Kryoelektronenmikroskopie (Cryo-EM) ist ein Verfahren der Elektronenmikroskopie, bei dem biologische Proben bei sehr niedrigen Temperaturen (meist flüssigem Stickstoff mit ca. -190 Grad Celsius) untersucht werden. Durch die rasche Abkühlung bilden sich Gläser, die den natürlichen Zustand der Probe besser widerspiegeln als bei herkömmlichen Elektronenmikroskopie-Methoden, wo die Proben fixiert, gefärbt und getrocknet werden müssen.

In der Kryoelektronenmikroskopie können dreidimensionale Strukturen von Makromolekülen, Viren und Zellkompartimenten mit molekularer Auflösung bestimmt werden. Dies hat zu einem Durchbruch in der strukturellen Biologie geführt und wurde 2017 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Die Methode ist besonders nützlich für die Untersuchung von Membranproteinen, komplexen molekularen Maschinen und flexiblen Makromolekülen, die sich in Lösung bewegen.

'Freezing' ist ein Begriff, der in der Medizin oft im Zusammenhang mit Bewegungsstörungen verwendet wird, insbesondere bei der Parkinson-Krankheit. Es beschreibt ein Phänomen, bei dem die Fähigkeit einer Person, eine Gehbewegung auszuführen, abrupt eingeschränkt ist, was zu einem plötzlichen Stillstand oder Festfrieren führt. Dies tritt häufig auf, wenn die Person an einer Engstelle im Gehweg, an Türschwellen oder in Situationen, in denen sie eine Entscheidung über die Richtung treffen muss, anhält. Das 'Freezing' kann auch bei kognitiven Belastungen oder emotional aufwühlenden Situationen auftreten. Es ist wichtig zu beachten, dass 'Freezing' nicht nur ein Problem der Motorik ist, sondern auch mit kognitiven und emotionalen Prozessen zusammenhängen kann.

Kryoultramikrotomie ist ein Verfahren in der Pathologie und Neurowissenschaft, bei dem gefrorene Proben mit einem Schneidemesser in sehr dünne Scheiben (dicke 1-100 Mikrometer) geschnitten werden. Das Wort "Kryo" bezieht sich auf Kälte oder Erfrierung, da die Probe vor dem Schneiden tiefgefroren wird. Die Ultramikrotomie ist eine Technik, bei der sehr dünne Schnitte erzeugt werden. Dieses Verfahren wird hauptsächlich verwendet, um Gewebeproben für die histologische Analyse und Elektronenmikroskopie vorzubereiten. Es ermöglicht die Untersuchung der Ultrastruktur von Zellen und Geweben auf eine Weise, die mit herkömmlichen Histologiemethoden nicht möglich ist.

Elektronenmikroskopie ist ein Verfahren der Mikroskopie, bei dem ein Strahl gebündelter Elektronen statt sichtbaren Lichts als Quelle der Abbildung dient. Da die Wellenlänge von Elektronen im Vergleich zu Licht wesentlich kürzer ist, erlaubt dies eine höhere Auflösung und ermöglicht es, Strukturen auf einer kleineren Skala als mit optischen Mikroskopen darzustellen.

Es gibt zwei Hauptarten der Elektronenmikroskopie: die Übertragungs-Elektronenmikroskopie (TEM) und die Raster-Elektronenmikroskopie (REM). Bei der TEM werden die Elektronen durch das Untersuchungsmaterial hindurchgeleitet, wodurch eine Projektion des Inneren der Probe erzeugt wird. Diese Methode wird hauptsächlich für die Untersuchung von Bioproben und dünnen Materialschichten eingesetzt. Bei der REM werden die Elektronen über die Oberfläche der Probe gerastert, wodurch eine topografische Karte der Probenoberfläche erzeugt wird. Diese Methode wird hauptsächlich für die Untersuchung von Festkörpern und Materialwissenschaften eingesetzt.

Molekuläre Modelle sind in der Molekularbiologie, Biochemie und Pharmakologie übliche grafische Darstellungen von molekularen Strukturen, wie Proteinen, Nukleinsäuren (DNA und RNA) und kleineren Molekülen. Sie werden verwendet, um die räumliche Anordnung der Atome in einem Molekül zu veranschaulichen und zu verstehen, wie diese Struktur die Funktion des Moleküls bestimmt.

