Pentosephosphatwegs, Regulation, Energieausbeute; Anpassung des Kohlenhydratstoffwechsels an kurzzeitige und Dauerleistungen im Muskel; Glykogenosen (am Beispiel von Glucose-6phosphatase-Mangel), Galactosämie, Fructose-Intoleranz, Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase-Mangel
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Hungerstoffwechsel
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 16.2
Triacylglycerol-(Triglycerid-) und Fettsäureabbau Lipolyse, ATGL (adipose triglyceride lipase), HSL (hormone-sensitive lipase), MGL (monoacylglycerol lipase), Verwertung von freien Fettsäuren, Bildung von Acyl-CoA, Transport in die Mitochondrien, β-Oxidation in Mitochondrien und Peroxisomen, Zwischenprodukte und Cofaktoren, Regulation der Lipolyse
16.3
Ketonkörpersynthese und -abbau
16.4
Aminosäureabbau
16.4.1
Prinzipien des Aminosäurestoffwechsels
16.4.2
Stoffwechselprodukte Aminosäuren
16.4.3
organbezogener Aminosäurestoffwechsel
16.5
Ethanolabbau
16.6
Defekte von Acyl-CoA-Dehydrogenasen und Carnitin-Acyl-Transferasen
von
Synthese von Ketonkörpern in der Leber aus Acetyl-CoA, intrazelluläre Lokalisation, Ketonkörperbildung bei längerer Nahrungskarenz und bei Diabetes mellitus, Aktivierung und Abbau von Ketonkörpern in extrahepatischen Geweben, Adaptationsphase des ZNS; Aceton: nichtenzymatische Entstehung, Ausscheidung durch die Nieren und die Lunge
ketoazidotisches Coma diabeticum, Hungerstoffwechsel
glucogene, ketogene Aminosäuren; PALPabhängige Transaminasen (AST/GOT, ALT/GPT); Bildung und Abbau biogener Amine (PALP-abhängige Decarboxylasen, Monoaminoxidasen), Abbau von Isoleucin und Propionyl-CoA; Methioninstoffwechsel (SAM, Homocystein), Bezug zum Folsäurestoffwechsel; Mono- und Dioxygenasen (Phenylalaninhydroxylase), Glutamatdehydrogenase, Glutaminsynthetase, Glutaminase; Ahornsirupkrankheit, Homocysteinämie bei Folsäure- und MethylentetrahydrofolatReduktase-Mangel, Methylmalonacidämie bei Vitamin-B12-Mangel, Phenylketonurie z. B. NO, Creatin, Häm, Taurin, Catecholamine, biogene Amine, NAD+, Purine und Pyrimidine Leber: Harnstoffzyklus; Muskel: Aspartat- und PurinnucleotidZyklus, Glucose-Alanin-Zyklus, Abbau von Isoleucin zur Energiegewinnung; Niere: Glutamin-Stoffwechsel; Darm: Aminosäure- und Peptidtransporter, bakterielle Ureasen; Gehirn: Glycin, Glutamat und GABA
Albinismus, Cystinurie, neuropathologische Effekte von Kynurensäure
NAD+-abhängige Oxidation zu Acetyl-CoA; Mikrosomales Ethanol-oxidierendes System; Berechnung der Blutalkoholkonzentration
Ethanol-bedingte Hepatopathien, Alkoholkrankheit
Leberinsuffizienz, Hyperammoniämien, hepatische Enzephalopathie, hepatorenale Kompensation von Azidosen und Alkalosen, Gliadin-induzierte Sprue
Pyruvat-Dehydrogenase, Citrat-Zyklus Mechanismus und Stoffwechselbedeutung der Pyruvat-Dehydrogenase, Abbau von Acetyl-CoA zu CO2, Zwischenprodukte, Cofaktoren, intrazelluläre Lokalisation, katabole und anabole Funktion des CitratZyklus, Energieausbeute
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
primäre biliäre Zirrhose
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 16.7
Atmungskette und oxidative Phosphorylierung
16.7.1
Aufbau
16.7.2
Arbeitsweise
16.7.3
Reaktive (ROS)
17
Anaboler Stoffwechsel und Aufbau von Energiespeichern
17.1
Kohlenhydrate
17.1.1
Verwertung von Glucose
17.1.2
Gluconeogenese
17.1.3
Glykogensynthese
17.2
Lipide
17.2.1
Stoffwechsel von Lipoproteinen und Fettsäuren
17.2.2
Fettsäuresynthese
17.2.3
Triacylglycerolsynthese (Triglyceridsynthese)
Sauerstoffspezies
Multienzymkomplexe in der inneren Mitochondrienmembran, Komplexe I-V: Strukturprinzip der Cytochrome, Eisen-Schwefelund Flavo-Proteine sowie des Ubichinons Transport von Reduktionsäquivalenten durch die Mitochondrienmembran, mitochondriale Transportsysteme, Reoxidation von NADH und FADH2, Kopplung zwischen Elektronentransport und Phosphorylierung, Protonen-Gradient, Aufbau und Mechanismus der ATP-Synthase, ADP/ATP-Transport, Atmungskontrolle durch ADP, Entkopplung bzw. Hemmung des Elektronentransports, Hemmung von Phosphorylierung und ATPTransport, Entkopplungsproteine, Thermogenese im braunen Fettgewebe; Cyanidvergiftung Bildung von O2−, OH-Radikal, H2O2, Peroxid-Radikal; Antioxidantien (z. B. Glutathion, Vitamin E, Vitamin C), Superoxiddismutase, Katalase, Peroxidasen
Störungen bei Substratmangel oder Hypoxie, Myopathien, Enzephalopathien
Alterungsprozesse
Fluss und Verwertung von Glucose nach Nahrungsaufnahme, Glucosetransporter (GLUTs) und Na+-abhängige sekundär aktive Glucosetransporter (SGLTs), Insulinmangel Bildung von Glucose aus Lactat, glucogenen Aminosäuren, Glycerol (Glycerin) und Propionat; Schlüsselenzyme der Gluconeogenese, Zwischenprodukte, Cofaktoren, intrazelluläre Lokalisation, Organbeteiligung, Energiebedarf, Regulation Zwischenprodukte, Cofaktoren, Organbeteiligung, Regulation, Energiebedarf
Homöostase der Blutglucose, Einfluss anaboler und kataboler Hormone (s. 23.2), Diabetes mellitus (s. 18.2)
Eigenschaften und Stoffwechsel von Chylomikronen, HDL, IDL, VLDL, LDL sowie Fluss und Verwertung von Fettsäuren nach Nahrungsaufnahme; Lipide als Energiereserve; Pankreaslipase, Lipoproteinlipase, Apolipoproteine, Lecithin-Cholesterol-Acyltransferase (LCAT), Acyl-CoA-Cholesterol-Acyltransferase (ACAT) Acetyl-CoA-Carboxylase, Malonyl-CoA, Fettsäuresynthase, Herkunft von Acetyl-CoA und NADPH, intrazelluläre Lokalisation, Hemmung der Carnitin-Palmitoyltransferase durch Malonyl-CoA, Synthese ungesättigter Fettsäuren Zwischenprodukte, Cofaktoren, intrazelluläre Lokalisation, Bildung von Lipidtröpfchen, Perilipin
Hyperlipoproteinämien, Atherosklerose, Adipositas
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Fettleber infolge Alkoholabusus
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“
18
Regulation des Energiestoffwechsels
18.1
Begriffe und Grundlagen Resorptions-, Postresorptions- und Hungerphase; Organbeitrag und hormonelle Kontrolle; Stoffwechselleistungen einzelner Organe
18.2
Bildung von Energiespeichern Wirkung von Insulin auf den Glykogen- und Triacylglycerol-(Triglycerid-)Stoffwechsel, Regulation der Glykogensynthase sowie der Acetyl-CoA-Carboxylase, Wirkung von Insulin und Wachstumsfaktoren auf die Proteinsynthese, mTOR, Adiponectin, Leptin; Diabetes mellitus Typ I und II, InsulinResistenz, Adipositas; Metabolisches Syndrom
18.3
Speicherverwertung Wirkung von Glucagon, Catecholaminen und Glucocorticoiden auf Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel; Regulation der Glykogenphosphorylase, der Hormon-sensitiven Lipase; Schlüsselenzyme von Gluconeogenese und Glycolyse, intrazelluläre Signale für Energiebedarf (cAMP, AMP) und ihre Effektorenzyme Proteinkinase A und AMP-abhängige Proteinkinase; Stoffwechselveränderungen bei Nahrungskarenz; angeborene Störungen der Verwertung von Energiespeichern (z. B. Glykogenose Typ I, Lipoproteinlipase-Mangel)