Es gibt verschiedene Arten von molekularen Modellen, abhängig von dem Grad an Details und der Art der Darstellung. Einige der gebräuchlichsten Arten sind:

1. Strukturformeln: Diese stellen die Bindungen zwischen den Atomen in einer chemischen Verbindung grafisch dar. Es gibt verschiedene Notationssysteme, wie z.B. die Skelettformel oder die Keilstrichformel.
2. Raumfill-Modelle: Hierbei werden die Atome als Kugeln und die Bindungen als Stäbchen dargestellt, wodurch ein dreidimensionales Bild der Molekülstruktur entsteht.
3. Kalottenmodelle: Bei diesen Modellen werden die Atome durch farbige Kugeln repräsentiert, die unterschiedliche Radien haben und so den Van-der-Waals-Radien der Atome entsprechen. Die Bindungen werden durch Stäbe dargestellt.
4. Strukturmodelle: Diese Modelle zeigen eine detailliertere Darstellung der Proteinstruktur, bei der die Seitenketten der Aminosäuren und andere strukturelle Merkmale sichtbar gemacht werden.

Molekulare Modelle können auf verschiedene Weise erstellt werden, z.B. durch Kristallstrukturanalyse, Kernresonanzspektroskopie (NMR) oder durch homologiebasiertes Modellieren. Die Verwendung von molekularen Modellen ist in der modernen Wissenschaft und Technik unverzichtbar geworden, insbesondere in den Bereichen Biochemie, Pharmazie und Materialwissenschaften.

Atadenoviren sind eine Gattung von Viren aus der Familie der Adenoviridae und gehören zu den nicht-humanen Primate-Atadenoviren (NHPAdV). Sie wurden erstmals in Affen identifiziert, später aber auch in anderen Tieren wie Schafen, Ziegen, Kühen, Pferden, Hunden, Katzen und Fledermäusen nachgewiesen. Atadenoviren haben ein doppelsträngiges DNA-Genom und können verschiedene Krankheiten verursachen, abhängig von der infizierten Wirtsspezies. In Menschen sind bisher keine Infektionen mit Atadenoviren bekannt geworden.

"Negative Färbung" ist ein Begriff aus der Pathologie und Histologie, der verwendet wird, um das Ergebnis einer bestimmten Art von Gewebefärbung zu beschreiben. Dabei werden Zellstrukturen oder Substanzen, die für ein bestimmtes Protein oder Antigen nicht nachweisbar sind, als "negativ" eingestuft. Dies bedeutet, dass diese Zellen oder Strukturen keine Farbreaktion zeigen, im Gegensatz zu denjenigen, die positiv gefärbt sind und eine Farbreaktion aufweisen.

Die Negativfärbung ist ein wichtiges Konzept in der Histopathologie, da sie dazu beiträgt, das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Proteine oder Antigene in Gewebeproben zu bestimmen. Diese Informationen können für die Diagnose und Klassifizierung verschiedener Krankheiten, einschließlich Krebs und Infektionskrankheiten, von entscheidender Bedeutung sein.

Es ist wichtig anzumerken, dass eine Negativfärbung nicht unbedingt bedeutet, dass die Probe völlig frei von dem betreffenden Protein oder Antigen ist. Es kann sein, dass die Empfindlichkeit der verwendeten Färbemethode nicht ausreicht, um eine kleine Menge des Zielproteins nachzuweisen. In solchen Fällen können weitere Untersuchungen erforderlich sein, wie beispielsweise die Verwendung anderer Färbetechniken oder die Anwendung molekularer Methoden wie der Polymerase-Kettenreaktion (PCR).

Ein Kapsid ist ein Proteinkomplex, der die genetische Information eines Virus in Form von Nukleinsäuren (DNA oder RNA) umhüllt und schützt. Es handelt sich dabei um eine proteinöse Hülle, die aus einer Vielzahl von strukturellen Untereinheiten, den Kapsomeren, aufgebaut ist. Das Kapsid spielt eine wesentliche Rolle bei der Infektion von Wirtszellen und bestimmt oft die Form des Virus. Je nach Virustyp kann das Kapsid verschiedene Strukturen annehmen, wie zum Beispiel ikosaedrisch (20-seitiges Polyeder) oder helikal (hohl und spiralförmig).

Computergestützte Bildverarbeitung ist ein Fachgebiet der Medizin und Informatik, das sich mit dem Entwurf und der Anwendung von Computerprogrammen zur Verbesserung, Interpretation und Auswertung von digitalen Bilddaten beschäftigen. Dabei können die Bilddaten aus verschiedenen Modalitäten wie Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT), Ultraschall oder Röntgen stammen.

Ziel der computergestützten Bildverarbeitung ist es, medizinische Informationen aus den Bilddaten zu extrahieren und zu analysieren, um Diagnosen zu stellen, Therapien zu planen und die Behandlungsergebnisse zu überwachen. Hierzu gehören beispielsweise Verfahren zur Rauschreduktion, Kantenerkennung, Bildsegmentierung, Registrierung und 3D-Visualisierung von Bilddaten.

Die computergestützte Bildverarbeitung ist ein wichtiges Instrument in der modernen Medizin und hat zu einer Verbesserung der Diagnosegenauigkeit und Therapieplanung beigetragen. Sie wird eingesetzt in verschiedenen Bereichen wie Radiologie, Pathologie, Neurologie und Onkologie.

In der Medizin und Biomedizin bezieht sich der Begriff "Strukturmodelle" auf die Verwendung von Modellen, um die räumliche Anordnung und das dreidimensionale Layout von Geweben, Organen oder ganzen Organismen zu veranschaulichen. Strukturelle Modelle können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, wie z.B. Gips, Wachs, Kunststoff oder digital in Form von Computermodellen.

Strukturmodelle werden oft verwendet, um komplexe anatomische Strukturen zu veranschaulichen und zu lehren, insbesondere wenn die tatsächlichen Objekte schwer zu beschaffen oder zu handhaben sind. Sie können auch in der Forschung eingesetzt werden, um die Beziehungen zwischen verschiedenen anatomischen Strukturen zu untersuchen und Hypothesen über ihre Funktion zu testen.

Zum Beispiel können Strukturmodelle von Knochen, Gelenken oder Muskeln verwendet werden, um die biomechanischen Eigenschaften dieser Strukturen zu verstehen und zu simulieren. Darüber hinaus können Strukturmodelle in der Planung und Durchführung von chirurgischen Eingriffen eingesetzt werden, um das Verständnis für die anatomische Region zu verbessern und die Genauigkeit und Sicherheit des Eingriffs zu erhöhen.

Kapsidproteine sind Strukturproteine, die sich in der Schale (Kapsid) von Viren befinden und diese bilden. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Infektion einer Wirtszelle durch das Virus, indem sie an den genetischen Materialien des Virions (das einzelne Viruspartikel) befestigt sind und so die Integrität des viralen Genoms während der Übertragung schützen. Das Kapsidprotein ist oft eines der am häufigsten vorkommenden Proteine in einem Virion und dient als Ziel für viele antivirale Therapien. Die Anordnung dieser Proteine kann variieren, aber sie bilden normalerweise eine symmetrische Struktur, die das virale Genom umgibt.

Electron Microscope Tomography (EMT) ist ein technisch anspruchsvolles Verfahren in der Elektronenmikroskopie, das es ermöglicht, dreidimensionale Strukturen von Objekten auf molekularer Ebene zu rekonstruieren. Dabei wird eine Serie von Projektionsbildern eines Objekts aus verschiedenen Richtungen erstellt, indem das Objekt schrittweise um seine Achse gedreht und bei jeder Position ein Elektronenmikroskopie-Bild aufgenommen wird. Anschließend werden diese Bilder mithilfe von Computeralgorithmen zu einem 3D-Modell kombiniert, das detaillierte Einblicke in die Ultrastruktur des Untersuchungsgegenstands liefert.

EMT hat sich als vielversprechende Methode in den Biowissenschaften etabliert, insbesondere in der Zellbiologie und Virologie, um die räumliche Organisation von Zellkompartimenten, Membranen, Proteinkomplexen und Viruspartikeln zu visualisieren. Diese Technik trägt wesentlich dazu bei, das Verständnis der Funktionsweise komplexer biologischer Systeme zu verbessern und eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung von Krankheiten und Therapieansätzen.

Westliche Pferdeenzephalomyelitis ist eine durch Arboviren verursachte Entzündung des zentralen Nervensystems (ZNS), die hauptsächlich bei Pferden auftritt, aber auch auf den Menschen übertragbar ist. Das Virus wird durch infizierte Mücken übertragen und kann zu einer Entzündung von Gehirn (Enzephalitis) und Rückenmark (Myelitis) führen. Die Erkrankung verläuft in der Regel akut und kann bei Pferden zu Symptomen wie Fieber, Kopfschmerzen, Depression, Ataxie, Lähmungen und Krampfanfällen führen. Bei Menschen können die Symptome ähnlich sein, wobei auch ein tödliches Verlauf möglich ist. Es gibt keine spezifische Behandlung für diese Erkrankung, und die Prävention konzentriert sich auf die Kontrolle der Mückenpopulation und Impfungen von Tieren und Menschen in Endemiegebieten.