18.4
bedarfsgesteuerte Kontrolle der zellulären Energieversorgung
Regulation des Glucoseabbaus und des Citrat-Zyklus z. B. Glucokinase-, Hexokinase-, Phosphofructokinase-, Pyruvat-Kinase-, PyruvatDehydrogenase- sowie Isocitrat-Dehydrogenase-Reaktion
19
Speicherung, Übertragung und Expression genetischer Information
19.1
Nucleotide
19.1.1
Synthese
19.1.2
Funktion
19.1.3
Abbau
Pyrimidin-Synthese, Grundzüge der Purinnucleotid-Synthese, Umwandlung von IMP in AMP/GMP, Bereitstellung von Pentosen (Pentosephosphatweg), Glutamin und Aspartat als hauptsächliche Stickstoffquellen, Regulation der Schrittmacherreaktionen, Beteiligung von Folsäure-Metaboliten, Methotrexat und Fluorouracil als Zytostatika; Sulfonamide als Antibiotika, Wiederverwertung von Purin- und Pyrimidinbasen, Ribonucleotidreduktase; Lesch-Nyhan-Syndrom Cofaktoren, Energieträger, Bausteine von Nucleinsäuren, Signalsubstanzen (second messenger, Neurotransmitter, s. a. 32.4), Aktivierung von Zuckern und Lipidbausteinen Bildung von Harnsäure aus Purinnucleotiden; Störungen des Stoffwechsels und der Ausscheidung von Purinen, Hyperurikämie und Gicht IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Hemmstoffe der Nucleotid-Synthese zur Tumortherapie und Immunsuppression
SCID, Adenosin-Desaminase-Mangel; Pharmakotherapie, z. B. mit Allopurinol
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 19.2
Nucleinsäuren
19.2.1
Grundbegriffe
19.2.2
DNA-Replikation
19.2.3
DNA-Schädigung und Reparatur
19.2.4
Transkription
19.2.5
Regulation der Transkription
19.2.6
posttranskriptionelle Veränderungen
Gen, Intron, Exon, Promotor; Größe und Organisation des menschlichen Genoms (kodierende, nichtkodierende, singuläre, repetitive Abschnitte); Replikation, Transkription, Translation, Rekombination, Transposition; Epigenetik Komponenten und Mechanismen der Replikation bei Eukaryonten, DNA-Helikasen, Topoisomerasen, DNA-Polymerasen α, δ und ε, SSB (single-strand-binding protein), Gleitring (PCNA), DNA-Ligase, Telomerase, Replikationsfehler; Polymerase-Kettenreaktion (PCR, s. a. 19.2.12), Prinzip der DNA-Sequenzierung chemische und physikalische Noxen und damit verbundene DNA-Mutationen, 8-Oxo-Guanosin, Pyrimidin-Dimere, Basenaddukte, Desaminierung; Mechanismen der Reparatur von Replikationsfehlern (Mismatchreparatur), Basenveränderungen (Basenexzisionsreparatur), Verzerrung der DNA-Struktur (Nucleotidexzisionsreparatur), Doppelstrangbrüchen (homologe Rekombination und nichthomologe Endverknüpfung); Signalwirkung von DNA-Schäden am Beispiel von ATM und p53, Defekte der DNAReparatur, Mutationen durch fehlerhafte Reparatur, Kanzerogenese (s. a. 19.5.1) Substrate und Mechanismen der RNASynthese, RNA-Polymerasen I, II, III und ihre Beziehung zur Synthese einzelner RNATypen, generelle Transkriptionsfaktoren (TFIID, TFIIIA, TFIIIC), Transkriptionskomplexe, Promotoren, Enhancer- und Silencer-Elemente, primäre Transkriptionsprodukte; Hemmstoffe der Transkription (z. B. α- Amanitin, Actinomycin, Rifampicin), Hemmstoffe von Topoisomerasen Chromatinstruktur, Histone, Nukleosomen, Verpackung der DNA als genereller Repressionsmechanismus; CpG-Methylierung, reversible Acetylierung und Methylierung der Histone und ihre Bedeutung für die Transkription; Epigenetik; ChromatinRemodellierung, spezifische Transkriptionsfaktoren, Zinkfinger-, Leucin-Zipper- und Helix-Loop-Helix-Proteine; Co-Aktivatoren, Mediatorkomplexe, Signalkaskaden nach Aktivierung membranständiger Rezeptoren oder DNA-bindender Proteine, Inaktivierung des X-Chromosoms hnRNA, snRNA, snoRNA, Capping, genereller Aufbau und Arbeitsweise des Spleißosoms, alternatives Spleißen, Polyadenylierung, RNA-Editierung, Modifikationen von rRNA und snRNA
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Aptamere
Trinucleotid-Repeat-Erkrankungen, Xeroderma pigmentosum, Teleangiektasie, HNPCC (hereditary nonpolyposis carcinoma coli), erblicher Brustkrebs (BRCA1, BRCA2)
Vergiftung mit blätterpilzen
Knollen-
Genregulation durch Steroidhormon-Rezeptoren, CREB, SREBP-1c, NFκB, Sirtuine, Induktion des Cytochrom-P-450-Systems
Adenosindesaminierung: Glutaminrezeptor; Cytosindesaminierung: Apolipoprotein B
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 19.2.7
Translation
19.2.8
Hemmstoffe der Translation
19.2.9
Regulation der Translation
19.2.10
Viren
19.2.11
Gentechnik
19.2.12
Analyse von Nucleinsäuren
19.3
Co- und posttranslationale Faltung und Modifikation von Proteinen, Proteome
19.3.1
Proteinfaltung
19.3.2
Proteinsortierung
19.3.3
limitierte Proteolyse
19.3.4
Proteinglykosylierung
tRNA, rRNA, mRNA, Ablauf der Proteinsynthese bei Eukaryonten: Aktivierung von Aminosäuren, Initiation (eIF-2, eIF-4), Elongation (eEF-1, eEF-2, GTP-Hydrolyse, Peptidyltransferase), Termination; Ribosomenstruktur, A-, P- und E-Stelle, Exit tunnel (Proteinaustrittskanal), Polysomen, freie und ER-gebundene Ribosomen (signal recognition particle SRP, SRP-Rezeptor, Sec61-Kanal); genetischer Code (Degeneration, Universalität, offenes Leseraster, Wobble-Phänomen, Suppression von Stoppcodons), Einbau von Selenocystein Eukaryonten: z. B. ADP-Ribosylierung des eEF2 durch Diphtherietoxin, Shiga-Toxin, Viscumin; Prokaryonten: z. B. Streptomycin, Tetracycline, Makrolid-Antibiotika, und ihre Angriffspunkte (s. a. GK Biol. 3.3.6) z. B. durch Stress (eIF-2-Kinasen), Häm und Wachstumshormone (eIF-4E-Bindungsproteine, mTOR), RNA-Interferenz, miRNA, siRNA, Drosha, Dicer, RISC-Komplex, Hemmung von mTOR durch Rapamycin Grundzüge der Struktur von DNA- und RNAViren, Tumorviren, Retroviren, Vermehrungszyklen, virale Onkogene, Inhibitoren der Virusvermehrung (Nucleosidanaloga, z. B. Azidothymidin, Aciclovir, Proteaseinhibitoren) Restriktionsendonucleasen, reverse Transkriptase, cDNA, Vektoren (z. B. Plasmide), Klonierung von Genen, Genbanken, Expressionsvektoren, Knock-out- und transgene Tiere, Gentherapie, RNA-Interferenz Hybridisierungstechniken (Array-Techniken, Southern-Blot, Northern-Blot), PolymeraseKettenreaktion (PCR), Restriktionsfragment-Längen-Polymorphismus (RFLP), genetischer Fingerabdruck, single nucleotide polymorphism Raumstruktur, Denaturierung und Renaturierung, hydrophober Kollaps, Wirkungsweise von Chaperonen (z. B. Hsp70), ProteinDisulfid-Isomerase und Prolyl-cis-trans-Isomerase, Fehlfaltung und Aggregation, Prione Signalsequenzen, Mechanismen der subzellulären Proteinlokalisierung (ER, Mitochondrien, Zellkern, Lysosomen, Peroxisomen) und Proteinsekretion Aktivierung von Verdauungsenzymen und Blutgerinnungsfaktoren sowie des Fibrinolyse- und Komplementsystems; Caspasen, Prohormon-Konvertasen Prinzip von N- und O-Glykosylierung; Dolicholpyrophosphat, Vorkommen von Glykoproteinen, Glykolipiden und Proteoglykanen, Asialoglykoprotein-Rezeptor
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
immunsuppressive Wirkung von Rapamycin (bei Organtransplantation), Rapamycin-beschichtete Stents Influenza, Herpes, AIDS
Synthese rekombinanter Proteine, z. B. von Insulin, Faktor VIII
HIV-Diagnostik, Gendiagnostik, Mutationsscreening, Transkriptom-Analyse, Verwandschaftsanalyse
Alzheimer-Krankheit und andere neurodegenerative Erkrankungen
Mukoviszidose
Apoptose, Hämophilien, Ehlers- Danlos-Syndrom
Proteine des Bindegewebes und des Blutplasmas
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 19.3.5 19.3.6 19.3.7
nichtenzymatische Glykierung Verankerung von Proteinen an Membranen reversible Modifikationen von Proteinen
Bildung von „advanced glycation endproducts“ (AGE), HbA1c Modifikation mit Lipiden, z. B. Acylierung, Isoprenylierung und GPI-Anker Phosphorylierung, Acetylierung, Methylierung, ADP-Ribosylierung, SUMOylierung, Ubiquitinierung, Glutathionylierung Definition und Analyse (s. 9.2.5)
19.3.8
Proteome
19.4
Proteolyse
19.4.1
Proteasen
Serin-, Aspartat-, Cystein-Proteasen, Metall-abhängige Proteasen, IntramembranProteolyse
19.4.2
lysosomale Proteolyse
19.4.3
zytosolische Proteolyse
Autophagozytose; Cathepsine; Bedeutung für Antigenpräsentation mit MHC-II-Proteinen Ubiquitinierung von Proteinen, Aufbau und Funktion von Proteasomen, Bedeutung für Antigenpräsentation mit MHC-I-Proteinen
19.5
Tumorbiochemie
19.5.1
Kanzerogenese
19.5.2
Therapie
19.5.3
Apoptose
20
Molekulare Zellbiologie
20.1
Eukaryontische Zellen
20.1.1
Aufbau
20.2 20.2.1
Mutationen: Aktivierung von Protoonkogenen zu Onkogenen (Einteilung, Funktionen, z. B. Ras); Inaktivierung von Tumorsuppressorgenen (z. B. Retinoblastom- und p53Protein); DNA-Reparaturenzyme, Regulatoren der Apoptose, Mehrschrittprozess der Tumorentstehung, chromosomale Translokation; mutagene Wirkung von energiereicher Strahlung, reaktiven Sauerstoffspezies (ROS); Inhaltsstoffe des Tabakrauchs; spontane DNA-Schäden und deren unzureichende Reparatur (s. a. 19.2.3) Zytostatika (Hemmung des DNA-Stoffwechsels, der DNA-Topologie, Auslösung von Apoptose, Resistenzentwicklung), Bestrahlung, Angiogenesehemmer, Tumor-spezifische monoklonale Antikörper; Hemmung tumorspezifischer Proteine Bedeutung und zellbiologische Veränderungen, Caspasen, Grundzüge der Signalkaskaden (s. a. GK Biol. 1.16.1)
Funktionen, Charakteristika (Leitenzyme) und Isolierung von Zellorganellen Membranen (s. a. GK Biol. 1.2) Membrankomponenten Membran als Lipiddoppelschicht, Bausteine und Strukturprinzip von Glycerophospholipiden, Sphingolipiden, Glycolipiden, Cholesterol (Cholesterin); Membran-Mikrodomänen; Charakteristika von Membranproteinen (membrandurchspannende α-Helices, Poren-bildende β-barrels)
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Diabetes mellitus, Vaskulopathien
Signalwirkung, Regulation
bakterielle IgA-Proteasen, virale Proteasen (z. B. des HIV); Präsenilin (Alzheimer-Krankheit) spezifische Immunabwehr
familiäre adenomatöse Polyposis, chronisch-myeloische Leukämie (CML), Asbest, Kernstrahlung, UVLicht
Chemotherapie, z. B. Cyclophosphamid, Busulfan, 5Fluorouracil; Imatinib bei CML, HER2-Inhibitoren
Homöostase der Zellzahl, Zelldifferenzierung, Immuntoleranz, Beseitigung defekter oder infizierter Zellen
Zell-Zell-Kontakte
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 20.2.2
Bildung und Membranen
20.2.3
Funktion
20.3
Zellkern (s. a. GK Biol. 1.3)
20.3.1
Chromatin
20.3.2 20.3.3
20.4 20.4.1
20.4.2
20.5 20.5.1
20.5.2
20.6
Abbau
von
Synthese von Membranlipiden am endoplasmatischen Retikulum, asymmetrische Lipidverteilung auf die Membranblätter (Flippasen, Floppasen, Scramblase), vesikulärer Transport, Vesikelfusion (z. B. SNARE); Wirkung von Tetanus- und Botulinumtoxin; Membranfluss durch Exo- und Endozytose, Rezeptor-vermittelte Endozytose (z. B. Clathrin, Dynamin); Abbau von Membranlipiden durch Phospholipasen und lysosomale Hydrolasen; Bedeutung von Membranlipiden bei der Erzeugung von Signalmolekülen (z. B. Eicosanoide und Inositoltrisphosphate) Kompartimentierung, transmembranärer Austausch (Kanäle, Carrier, Rezeptoren), Zell-Zell-Kontakte, Stoffwechselleistungen, z. B. Cholesterolsynthese (Cholesterinsynthese) (s. a. GK Physiol. 1.3.2)
Aufbau aus DNA und Histonen, Struktur von Nukleosomen, Chromatin(de)kondensation Kernhülle Aufbau, Kernporen, Lamine; Kerntransport Funktionen DNA-Replikation (s. a. 19.2.2), RNA-Synthese und -Modifikationen, Assemblierung ribosomaler Untereinheiten im Nukleolus, Separierung von Enzymen zur Stoffwechselkontrolle (z. B. Glucokinase) Mitochondrien (s. a. GK Biol. 1.12) Entstehung, Aufbau Mitochondrien als Endosymbionten, Biogenese durch Teilung, maternale Vererbung; äußere und innere Mitochondrienmembran, Cardiolipin, Intermembranraum, Matrixraum, Cristae; mitochondriale DNA Funktionen Citrat-Zyklus, Atmungskette, oxidative Phosphorylierung, β-Oxidation, Ketonkörpersynthese und –Abbau, Harnstoff-Zyklus; Hämsynthese, PDH, Pyruvatcarboxylase; Rolle in der Auslösung von Apoptose sowie der Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS); Besonderheiten der mitochondrialen Translation; Speicherung von Calcium Lysosomen (s. a. GK Biol. 1.8) Entstehung, Aufbau Biogenese, Zielsteuerung lysosomaler Hydrolasen (Mannose-6-phosphat-Rezeptor), V-Typ-ATPase Fusion mit Phagosomen, Abbau von Makromolekülen, Beziehung zur Antigenpräsentation mit MHC-II-Proteinen Peroxisomen (s. a. GK Biol. 1.11) Abbau methylverzweigter und überlanger Fettsäuren durch α- und β-Oxidation, Peroxidasen, Katalase; Gallensäure-Synthese, oxidativer Abbau von Fremdstoffen (z. B. Ethanol, Phenole, Ameisensäure, Formaldehyd),
Lipidosen, prozesse
Entzündungs-
IgA-Sekretion, Biotransformation
mitochondriale Erkrankungen (z. B. MELAS, Friedreich Ataxie)
lysosomale Speicherkrankheiten, z. B. Glykogenosen, Lipidosen, Cystinose, Mucopolysaccharidosen
Funktionen
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Zellweger-Syndrom, Adrenoleukodystrophie, Refsum-Syndrom
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 20.7
Endoplasmatisches Retikulum (ER) (s. a. GK Biol. 1.6)
20.7.1
glattes ER
20.7.2
20.8 20.8.1
20.8.2
20.9 20.9.1
Synthese von Membranlipiden, Biotransformation Phase I-Reaktionen, Calcium-Speicher, Cholesterol-(Cholesterin-) und Steroidhormon-Biosynthese raues ER Synthese von Membran- oder Sekretproteinen, Sortierung von Proteinen (s. a. 19.3.2), N-Glykosylierung und Bildung von Disulfidbrücken in Proteinen, ERAD, ERStress (unfolded protein response) Golgi-Apparat (s. a. GK Biol. 1.7) Aufbau cis-, medialer- und trans-Golgi, trans-GolgiNetzwerk, CURL, Vesikeltransport, Mechanismus Funktionen Reifung N-glykosylierter Proteine sowie OGlykosylierung und Sulfatierung von Proteinen, Rezyklisierung von Membranbestandteilen Zytoskelett (s. a. GK Biol. 1.13) Aufbau und Funktion Mikrotubuli, Actinfilamente und Intermediärfilamente; Motorproteine: Myosine, Kinesine, Dyneine, dynamische Instabilität; Wirkung von Colchicin, Vinca-Alkaloiden und Phalloidin (s. a. Kap. 22)