Röntgenstrahlkristallographie ist ein Verfahren der Kristallographie, bei dem Röntgenstrahlen verwendet werden, um die Anordnung der Atome in einem Kristallgitter zu bestimmen. Wenn ein Röntgenstrahl auf ein regelmäßiges Gitter von Atomen trifft, wird er gebeugt und bildet ein charakteristisches Beugungsmuster, das als "Kristallstrukturdiffaktogramm" bezeichnet wird.

Durch die Analyse dieses Musters kann man Rückschlüsse auf die Art, Anzahl und Anordnung der Atome im Kristallgitter ziehen. Diese Informationen können für die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung des Kristalls, seine kristallographische Symmetrie und seine physikalisch-chemischen Eigenschaften genutzt werden.

Röntgenstrahlkristallographie ist ein wichtiges Werkzeug in der Materialwissenschaft, der Chemie und der Biologie, insbesondere in der Strukturbiologie, wo sie zur Bestimmung der dreidimensionalen Proteinstruktur eingesetzt wird.

Mikroskopie ist ein Verfahren der Laboruntersuchung, bei dem mithilfe eines Mikroskops Strukturen und Objekte vergrößert dargestellt werden, die mit bloßem Auge nicht oder nur unzureichend zu erkennen sind. Dies ermöglicht die Untersuchung von Geweben, Zellen, Mikroorganismen und anderen Kleinststrukturen und ist ein essentielles Instrument in der medizinischen Diagnostik und Forschung.

Es gibt verschiedene Arten von Mikroskopie, wie zum Beispiel:

* Hellfeldmikroskopie (brightfield microscopy): Die am häufigsten verwendete Methode, bei der das Licht durch das Objekt fällt und die Strukturen durch Absorption des Lichts sichtbar werden.
* Dunkelfeldmikroskopie (darkfield microscopy): Bei dieser Methode wird das Objekt von der Seite beleuchtet, so dass nur reflektiertes oder gestreutes Licht sichtbar ist und Details hervorgehoben werden.
* Phasenkontrastmikroskopie (phase contrast microscopy): Diese Methode hebt Phasendifferenzen des Lichts hervor, die durch das Objekt entstehen, wodurch Strukturen besser sichtbar werden.
* Fluoreszenzmikroskopie (fluorescence microscopy): Bei dieser Methode wird das Objekt mit fluoreszierenden Farbstoffen markiert und unter UV-Licht betrachtet, wodurch bestimmte Strukturen oder Prozesse sichtbar gemacht werden können.
* Elektronenmikroskopie (electron microscopy): Diese Methode verwendet Elektronen statt Licht, um Objekte zu beleuchten und ermöglicht eine sehr viel höhere Vergrößerung als die Lichtmikroskopie.

Die Mikroskopie ist ein wichtiges Werkzeug in den Biowissenschaften, der Medizin und anderen Forschungsgebieten, um Strukturen und Prozesse auf Zellebene oder darunter zu untersuchen.

In der Medizin bezieht sich "Kristallisation" auf den Vorgang, bei dem Kristalle in Körpergeweben oder Flüssigkeiten gebildet werden. Dies tritt normalerweise auf, wenn eine Substanz, die üblicherweise in Lösung vorliegt, unter bestimmten Bedingungen auskristallisiert. Ein Beispiel ist die Bildung von Harnsteinen (Nierensteine), bei der Salze und Mineralien in der Niere kristallisieren und Ablagerungen bilden, die als Steine bezeichnet werden. Andere Beispiele für kristallbedingte Erkrankungen sind Gicht, bei der Harnsäurekristalle sich in Gelenken ablagern, und Katarakte, bei denen Eiweißkristalle im Auge ausfallen und die Linse trüben.

Ein 3D-bildgebendes Verfahren ist ein medizinisches Diagnoseverfahren, das zur Erstellung von dreidimensionalen Bildern des menschlichen Körpers eingesetzt wird. Dabei werden Schnittbilder des Körperinneren in verschiedenen Ebenen erstellt und anschließend rechnerisch zu einem 3D-Modell zusammengefügt.

Die 3D-Bildgebung kommt in der Medizin insbesondere bei der Diagnostik von Erkrankungen des Skelettsystems, von Tumoren und anderen Veränderungen der inneren Organe zum Einsatz. Mittels 3D-Bildgebung können Ärzte die räumliche Beziehung zwischen verschiedenen Strukturen im Körper besser beurteilen und gezieltere Therapiemaßnahmen planen.

Beispiele für 3D-bildgebende Verfahren sind die Computertomographie (CT) und die Magnetresonanztomographie (MRT).