20.10
Extrazelluläre Matrix
20.10.1
Strukturprinzip, men Synthese, Abbau
20.10.2
20.10.3
20.11 20.11.1
Kollagene, Elastin, Proteoglykane, Glykosaminoglykane, Hyaluronat, Fibronectin Synthese von Kollagen einschl. post-translationaler Modifikation, extrazelluläre Vernetzung, Abbau durch extrazelluläre Proteasen, z. B. Matrixmetalloproteasen, Serinproteinasen (Plasmin, tPA, uPA) und lysosomale Hydrolasen Funktion Funktion von Kollagenen, Elastin, Proteoglykanen, Hyaluronat und Fibronectin Zellzyklus (s. a. GK Biol. 1.14) Ablauf und Regulation G0, G1, S-, G2-, M-Phase des Zellzyklus, zeitlicher Ablauf und Vorgänge während der einzelnen Phasen, Regulation durch Cycline und Cyclin-abhängige Proteinkinasen; Retinoblastom-Protein, p53, Transkriptionsfaktor E2F; Regulation des Zellzyklus durch Wachstumsfaktoren; Mitosehemmstoffe
Metabolisches Syndrom
AB0-System
Vorkom-
Osteogenesis imperfecta, Marfan-Syndrom, EhlersDanlos-Syndrom, Tumormetastasierung
Entstehung von Malignomen, Li-Fraumeni-Syndrom
21
Säure-Basen-Haushalt, Wasser- und Elektrolythaushalt, Spurenelemente und Schwefel
21.1
Säure-Basen-Haushalt (s. a. GK Physiol. 5.10)
21.1.1
Protonenbilanz
21.1.2
pH-Homöostase
Protonen-bildende (z. B. Ketogenese, Lactatbildung, Oxidation schwefelhaltiger Verbindungen) und Protonen verbrauchende (Ausscheidung von Ammoniak-Ionen) Prozesse pH-Werte von Körperflüssigkeiten und Zellkompartimenten, Henderson-HasselbalchGleichung, Puffersysteme des Bluts; Bedeutung von Lunge, Leber und Nieren für die pH-Regulation; Pufferkapazität im geschlossenen und offenen System am Beispiel des CO2/Hydrogencarbonat-Puffers IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Ursachen und Folgen von Azidosen und Alkalosen
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 21.2
Wasser- und Elektrolythaushalt
21.2.1
Stoffwechsel des Wassers
21.2.2
Biochemie der Elektrolyte
21.3
Spurenelemente
21.3.1
Eisen
21.3.2
Kupfer
21.3.3
Zink
21.3.4
Iod
21.3.5
Selen
21.4
Schwefel
Reaktionen der Bildung (z. B. Atmungskette, Monooxygenasen) und des Verbrauchs (z. B. Hydrolasen) von Wasser, Wassertransport, Aquaporine; Regulation des Wasserhaushalts durch ADH, Renin und ANP extra- und intrazelluläre Konzentrationen von Natrium und Kalium. Bedeutung für den Metabolittansport in Darm und Niere, Na+/K+-ATPase; extra- und intrazelluläre Rolle von Calcium: Stabilisator des Membranpotenzials, Gerinnungsfaktor, second messenger, Cofaktor von Enzymen; Calcium-Rezeptoren, Calcium-Konzentrationen, Calciumpumpen; Rolle des Magnesiums: Cofaktor von Enzymen, die mit ATP reagieren, Antagonist von Calcium an Ionenkanälen Funktion von Eisenionen beim Elektronenund Sauerstofftransport, Häm- und Fe/Shaltige Proteine, Eisenresorption und Eisenstoffwechsel, Bedeutung von Ferritin, Transferrin, Ferroportin, Hepcidin und Hephaestin, Grundzüge der Regulation des zellulären Eisenstoffwechsels, zytosolische Aconitase als Eisensensor, Fenton-Reaktion; Ursachen und Folgen von Hämosiderosen, Hämochromatosen und Eisenmangel Cofaktor von Oxidasen, Resorption und Transport im Blut, Kupfer-ATPasen, Superoxiddismutase Cofaktor von Enzymen, Zinkfinger, InsulinZinkkomplexe Vorkommen von Iodid in der Nahrung, Resorption, Transport im Blut, Aufnahme und Speicherung in der Schilddrüse (s. a. 23.2.6) Selenocystein als Bestandteil von Enzymen (Glutathionperoxidase, Deiodasen, Thioredoxin-Reduktase)
arterielle Hypertonie, Herzinsuffizienz, Ödeme
Morbus Wilson, Erkrankung
Menkes-
Iodmangelstruma
Abwehr Stress
von
oxidativem
Stoffwechsel: Methionin und Cystein, Taurin, Sulfid, Sulfit, Sulfat, PAPS, Eisen/ Schwefel-Cluster
22
Bewegung
22.1
Kontraktile Systeme (s. a. GK Physiol. Kap. 13)
22.1.1
Actomyosin- System in Muskelzellen
Myosin, Actin, Tropomyosin und Troponin bzw. Calmodulin, Titin, Caldesmon; Quartärstruktur der dicken und dünnen Filamente, Aufbau des Sarkomers, Unterschiede zwischen glatter und quergestreifter Muskulatur; Energiebereitstellung, Kontraktion, Relaxation (s. a. 30.1 und 30.2); Myasthenia gravis als Rezeptordefekt, Muskeldystrophien als Folge von Mutationen im Dystrophin-Gen
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Bedeutung des Troponins für die Herzinfarktdiagnostik, Titin isoform shift bei Dilatativer Kardiomyopathie
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 22.2
Motile Systeme
22.2.1
mikrotubuläres System
22.2.2
Actin in Nichtmuskelzellen
23
Hormone, hormonähnliche Signalstoffe und Cytokine
23.1
Grundlagen
23.1.1
Grundlagen der hormonellen Kommunikation
23.1.2
Hormone, Cytokine und hormonähnliche Substanzen
23.1.3
Hormon- und Cytokinrezeptoren
23.1.4
Signaltransduktion
23.1.5
Neurohormone
mitotischer Spindelapparat, Zilien, Flagellen, axonaler Transport, Wechselwirkung von Tubulin mit Kinesin und Dynein; Wirkung von Colchicin und Vinblastin Bedeutung von Actinfilamenten für die Struktur von Mikrovilli, Kraftentfaltung durch Actinpolymerisation, Zytokinese; Akrosomenreaktion von Spermien, Motilität von Fibroblasten (s. a. GK Physiol. Kap. 10)
auto-, para- und endokrine Wirkungen, endokrine Drüsen, Hormon-produzierende Gewebe, Prinzip der neurohormonalen Kopplung, hormonelle Regelkreise, Hormonachsen, Transport, Rezeptoren, Inaktivierung Definition, Klassifizierung nach Bildungsort (glanduläre Hormone, Gewebshormone, Mediatoren, Cytokine, Morphogene), nach chemischer Struktur (Proteine, Peptide, Aminosäurederivate, Steroide, Fettsäurederivate, Isoprenoide, Purine und Pyrimidine), nach Funktion; vesikuläre Speicherung oder bedarfsgesteuerte Neusynthese, Transport im Blut, Grundzüge des Abbaus Liganden-aktivierte Transkriptionsfaktoren als intrazelluläre Hormonrezeptoren, Membran-assoziierte Rezeptoren z. B. heptahelikale G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), Tyrosinkinase-Rezeptoren, Serin-, Threoninkinase-Rezeptoren (TGF-β), Rezeptoren mit Januskinasen (Interleukine), Toll-like-Rezeptoren, Hormonresistenz als Folge von Mutationen im Rezeptorgen heterotrimere und kleine G-Proteine als molekulare Schalter, cAMP, cGMP, Inositoltrisphosphat, Diacylglycerol (Diacylglycerin), Calcium, NO, CO als second messenger, Proteinkinasen A,B,C, cGMP-abhängige Kinasen, PI3-Kinase, PDK, MAPK-Kaskaden, Wnt-Signalweg, Phosphodiesterasen, Phospholipase C β und γ; Signaltransduktion durch De-/Phosphorylierung von Rezeptoren und Signalproteinen und durch ProteinProtein-Wechselwirkungen, Adapterproteine, Signaltransduktionskaskaden Neurosekretion am Beispiel von ReleasingHormonen und Freisetzung-hemmenden Hormonen, z. B. CRH, TRH, GnRH, GHRH, Somatostatin