Kryokonservierung ist ein Prozess der niedrigen Temperatur, bei dem Zellen, Gewebe oder ganze Organismen wie Embryonen bei extrem niedrigen Temperaturen (-196 ° C) in flüssigem Stickstoff aufbewahrt werden. Dieses Verfahren verlangsamt die biochemischen und physiologischen Prozesse, die mit dem Altern und dem Zelltod verbunden sind, so dass sie für eine potenziell unbegrenzte Zeit aufbewahrt werden können. Die Kryokonservierung wird in der Medizin häufig in der Reproduktionsmedizin eingesetzt, um überschüssige Embryonen oder Eizellen nach einer IVF-Behandlung (In-vitro-Fertilisation) aufzubewahren. Es wird auch in der Biobanking und Forschung verwendet, um seltene Zelllinien oder Proben zu konservieren.

Es tut mir leid, es gibt keine etablierte medizinische Definition für "Immunglobuline, Fab-". Immunglobuline sind Proteine, die Teil des Immunsystems sind und als Antikörper gegen Fremdstoffe wie Bakterien und Viren wirken. Das Fab-Fragment (Fragment antigenbindend) ist ein Teil eines ganzen Immunglobulins, der den antigenspezifischen Bereich enthält, der an den Antigen bindet. Es ist ein Fragment, das durch enzymatische Spaltung des gesamten Immunglobulins gewonnen wird und aus zwei leichten Ketten und einer Teilkette der schweren Kette besteht.

Also, wenn Sie nach einer Definition für "Fab-Fragmente" fragen, wäre die medizinische Definition:

Fab-Fragment (Fragment antigenbindend): Ein Fragment eines Immunglobulins, das durch enzymatische Spaltung gewonnen wird und aus zwei leichten Ketten und einer Teilkette der schweren Kette besteht. Es enthält den antigenspezifischen Bereich, der an den Antigen bindet.

In der Medizin und Biochemie bezieht sich der Begriff "Binding Sites" auf die spezifischen Bereiche auf einer Makromolekül-Oberfläche (wie Proteine, DNA oder RNA), an denen kleinere Moleküle, Ionen oder andere Makromoleküle binden können. Diese Bindungsstellen sind oft konservierte Bereiche mit einer bestimmten dreidimensionalen Struktur, die eine spezifische und hochaffine Bindung ermöglichen.

Die Bindung von Liganden (Molekülen, die an Bindungsstellen binden) an ihre Zielproteine oder Nukleinsäuren spielt eine wichtige Rolle in vielen zellulären Prozessen, wie z.B. Enzymfunktionen, Signaltransduktion, Genregulation und Arzneimittelwirkungen. Die Bindungsstellen können durch verschiedene Methoden wie Röntgenkristallographie, Kernspinresonanzspektroskopie oder computergestützte Modellierung untersucht werden, um mehr über die Wechselwirkungen zwischen Liganden und ihren Zielmolekülen zu erfahren.

In der Molekularbiologie und Biochemie bezieht sich "Molecular Conformation" auf die dreidimensionale Anordnung der Atome, Bindungen und chemischen Struktureinheiten in einem Molekül. Diese Anordnung wird durch die Art und Weise bestimmt, wie die Bindungen zwischen den Atomen im Molekül ausgerichtet sind und wie die einzelnen Teile des Moleküls miteinander interagieren.

Die Konformation eines Moleküls kann sich ändern, wenn es Energie aufnimmt oder abgibt, was zu verschiedenen Konformationszuständen führen kann. Diese Änderungen in der Konformation können die Funktion des Moleküls beeinflussen und sind daher von großer Bedeutung für das Verständnis von biologischen Prozessen auf molekularer Ebene.

Zum Beispiel kann die Konformation eines Proteins seine Funktion als Enzym beeinflussen, indem sie den Zugang zu seinem aktiven Zentrum ermöglicht oder behindert. Auch in der Genetik spielt die Konformation von DNA eine wichtige Rolle, da sich die Doppelhelix unter bestimmten Bedingungen entspannen oder komprimieren kann, was wiederum die Zugänglichkeit von genetischer Information beeinflusst.

Rasterelektronenmikroskopie (REM, oder englisch SEM für Scanning Electron Microscopy) ist ein bildgebendes Verfahren der Elektronenmikroskopie. Dabei werden Proben mit einem focused electron beam abgerastert, und die zur Probe zurückgestreuten Elektronen (engl. secondary electrons, backscattered electrons, secondary electrons with high energy) werden detektiert und zu einem Bild der Probenoberfläche verrechnet.