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Antiestrogene, Antiprogesterone, Antiandrogene
ErbB2 und Therapie bei Mamma-Karzinom, Cholera-, Pertussistoxin
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 23.2
Biochemie von Hormonen (s. a. GK Physiol. 10.2)
23.2.1
Insulin
23.2.2
Glucagon
23.2.3
Adrenalin und Noradrenalin
23.2.4
Glucocorticoide
23.2.5
Somatotropin (STH, GH)
23.2.6
Schilddrüsenhormone
Struktur, Bildungsort, Synthese, Speicherung, Regulation der Sekretion unter Beteiligung von Inkretinen, Insulin-Rezeptor, Sulfonyl-Harnstoff-Rezeptor, Insulinverteilung, Inaktivierung, Abbau; organspezifische Wirkung (u. a. Stimulierung der Glucoseaufnahme durch GLUT4Translokation, Senkung der cAMP-Konzentration, Stimulierung der Aminosäureaufnahme), Wirkung auf den Stoffwechsel der Kohlenhydrate, Proteine und Lipide; diabetische Stoffwechsellage und Insulinresistenz; Signaltransduktionskaskade Struktur, Bildungsort, Synthese, Speicherung und Regulation der Sekretion, organspezifische Wirkung auf Glykogenstoffwechsel, Gluconeogenese, Lipid- und Proteinstoffwechsel Struktur und Bildungsort, Biosynthese und beteiligte Cofaktoren, Regulation durch Glucocorticoide, organspezifische Wirkungen auf den Kohlenhydrat-, Triacylglycerol(Triglycerid-) und Proteinstoffwechsel, Grundzüge der Einteilung und Signaltransduktion der Catecholamin-Rezeptoren, Inaktivierung (MAO, COMT) und Ausscheidungsprodukte Synthese aus Cholesterol (Cholesterin) über Pregnenolon und Progesteron, Regulation von Neusynthese und Sekretion, Transport im Blut; organspezifische Wirkung auf Glucose-, Protein- und Lipidstoffwechsel, entzündungshemmende und immunsuppressive Wirkung, Glucocorticoid-Rezeptor, Inaktivierung in der Leber, Ausscheidungsformen, Regulation der Sekretion durch das hypothalamisch-hypophysäre System, Wirkung von ACTH und CRH, Proopiomelanocortin als Präkursor von u. a. ACTH; Adrenogenitales Syndrom (AGS) Bildungsort, Speicherung, Regulation durch GHRH (growth hormone releasing hormone, Somatoliberin) und Somatostatin, Induktion der Synthese insulinähnlicher Wachstumsfaktoren (IGF-1, IGF-2), Wirkung auf Proteinsynthese, Lipidstoffwechsel und Glucoseverwertung sowie die Produktion der extrazellulären Matrix durch die Chondrozyten der Epiphysenfuge Struktur von T3 und T4, Synthese und Speicherung, Transport im Blut, Thyreoglobulin, Transthyretin, Regulation der Sekretion von T3 und T4 durch das hypothalamisch-hypophysäre System, Wirkungen auf Stoffwechsel und Differenzierung, molekularer Wirkmechanismus (Deiodierung von T4 zu T3, T3-Rezeptor, Regulation der Genexpression), Halbwertzeit, Abbau
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Metabolisches Syndrom, Diabetes mellitus Typ 1 und 2
Phäochromozytom, α- und β-Blocker, Hemmstoffe von MAO und COMT als Neuropharmaka
Glucocorticoid-Therapie, Cushing-Syndrom, Morbus Addison
hypophysärer Klein- und Riesenwuchs, Akromegalie
Hyper- und Hypothyreose, Struma
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 23.2.7
Sexualhormone
23.2.8
Prolactin
23.2.9
Oxytocin
23.2.10
gastrointestinale Hormone
23.2.11
orexigen und anorexigen wirkende Hormone und Mediatoren
23.2.12
Aldosteron
23.2.13
Renin-Angiotensin-System
23.2.14
atriales natriuretisches Hormon (Atriopeptin, ANF)
23.2.15
Adiuretin (Vasopressin)
Androgene, Estrogene und Gestagene: Bildungsort, Synthese einschl. Aromatase und 5α-Reduktase, Transport im Blut, Regulation der Synthese und Freisetzung durch Gonadotropine, Bedeutung hypothalamischer Releasing-Hormone, Inhibine; Gonadotropine der Hypophyse: chemische Natur, Regulation der Sekretion und Wirkung von FSH und LH; Gonadotropine der Plazenta: chemische Natur und Wirkung des Chorion-Gonadotropins, Zyklus- und graviditätsabhängige Konzentrationsverläufe, Bedeutung für die Schwangerschaftsdiagnose; biologische Wirkungen von Androgenen, Estrogenen und Gestagenen, Prinzip des molekularen Wirkungsmechanismus, Inaktivierung in der Leber, Ausscheidung durch die Nieren und die Leber/Galle; Steroidhormon-Rezeptor-Antagonisten (Anti-Estrogene, -Gestagene, -Androgene) chemische Natur, Bildungsort, Regulation der Sekretion, Wirkung chemische Natur, Synthese, Bildungs- und Speicherort, Freisetzung nach neuralem Reiz, Wirkungen; therapeutische Anwendung zur Weheneinleitung/-Verstärkung Gastrin, Secretin, Cholecystokinin-Pankreozymin (CCK-PZ), Somatostatin, GIP (Gastroinhibitorisches Peptid), GLP-1 (glucagonlike peptide-1); Ghrelin: chemische Natur und Bildungsorte, Regulation der Sekretion, Wirkung; Einfluss von Gastrin, Histamin und Acetylcholin auf die HCl-Produktion des Magens Regulation des Hungergefühls im Hypothalamus/Nucleus arcuatus unter Beteiligung von Leptin, Insulin, Ghrelin, α-MSH, NPY, AgRP Prinzip der Synthese, Wirkungsort, Regulation der Sekretion durch das Renin-Angiotensin-System, Wirkung auf die Na+-, K+und Protonenausscheidung durch die Nieren, Inaktivierung und Ausscheidung von Aldosteron Bildungsort von Renin und Angiotensinogen, Angiotensin I und II, enzymatische Umwandlung von Angiotensin I und II, Angiotensin-converting-enzyme, Regulation der Synthese und Freisetzung, Wirkung auf den Wasser- und Elektrolythaushalt sowie den Blutdruck im Zusammenhang mit der Wirkung von Aldosteron, Abbau von Angiotensin II Prinzip der Synthese, Bildungsort, Regulation der Sekretion, Wirkung auf die Sekretion von Aldosteron, die Reabsorption von Na+ sowie auf die glatte Muskulatur chemische Natur, Synthese, Bildungs- und Speicherort, Wirkungen, Aquaporine
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Pubertät, Kisspeptin, Anabolika, Doping, testikuläre Feminisierung, steroidsensitive Tumoren, Reduktasehemmer bei Prostataadenom, hormonelle Kontrazeptiva
Hyperprolactinämie
Verdauungsstörungen, pharmakologische Bedeutung von GLP-1 bei Diabetes mellitus Typ 2; Gastritis, Ulkus-Therapie
Conn-Syndrom, Morbus Addison, Hyperaldosteronismus (z. B. bei Konsum von Glycyrrhizinsäure in Lakritze)
arterielle Hypertonie, Therapie mit AT1-Rezeptorantagonisten und ACEHemmern
Herzinsuffizienz
Diabetes insipidus centralis
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 23.2.16
Parathormon
23.2.17
Calcitonin
23.2.18
Calciferole
23.2.19
Histamin
23.2.20
Serotonin
23.2.21
Kinine (Bradykinin, Kallidin)
23.2.22
Eicosanoide (Prostaglandine, Leukotriene, Thromboxane)
23.3
Biochemie der Cytokine
23.3.1 23.3.2
proinflammatorische Cytokine Chemokine
Funktion und Wirkungen von IL-1, IL-6, TNF-α (z. B. Akute-Phase-Reaktion) Funktion und Wirkung von z. B. IL-8
23.3.3 23.3.4
Interleukine Wachstumsfaktoren