Im Gegensatz zur Lichtmikroskopie kann die REM eine bis zu 2 Millionenfache Vergrößerung erreichen und ist damit auch in der Lage, Strukturen im Nanometerbereich sichtbar zu machen. Da die Elektronenstrahlen einen beträchtlichen Teil ihrer Energie an die Probe abgeben, kann man mit dieser Methode auch chemische Analysen durchführen (siehe Elektronenmikrosonde).

Quelle: [Wikipedia. Rasterelektronenmikroskopie. Verfügbar unter: . Letzter Zugriff am 10.04.2023.]

Biophysikalische Phänomene sind Messgrößen und Erscheinungen, die bei der Untersuchung von biologischen Systemen wie Zellen, Geweben oder Organismen mit physikalischen Methoden beobachtet werden können. Dazu gehören zum Beispiel elektrische Eigenschaften wie Membranpotenziale und Aktionspotenziale, optische Phänomene wie Fluoreszenz und Absorption, thermodynamische Eigenschaften wie Temperaturänderungen oder Stoffwechselvorgänge sowie mechanische Eigenschaften wie Kontraktionen oder Deformationen. Biophysikalische Phänomene spielen eine wichtige Rolle in der Erforschung von biologischen Prozessen und tragen zur Entwicklung neuer Diagnose- und Therapieverfahren bei.

Molekülsequenzdaten beziehen sich auf die Reihenfolge der Bausteine in Biomolekülen wie DNA, RNA oder Proteinen. Jedes Molekül hat eine einzigartige Sequenz, die seine Funktion und Struktur bestimmt.

In Bezug auf DNA und RNA besteht die Sequenz aus vier verschiedenen Nukleotiden (Adenin, Thymin/Uracil, Guanin und Cytosin), während Proteine aus 20 verschiedenen Aminosäuren bestehen. Die Sequenzdaten werden durch Laborverfahren wie DNA-Sequenzierung oder Massenspektrometrie ermittelt und können für Anwendungen in der Genetik, Biochemie und Pharmakologie verwendet werden.

Die Analyse von Molekülsequenzdaten kann zur Identifizierung genetischer Variationen, zur Vorhersage von Proteinstrukturen und -funktionen sowie zur Entwicklung neuer Medikamente beitragen.

Eine Aminosäuresequenz ist die genau festgelegte Reihenfolge der verschiedenen Aminosäuren, aus denen ein Proteinmolekül aufgebaut ist. Sie wird direkt durch die Nukleotidsequenz des entsprechenden Gens bestimmt und spielt eine zentrale Rolle bei der Funktion eines Proteins.

Die Aminosäuren sind über Peptidbindungen miteinander verknüpft, wobei die Carboxylgruppe (-COOH) einer Aminosäure mit der Aminogruppe (-NH2) der nächsten reagiert, wodurch eine neue Peptidbindung entsteht und Wasser abgespalten wird. Diese Reaktion wiederholt sich, bis die gesamte Kette der Proteinsequenz synthetisiert ist.

Die Aminosäuresequenz eines Proteins ist einzigartig und dient als wichtiges Merkmal zur Klassifizierung und Identifizierung von Proteinen. Sie bestimmt auch die räumliche Struktur des Proteins, indem sie hydrophobe und hydrophile Bereiche voneinander trennt und so die Sekundär- und Tertiärstruktur beeinflusst.

Abweichungen in der Aminosäuresequenz können zu Veränderungen in der Proteinstruktur und -funktion führen, was wiederum mit verschiedenen Krankheiten assoziiert sein kann. Daher ist die Bestimmung der Aminosäuresequenz von großer Bedeutung für das Verständnis der Funktion von Proteinen und deren Rolle bei Erkrankungen.

Die Biophysik ist ein interdisziplinäres Fach, das physikalische Prinzipien und Methoden auf biologische Systeme anwendet, um deren Eigenschaften und Funktionsweisen zu verstehen. Dabei können die Skalenbereiche von Molekülen bis hin zu lebenden Organismen umfassen. Ziel ist es, quantitative Beschreibungen der biologischen Phänomene zu entwickeln und Vorhersagen über das Verhalten dieser Systeme treffen zu können.

Die Biophysik befasst sich mit einer Vielzahl von Themen, darunter die Struktur und Dynamik von Biomolekülen, Membranen und Zellen, die Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen und ihrem Umfeld, die Signaltransduktion und Regulation in Zellen, die Organisation von Geweben und Organismen sowie die Entwicklung und Anwendung von physikalischen Methoden zur Untersuchung biologischer Systeme.

Die Biophysik ist somit ein wichtiges Bindeglied zwischen der Physik und der Biologie und trägt zur Erforschung grundlegender Prinzipien des Lebens bei.