23.3.5
Cytokinmangel, -überschuss
Funktion und Wirkung von z. B. IL-2, IL-4 hämatopoietische Wachstumsfaktoren (z. B. GM-CSF), sonstige Wachstumsfaktoren (PDGF, EGF, IGF-1, TGF), Aufbau von Rezeptoren, Signaltransduktion Grundzüge von Störungen infolge von Mangel oder Überschuss von Cytokinen (z. B. hämatopoietische Wachstumsfaktoren, TNF-α)
24
Immunsystem
24.1
Zellen des Immunsystems
Bildungsort, Synthese und Regulation der Synthese, Strukturprinzip, Wirkung auf Calcium- und Phosphathaushalt, Wirkung auf den renalen Tubulusapparat, den Knochenstoffwechsel und die intestinale Calciumresorption, Rolle bei der Hydroxylierung von Calciferol Bildungsort, Synthese und Regulation der Sekretion, Strukturprinzip, Wirkung auf den Knochenstoffwechsel D-Hormone/Vitamin D, Biosynthese von 1,25-Dihydroxycholecalciferol (Calcitriol) aus Squalen, Organbeteiligung, Rolle des UV-Lichts, Wirkungen des 1,25-Dihydroxycholecalciferols, Kontrolle der Hormonbiosynthese in der Niere durch Parathormon und Calcium Bildungsorte, Synthese, Speicherung, Freisetzung bei Entzündungen und allergischen Reaktionen, Wirkungen auf die glatte Muskulatur, die Kapillarpermeabilität sowie die Salzsäureproduktion des Magens, Funktion als Neurotransmitter im ZNS, Klassifizierung der Histaminrezeptoren, Abbau Bildungs- und Speicherorte, Biosynthese, Wirkungen, Inaktivierung, Ausscheidungsform Bildungsort, Synthese, Wirkungen, Lebensdauer, Abbau Synthese, Strukturprinzip, Wirkungen, Bedeutung bei Entzündungsprozessen, Schmerz, Fieber und Hämostase, Wirkung von Cyclooxygenase-Hemmern (z. B. Acetylsalicylsäure) und Glucocorticoiden
B-Lymphozyten TH1-, TH2- und TH17-Zellen, regulatorische T-Zellen (Treg), zytotoxische T-Lymphozyten, natürliche Killer-Zellen (NK-Zellen), dendritische Zellen, Monozyten, Makrophagen, Granulozyten, Mastzellen, Zelloberflächenstrukturen wie CD3, CD4 und CD8
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Hypoparathyreoidismus; primärer, sekundärer und tertiärer Hyperparathyreoidismus
therapeutische Anwendung bei Osteoporose Rachitis, Osteomalazie, renale Osteopathie, Hypervitaminose
allergische Sofortreaktion, Antihistaminika, Duodenalulzera
Karzinoid-Syndrom; pharmakologische Bedeutung für Antidepressiva, Antiemetika Entzündungsreaktion Acetylsalicylsäure als Prophylaxe bei koronarer Herzkrankheit
Fieber, Kachexie, Sepsis, Adipositas Immunabwehr in Schleimhäuten Asthma bronchiale Agranulozytose
Granulozytopenie, rheumatoide Arthritis, septischer Schock
Leukämien, Lymphome
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 24.2
24.3
24.4
Begriffe Antigene, Haptene, Epitop, Sequenz- und Konformationsdeterminante, Blutgruppenantigene, Autoantigene
Allergien, Bakterien-, Viren-, Tumorantigene
struktureller Aufbau, schwere und leichte Ketten, J-Peptid, sekretorische Komponente, V- und C-Region , Antikörpervielfalt, somatische Genrekombination und Hypermutation, monoklonale Antikörper, Isotypen, Antigen-Antikörper-Reaktion, IgE-vermittelte Soforttypallergie
Gammopathien, Haut- und Nahrungsmittelallergien, bakterielle IgA-Proteasen
Immunglobuline
Histokompatibilitätsantigene, Antigenpräsentation MHC-(HLA)-Klasse I- und -Klasse-II-Proteine, struktureller Aufbau, zelluläres Vorkommen, Prozessierung extrazellulärer und intrazellulärer Antigene, Immunproteasomen und Kathepsine, Antigenbeladung von MHC
24.5
T-Zellrezeptor, T-Zell-Antigenerkennung struktureller Aufbau des T-ZellrezeptorCD3-Komplexes, T-Zellrezeptor-Genrekombination, Antigenerkennung, MHC-Restriktion
24.6
24.7
24.8
Transplantatverträglichkeit, HLA-Assoziationen von Krankheiten
zelluläre Immunantwort, T-Zell-Toleranz
Unspezifische Immunantwort Komplementsystem, Makrophagen-, Granulozyten- und NK-Zell-Funktion, Toll-like-Rezeptoren (TLR), Kooperation des TLR-4 mit CD14, Scavenger-Rezeptoren, NOD-Proteine und Inflammasomen, Defensine, C-reaktives Protein, Lysozym, Lactoferrin
Agranulozytose, Morbus Crohn
Strukturen und Zellen der humoralen Immunantwort, Antigenerkennung, Wechselwirkung von B-Lymphozyten und T-Helferzellen, Strukturen und Zellen der zellulären Immunantwort, Antigenerkennung und Aktivierung von T-Lymphozyten, Funktion des T-Zell-Rezeptor-Komplexes, von MHC-I- und MHC-II-Proteinen, CD4, CD8; Wechselwirkungen von HIV mit dem Immunsystem
Autoimmunerkrankungen
Sepsis,
Spezifische Immunantwort
Immunologische Abwehrmechanismen Agglutination, Phagozytose, Zytotoxizität, Zell-Lyse, reaktive Sauerstoff- und Stickstoff-Spezies, Fas/FasL-System
25
Blut
25.1
Erythropoiese und Erythrozyten (s. a. GK Physiol. 2.2)
25.1.1
Sauerstoffaufnahme und -versorgung
25.1.2
CO2-Transport
Kopplung des O2- und H+-Transports (BohrEffekt), kooperative Bindung von O2 an Hämoglobin (Vgl. zu Myoglobin); Stoffwechsel und Funktion des 2,3-Bisphosphoglycerats (s. a. GK Physiol. 5.7.1); CO-Vergiftung Transport von CO2/Hydrogencarbonat und H+ im Blut; Rolle der Carboanhydrase und des Chlorid-Hydrogencarbonat-Austauschs der Erythrozyten (s. a. GK Physiol. 5.7.2)
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Angiogenese unter hypoxischer Kontrolle (VEGF)
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 25.1.3
Hämoglobin
25.1.4
Erythropoiese und Erythrozytenabbau
25.1.5
Stoffwechsel
25.2
Granulozyten, Makrophagen
Struktur fetaler und adulter Hämoglobine, Funktion des Hämoglobin-Systems, diagnostische Bedeutung glykierter Hämoglobine (z. B. HbA1c); Hämoglobinopathien (z. B. Sichelzellanämie, Thalassämien) Erythropoietin (chemische Natur, Bildungsort, Funktion), Prinzipien der Hämsynthese und des Hämabbaus, Regulation der δAminolävulinsäure-Synthase in erythroiden und nicht-erythroiden Geweben, Hämoxygenase, Biliverdinreduktase; Löslichkeit, Konjugierung und Ausscheidung von Bilirubin; Formen des Ikterus; Prolyl-Hydroxylase als O2-Sensor, HIF (hypoxia inducible factor) Energiestoffwechsel, Bereitstellung von NADPH, Synthese und Bedeutung von Glutathion, Bildung und reduktive Reparatur von Methämoglobin, Superoxidradikal-Anionen und H2O2; Enzymdefekte in Erythrozyten (Glucose-6phosphat-Dehydrogenase- und PyruvatKinase-Mangel) Funktion neutrophiler Granulozyten und Makrophagen, lysosomale Hydrolyse von Phagozytose-Produkten; reaktive Sauerstoffspezies (ROS), Bedeutung von Superoxidradikalanionen, H2O2, Hydroxylradikalen und reaktiven Aldehyden, Superoxid-Dismutase, Katalase
25.3
Lymphozyten
25.4
Blutstillung, Blutgerinnung und Fibrinolyse (s.a. GK Physiol. 2.4)
25.4.1
Thrombozyten
Thrombozytenadhäsion und –aggregation, Rolle von z. B. ADP, Thromboxan, von-Willebrand-Faktor, Prostacyclin sowie Cyclooxygenase-Hemmern
25.4.2
Blutgerinnung
25.4.3
Fibrinolyse
Komponenten und Prinzip der Aktivierung und Hemmung des Gerinnungssystems, Bildungsort und Eigenschaften von Thrombin und Fibrinogen; Mechanismus der Bildung von unlöslichem Fibrin, Zusammenhang zwischen Gerinnung, Fibrinolyse und Kininsystem, Wirkungsweise von gerinnungshemmenden Substanzen (z. B. Calcium-Chelatoren in vitro, Heparin, Antithrombin III, Hirudin, Vitamin-K-Antagonisten); Hämophilien am Beispiel des Faktor-VIII-Mangels Komponenten und Prinzip, Beeinflussung durch Plasminogen-Aktivator tPA und Urokinase
Verlaufskontrolle von Diabetes mellitus
Porphyrien, hämolytische Anämien, Phototherapie beim Neugeborenen
Favismus
septische Granulomatose, Gichtanfall
s. 24.1
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Thrombasthenie Glanzmann, GP-IIb/IIIa-Thrombozytenaggregationshemmer; Purin-Rezeptor-Antagonisten Resistenz gegen aktiviertes Protein C (APC-Resistenz), Herzinfarkt, Schlaganfall
therapeutische Anwendung bei Herzinfarkt und Lungenembolie
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 25.5
Blutplasma (s.a. GK Physiol. 2.3) Bildungsorte und Funktion von Albumin, Prothrombin, Plasminogen, Haptoglobin, Fibrinogen, Komplementfaktoren, Immunglobulinen, α1- Proteinase-Inhibitor, AkutePhase-Proteine; Zusammensetzung, Bildungsorte, Funktion und Stoffwechsel von Lipoproteinen (Chylomikronen, VLDL, LDL, HDL, s. a. 17.2.1); spezialisierte Transportproteine (z. B. Thyroxin- und Geschlechtshormon-bindendes Globulin, Retinol- und Vitamin-D-bindendes Protein, Transferrin, Transcobalamin)
26
Leber
26.1
Energiestoffwechsel
Leberinsuffizienz, nephrotisches Syndrom, Gammopathien, z. B. bei multiplem Myelom, Hyperlipoproteinämien
Abbau von Aminosäuren, Glucose und Fettsäuren (s. a. Kap. 16)
26.2
26.3
26.4
Serviceleistungen Beteiligung an der Glucosehomöostase (Glykogensynthese, Glykogenolyse, Gluconeogenese, Cori-Zyklus), am Lipidstoffwechsel (Triacylglycerol-(Triglycerid-) Synthese, Synthese von Lipoproteinen, Ketogenese) und am Säure-Basen-Haushalt; Synthese von Plasmaproteinen, Harnstoffzyklus
Hypoglykämie nach Alkoholabusus, Fettleber, akutes Leberversagen
Grundzüge der Cholesterolbiosynthese (Schritte vom Acetyl-CoA zum aktiven Isopren, Prinzip der Polymerisierungsreaktionen, Geranyl- und Farnesyl-PP, Squalen), subzelluläre Lokalisation, Regulation der Synthese, Lokalisation und Regulation der HMG-CoA-Reduktase, Transport in Lipoproteinen, enterohepatischer Kreislauf, Cholesterinester, Funktionen, Ausscheidung Gallenflüssigkeit und Gallensäuren (s. a. GK Physiol. 7.3.5) Prinzip der Bildung, Bestandteile und Funktionen der Gallenflüssigkeit, primäre und sekundäre Gallensäuren, konjugierte Gallensäuren, Gallesekretion und aktive Transportsysteme der kanalikulären Membran, Funktionen von Gallensäuren, enterohepatischer Kreislauf, Gallensteinbildung
Atherosklerose, Mevalonat-Analoga (Statine)
Cholesterol (Cholesterin)
26.5
Biotransformation
26.5.1
Prinzip und Bedeutung
Mechanismus der Umwandlung von lipophilen körpereigenen Verbindungen und Xenobiotika (z. B. Arzneistoffe) zu wasserlöslichen ausscheidbaren Metaboliten, Eliminationswege, Entgiftung und Giftung
26.5.2
Phase 1
Einführung funktioneller Wirkgruppen durch Hydroxylierung, Oxidation, Reduktion und Hydrolyse; Cytochrom-P450-abhängige Monooxygenasen (Isoformen der CYP-Familie); typische Substrate: Xenobiotika (z. B. Pharmaka, Gifte, Ethanol) und körpereigene Stoffe (z. B. Steroide, Bilirubin)
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Pharmakotherapie Cholelithiasis mit desoxycholsäure
der Urso-
Paracetamol, First-passEffekt von Medikamenten, Epoxidbildung des Benzpyrens des Tabakrauchs, Epoxidbildung der Aflatoxine Medikamentenwechselwirkung, genetisch bedingte Unterschiede in der Medikamenten-Metabolisierung
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 26.5.3
Phase 2
26.5.4 26.5.5
Phase 3 Induktion des Biotransformationssystems
26.6
Endokrine Funktionen
Konjugation körperfremder und endogener Wirkstoffe z. B. mit Glucuronat, Sulfat und Aminosäuren; Ikterus Transport der Konjugate Induktion der beteiligten Enzyme durch Pharmaka und Umweltgifte
Bildung von IGF-1 und IGF-2I, Angiotensinogen, Inaktivierung bzw. Abbau von Hormonen, T4/T3-Konversion
26.7
Cholestase constitutive androstane receptor (CAR), steroid and xenobiotic receptor (SXR), aryl hydrocarbon receptor (AHR) Feminisierung bei Leberzirrhose
Leberfunktionsstörungen Alkohol-Krankheit; Enzymdiagnostik bei Lebererkrankungen, AL(A)T, AS(A)T, γ-GT; Entzündungsmediatoren
27
Magen-Darm-Trakt
27.1
Grundlagen der Ernährung (s. a. GK Physiol. 7.1.1, 7.1.2 und 8.1.2)
27.1.1
Nahrungsbestandteile
27.1.2
27.2 27.2.1
27.2.2
27.2.3
27.2.4
27.2.5
27.2.6
essentielle Aminosäuren und Fettsäuren, Vitamine, Spurenelemente, Elektrolyte, Ballaststoffe; täglicher Bedarf und biologische Wertigkeit von Proteinen Bilanz Brennwerte von Kohlenhydraten, Lipiden, Proteinen und Ethanol; positive und negative Stickstoffbilanz, Eiweißminimum, BodyMass-Index (BMI) Verdauung und Resorption(s. a. GK Physiol. 7.3, 7.4 und 7.5) Verdauungssekrete Bildungsorte, Zusammensetzung von Speichel, Magensaft, Pankreassekret, Dünndarmsekret und Gallenflüssigkeit, nervale und hormonelle Regulation der Sekretbildung, Aktivierung von Verdauungsproteasen und Pankreaslipase Kohlenhydrate Verdauung von Stärke, Glykogen, Saccharose und Lactose, Mechanismus der Resorption von Glucose und Fructose; Lactoseintoleranz Proteine Abbau von Nahrungsproteinen und Verdauungsenzymen, Mechanismus der Resorption von Peptiden und Aminosäuren; Sprue Lipide Verdauung von Triacylglycerolen (Triglyceriden), Phospholipiden und Cholesterolestern (Cholesterinestern), Funktion der Gallensäuren, Mizellen, Aufnahme in Enterozyten, Synthese von Triacylglycerolen (Triglyceriden) und Lipoproteinen in der Darmmukosa Vitamine Resorption und Speicherung von wasserund fettlöslichen Vitaminen, Bedeutung der Darmbakterien für die Vitaminversorgung; Vitamin B12: extrinsischer und intrinsischer Faktor Hypo- und Hypervitamino- B12-Mangelzustand, Nachtblindheit, Skorsen (s. a. GK Physiol. 7.1.2) but, Wernicke-Korsakow-Syndrom, BeriBeri, Rachitis, Osteomalazie, Gerinnungsstörungen, megaloblastäre und perniziöse Anämie, Neuralrohr-Defekte; Überdosierung von Vitaminen IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Mangelkrankheiten, fettfreie und kohlenhydratfreie Diäten, Nahrungsergänzungsmittel Unter- und Überernährung, parenterale Ernährung, Diäten
Pankreatitis
Malabsorption, Maldigestion, Pankreasinsuffizienz, Kurzdarmsyndrom, Steatorrhö, Cholestase, Hemmstoffe der Verdauung und Resorption von Nahrungsstoffen
Bedeutung der Vitaminversorgung für Senioren, bei Schwangerschaft, bei Behandlung mit Antibiotika; B1-Mangel bei Alkoholikern
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 27.2.7
Wasser, Elektrolyte und nicht verdaute Nahrungsbestandteile
27.3