Makromolekulare Substanzen sind sehr große Moleküle, die aus vielen Tausenden oder sogar Millionen Atomen bestehen. Sie werden durch die Verknüpfung von mehreren kleinen Molekülen, sogenannten Monomeren, zu langen Ketten gebildet. Diese Prozess heißt Polymerisation.

In der Medizin sind makromolekulare Substanzen von großer Bedeutung, da sie in vielen lebenswichtigen Prozessen des menschlichen Körpers eine Rolle spielen. Beispiele für makromolekulare Substanzen im Körper sind Proteine, Nukleinsäuren (DNA und RNA), Polysaccharide (Kohlenhydrate) und Polyphosphate. Diese Makromoleküle sind an vielen zellulären Funktionen beteiligt, wie beispielsweise der Strukturgebung von Zellen und Geweben, dem Transport von Sauerstoff und Nährstoffen, der Regulation von Stoffwechselprozessen sowie der Speicherung und Übertragung genetischer Information.

Abgesehen davon können auch synthetisch hergestellte makromolekulare Substanzen in der Medizin eingesetzt werden, wie beispielsweise Biopolymere für Gewebeersatz oder Arzneistoff-tragende Polymere zur Verabreichung von Wirkstoffen.

Confocale Mikroskopie ist ein Verfahren der Lichtmikroskopie, bei dem die Lichtquelle und der Detektor durch ein pinhole-förmiges Loch (die Konfokalapertur) so angeordnet sind, dass nur Licht aus einem scharf abgegrenzten Bereich des Präparats detektiert wird. Diese Anordnung minimiert die Hintergrundfluoreszenz und erhöht den Kontrast, wodurch optische Schnitte mit hoher Auflösung durch das Präparat erzeugt werden können. Dies ermöglicht es, dreidimensionale Bilder von Proben zu erstellen und die laterale und axiale Auflösung im Vergleich zur konventionellen Weitfeldmikroskopie zu verbessern. Confocale Mikroskopie wird in den Lebenswissenschaften häufig eingesetzt, um fluoreszierende Marker in Zellen und Geweben zu lokalisieren und die Morphologie von biologischen Strukturen aufzuklären.

In der Molekularbiologie bezieht sich "Dimerisierung" auf den Prozess, bei dem zwei identische oder sehr ähnliche Proteine durch nicht-kovalente Wechselwirkungen (wie Wasserstoffbrücken, Van-der-Waals-Kräfte oder elektrostatische Anziehung) oder kovalente Bindungen (wie Disulfidbrücken) miteinander verbunden werden, um ein komplexes Quaternäres Proteinstruktur zu bilden, das als Dimere bezeichnet wird. Diese Interaktion kann spontan auftreten oder durch bestimmte Bedingungen wie pH-Wert, Temperatur oder die Anwesenheit von Kofaktoren gefördert werden. Die Dimerisierung spielt eine wichtige Rolle in der Proteinfunktion, einschließlich Signaltransduktion, Genregulation und Enzymaktivität.

Fluorescence Microscopy ist eine Form der Lichtmikroskopie, die auf der Fluoreszenzeigenschaft bestimmter Moleküle, sogenannter Fluorophore, basiert. Diese Fluorophore absorbieren Licht einer bestimmten Wellenlänge und emittieren dann Licht mit einer längeren Wellenlänge, was als Fluoreszenz bezeichnet wird. Durch die Verwendung geeigneter Filter können diese Fluoreszenzemissionen von dem ursprünglich absorbierten Licht getrennt und visuell dargestellt werden.

In der biomedizinischen Forschung werden Fluorophore häufig an Biomoleküle wie Proteine, Nukleinsäuren oder kleine Moleküle gebunden, um ihre Verteilung, Lokalisation und Interaktionen in Zellen und Geweben zu untersuchen. Durch die Kombination von Fluoreszenzmikroskopie mit verschiedenen Techniken wie Konfokalmikroskopie, Superauflösungsmikroskopie oder Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie können hochaufgelöste und spezifische Bilder von biologischen Proben erzeugt werden.

Fluorescence Microscopy hat sich zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Zellbiologie, Neurobiologie, Virologie, Onkologie und anderen Forschungsbereichen entwickelt, um die Funktion und Dynamik von Biomolekülen in lebenden Systemen zu verstehen.

Das „raue Endoplasmatische Retikulum“ (RER) ist ein membranöses System im Zellinneren von Eukaryoten-Zellen, das durch die Anwesenheit von Ribosomen auf der cytosolischen Seite der Membran gekennzeichnet ist. Diese Ribosomen sind an der Synthese von Proteinen beteiligt, die entweder in das Lumen des RER oder in den extrazellulären Raum sezerniert werden. Das ER dient als Ort für die posttranslationale Modifikation und den Transport dieser Proteine. Die raue Oberfläche des Endoplasmatischen Retikulums ist aufgrund der Ansammlung von Ribosomen rauer im Vergleich zum glatten Endoplasmatischen Retikulum, das keine Ribosomen aufweist.