Endokrine Funktionen
Flüssigkeits- und Elektrolytbilanz der Verdauung, Resorption von Wasser, Na+, K+, Cl−, Phosphat, Ca2+, Mg2+, Eisen und CO2, intestinale Ausscheidung von nicht-abbaubaren oder nicht-resorbierbaren Nahrungsbestandteilen, Elektrolyten und Wasser
Diarrhöen
s. 23.2.10
28
Fettgewebe
28.1
Stoffwechselleistungen weißes Fettgewebe: Energiespeicherung, Synthese von Triacylglycerolen (Triglyceriden) aus den Lipiden der Lipoproteine und Glucose; Lipolyse, hormonelle Regulation; braunes Fettgewebe: Thermogenese
28.2
Adipositas, Diabetes mellitus Typ 2, Metabolisches Syndrom
Endokrine Funktionen Bildung und Sekretion von z. B. Leptin, Adiponectin, Estrogenen und TNF-α
29
Niere
29.1
Stoffwechsel Deckung des Energiebedarfs durch Abbau von Fettsäuren und Ketonkörpern (proximaler Tubulus) und durch Glykolyse (Nierenmark); Aminosäure-Stoffwechsel (z. B. Gln, Glu, Arg) und Gluconeogenese
29.2
Endokrine Funktionen Bildung von Erythropoietin und 1,25Dihydroxycholecalciferol (Calcitriol), ReninAngiotensin-System
29.3
Grundlagen der Harnbildung (s. a. GK Physiol. 9.2) Filtration, Sekretion und Rückresorption, renale Retention und Ausscheidung; Creatinin: Herkunft und Bedeutung für die klinische Chemie
29.4
Niereninsuffizienz, renale Anämie, renale Osteopathie; therapeutische Gabe von EPO und Calcitriol Niereninsuffizienz als Folge von Diabetes mellitus und Bluthochdruck, Urämie; Cystinose, Harn- und Nierensteine, Proteinurie
Ausscheidung von Säuren und Ammoniak Aktive Sekretion von Protonen mit Hilfe von V-Typ-ATPasen; Ausscheidung von Sulfat und Phosphat, Bildung und Ausscheidung von Ammoniak, Zusammenhang mit metabolischer Azidose
30
Muskulatur
30.1
Energiestoffwechsel
30.1.1
Skelettmuskel
renale Azidose
(s. a. GK Physiol. Kap. 13) Deckung des Energiebedarfs durch Abbau von Glucose, Glykogen, Fettsäuren und Ketonkörpern in Abhängigkeit von Muskelfaser-Typ, Stoffwechsellage und Leistung; Proteinsynthese und -abbau als Vorgänge der Energiespeicherung und –verwertung; Unterschiede zwischen roten und weißen Fasern: Gehalt an Mitochondrien, Myoglobin, Glykogenphosphorylase, Myosin, Bedeutung von Myoglobin und Creatinphosphat; Bedeutung für den Stoffwechsel verzweigtkettiger Aminosäuren
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
McArdle-Syndrom, mitochondriale Myopathien, Leistungssport und Ernährung; Muskeldystrophie
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 30.1.2
Herzmuskel
30.1.3
glatte Muskulatur
30.2
Kontraktion, Relaxation
30.3
31
Oxidativer Energiestoffwechsel durch Abbau von Glucose, Glykogen, Lactat, Fettsäuren und Ketonkörpern; Enzymdiagnostik bei Herzinfarkt Deckung des Energiebedarfs durch Abbau von Glucose und Fettsäuren
Koronarinsuffizienz, myokardiale Ischämie
Wechselwirkung zwischen dem globulären Anteil des Myosins und dem Actin in den verschiedenen Phasen der Kontraktion und Relaxation, Bedeutung von ATP und zytosolischer Ca2+-Konzentration, Rolle des sarkoplasmatischen Retikulums bzw. extrazellulären Ca2+, Unterschiede zwischen quergestreifter und glatter Muskulatur bezüglich der Auslösung des Kontraktionsvorganges, Wirkung von Catecholaminen auf die Kontraktion der glatten Muskulatur; MyosinLeichte-Ketten-Kinase, Funktion von Titin im quergestreiften Muskel
Kardiomyopathien
Herzmuskel: atriales natriuretisches Hormon (s. a. 23.2.14)
Herzinsuffizienz
Endokrine Funktion
Aufbau des Stützgewebes organische und mineralische Hauptbestandteile
31.1
Extrazelluläre Matrix
31.2
Knorpelgewebe (s. a. GK Anat. 2.5.3)
s. 20.10 und GK Anat. 2.5
31.3
Zusammensetzung Knochen, Zahnhartsubstanz (s. a. GK Anat. 2.5.4 und 2.5.5) Aufbau der Knochengrundsubstanz und des anorganischen Knochenminerals, Bedeutung der Aktivität von Osteoblasten und -klasten für die Knochenstruktur, Bedeutung von Wachstumsfaktoren für das Knochenwachstum an der Epiphysenfuge, Bedeutung von Estrogenen für den Knochenerhalt, Aufbau und Prinzip der Synthese der Zahnhartsubstanz, Fluoride in der Zahnpflege
Arthrose, Marfan-Syndrom Osteoporose, Morbus Paget, Osteogenesis imperfecta, Achondroplasie, Karies; Bisphosphonate
32
Nervensystem
32.1
Stoffwechsel
32.2
Deckung des Energiebedarfs durch Abbau von Glucose, Verwertung von Ketonkörpern nach längerer Nahrungskarenz, Lactat als Energielieferant der Neurone, Bedeutung der Gliazellen für den Stoffwechsel des ZNS, Aminosäure-Stoffwechsel im ZNS Blut-Hirn-Schranke, Liquor cerebrospinalis (s. a. GK Anat. 9.11.2 und 9.9.4) Bedeutung der Blut-Hirn-Schranke für den Liquoranalyse zur DiffeStoffwechsel der Neuronen, Permeabilität rentialdiagnose von neurofür Gase und Elektrolyte, Transportsysteme logischen Erkrankungen für den Stofftransport, Sekretionsorte und Zusammensetzung des Liquor cerebrospinalis
32.3
Myelin Zusammensetzung des Myelins, Prinzip der Synthese des Myelins und der Myelinscheiden IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Multiple Sklerose
„Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ 32.4
Erregungsleitung und –übertragung durch Neurotransmitter (s. a. GK Physiol. 12.3 u. 12.4)
32.4.1
Grundlagen der Erregungsübertragung
32.4.2
Acetylcholin
32.4.3
Catecholamine
32.4.4
Glutamat
32.4.5
GABA
32.4.6
Glycin
32.4.7
Serotonin
32.4.8
Stickstoffmonoxid (NO)
32.4.9 32.4.10 32.4.11
Nucleotide und Nucleoside peptiderge Neurotransmitter lipiderge Neurotransmitter
33
Sinnesbiochemie
33.1
Sehen
33.2
Riechen
Synapse, Neurotransmitter, Membranpotential; Bedeutung von Transport-ATPasen und Ionenkanälen für die Entstehung des Membranpotentials; strukturelle Prinzipien tetramerer und pentamerer Ionenkanäle; SNARE- Proteine, Synaptotagmin Biosynthese, Abbau, Wirkungsmechanismen: nicotinerge und muscarinerge Rezeptoren, Atropin, Curare, chemische Kampfstoffe, Botulinumtoxin Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin: Biosynthese, Abbau (MAO, COMT), Rezeptoren Stoffwechsel im Nervensystem, ionotrope und metabotrope Rezeptoren, NMDA-, AMPA-, Kainat-Rezeptoren Stoffwechsel, Rezeptoren, Muskelrelaxanzien Stoffwechsel, Rezeptoren, Strychnin, Tetanustoxin Stoffwechsel, Wirkungsbeendigung, Rezeptoren, Medikamente (s. a. 23.2.20) Biosynthese durch nNOS, Abbau, Wirkungsmechanismus ATP, Adenosin, Purin-Rezeptoren Enkephaline, Endorphine, Dynorphin, Opioid-Rezeptoren Fettsäure-Derivate und Endocannabinoide
(s. a. GK Physiol. 17.2 und 19.3) Helldunkelsehen, Farbsehen; Vitamin A, Retinal-Stoffwechsel, Rhodopsin, Transducin, Arrestin, PDE, cGMP olfaktorische Rezeptoren, Genvielfalt
IMPP-GK 1 (Januar 2014)
Myasthenia gravis, Anästhesie, Narkose, Rauschgifte, Parasympathomimetika und –lytika, Neurotoxine
Morbus Parkinson, Amphetamine
Benzodiazepine
Serotoninantagonisten und –wiederaufnahmehemmer, LSD
Opiate
Nachtblindheit
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