Escherichia coli (E. coli) ist eine gramnegative, fakultativ anaerobe, sporenlose Bakterienart der Gattung Escherichia, die normalerweise im menschlichen und tierischen Darm vorkommt. Es gibt viele verschiedene Stämme von E. coli, von denen einige harmlos sind und Teil der natürlichen Darmflora bilden, während andere krankheitserregend sein können und Infektionen verursachen, wie Harnwegsinfektionen, Durchfall, Bauchschmerzen und in seltenen Fällen Lebensmittelvergiftungen. Einige Stämme von E. coli sind auch für nosokomiale Infektionen verantwortlich. Die Übertragung von pathogenen E. coli-Stämmen kann durch kontaminierte Nahrungsmittel, Wasser oder direkten Kontakt mit infizierten Personen erfolgen.

Rasteratomkraftmikroskopie (AFM) ist ein hochauflösendes Oberflächenanalyseverfahren, das auf der Wechselwirkung zwischen einer atomar scharfen Spitze und der Probenoberfläche basiert. Die Spitze ist an einem flexiblen Hebel befestigt und wird über die Probe bewegt, wobei die Kraft zwischen Spitze und Probe kontinuierlich gemessen und in ein topografisches Bild umgewandelt wird. AFM ermöglicht es, Oberflächenstrukturen im atomaren Maßstab mit einer lateralen Auflösung von wenigen Ångström und einer vertikalen Auflösung von 0,1 Ångström zu visualisieren. Es kann in verschiedenen Modi durchgeführt werden, z. B. Kontakt-AFM, dynamische AFM und Spitzengeschwindigkeits-AFM, die für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind, wie z.B. biologische Proben, Polymere, elektronische Materialien und Nanostrukturen.

Elektronentransmissionmikroskopie (ETM) ist ein Verfahren der Mikroskopie, bei dem ein Elektronenstrahl statt Licht verwendet wird, um Proben zu beleuchten und zu vergrößern. Im Gegensatz zur Lichtmikroskopie, die auf sichtbarem Licht basiert und dessen Auflösungsgrenze bei etwa 200 Nanometern liegt, ermöglicht ETM eine höhere Auflösung von bis zu 0,1 Nanometern.

ETM funktioniert, indem ein Elektronenstrahl durch eine dünne Probe geschickt wird, die zuvor chemisch oder mechanisch präpariert wurde. Die Elektronen interagieren mit der Probe und werden entweder absorbiert, gestreut oder transmittiert. Die transmittierten Elektronen werden dann auf einem Detektor gesammelt und in ein Bild umgewandelt.

Diese Technik wird oft in den Biowissenschaften eingesetzt, um ultrastrukturelle Details von Zellen und Geweben zu untersuchen, wie beispielsweise Organellen, Membranstrukturen und Proteinkomplexe. ETM ist auch wichtig in der Materialwissenschaft, wo sie zur Untersuchung von Oberflächen- und Volumenstrukturen von Festkörpermaterialien eingesetzt wird.

Immunelektronenmikroskopie (IEM) ist eine Technik der Elektronenmikroskopie, die Antikörpermarkierung und Elektronenmikroskopie kombiniert, um die Lokalisierung spezifischer Proteine oder Antigene in Geweben oder Zellen auf der ultrastrukturellen Ebene zu bestimmen.

In diesem Verfahren werden zuerst dünne Schnitte von Gewebeproben hergestellt, die dann mit spezifischen Primärantikörpern inkubiert werden, die an das Zielprotein oder Antigen binden. Anschließend wird ein zweiter, markierter Sekundärantikörper hinzugefügt, der an den ersten Antikörper bindet und einen Signalgeber wie Goldpartikel enthält. Durch die Anwendung von Elektronenmikroskopie können Forscher dann das ultrastrukturelle Bild der Probe mit der Lokalisation des Zielproteins oder Antigens kombinieren, das durch den Signalgeber markiert ist.

Immunelektronenmikroskopie wird in der Grundlagenforschung und in der Diagnostik eingesetzt, um die Ultrastruktur von Krankheitserregern wie Bakterien oder Viren zu untersuchen, die Lokalisation spezifischer Proteine in Zellen oder Geweben zu bestimmen und die Pathogenese verschiedener Krankheiten besser zu verstehen.