Die Zelle at Universität Freiburg im Breisgau

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Eukaryontische Zellen

  • Zellkern
  • Speicherort der DNA
  • äußere Begrenzung
  • Kompartimentierung

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Prokaryontische Zellen

  • Zellkern
  • Speicherort der DNA
  • äußere Begrenzung
  • Kompartimentierung

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Aufbau von Biomembranen: Grundsätzlich

  • Synthese

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Lipiddoppelschicht: Aufbau

  • Verteilung apolarer und polarer Gruppen
  • Verteilung der Membranlipide

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Lipiddoppelschicht: Eigenschaften

  • Durchlässigkeit
  • Fluidität
  • Diffusion

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Membranproteine

  • Definition
  • Arten

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Glykokalyx

  • Definition
  • Aufbau
  • Funktion 

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Zellkern: Aufbau

  • Kernhülle
    • äußere
    • innere
    • Kernporen (Funktion, Proteine)

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Inhalt des Zellkerns


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Zellkern: Funktionen

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Endoplasmatisches Retikulum

  • Aufbau
  • Funktion

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Golgi-Apparat

  • Aufbau
  • Funktion

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Die Zelle

Eukaryontische Zellen

  • Zellkern
  • Speicherort der DNA
  • äußere Begrenzung
  • Kompartimentierung
  • Zellkern
    • vorhanden
  • Speicherort DNA
    • Zellkern
  • äußere Begrenzung
    • Zellmembran (Lipiddoppelschicht)
    • Zellwand (Nur bei Pflanzen und Pilzzellen)
  • Kompartimentierung
    • durch Membranen vom Zytosol abgegrenzte Reaktionsräume 
      • Zellkern, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Mitochondrien, Lysosomen, Peroxisomen, Vesikel

Die Zelle

Prokaryontische Zellen

  • Zellkern
  • Speicherort der DNA
  • äußere Begrenzung
  • Kompartimentierung

Bakterien, Blaualgen, Archaebakterien

  • Zellkern: 
    • nicht vorhanden
  • Speicherort der DNA: 
    • Zytoplasma
  • äußere Begrenzung: 
    • Zellmembran (Lipiddoppelschicht)
    • Zellwand (Ausnahmen: zellwandlose Mykoplasmen)
      • Schutz und Stabilisierung der äußeren Form
  • Kompartimentierung: keine

Die Zelle

Aufbau von Biomembranen: Grundsätzlich

  • Synthese

Lipiddoppelschicht, der Membranproteine ein- und angelagert sind. Synthese im gER

Die Zelle

Lipiddoppelschicht: Aufbau

  • Verteilung apolarer und polarer Gruppen
  • Verteilung der Membranlipide
  • Aufbau: Grundbausteine sind amphiphile Lipide wie Phospho- oder Sphingolipide
    • polare Kopfgruppe (Phosphat, Sphingosin)
    • apolare Kohlenwasserstoffschwänze (Fettsäuren)
  • Verteilung (a)polare: Gruppen
    • wässrige Lösung: apolare Kohlenwasserstoffschwänze nach innen, polare Kopfgruppen Grenzstruktur zum Wasser --> kugelartige Gebilde
  • Verteilung Membranlipide
    • können zwischen innerer und äußerer Lipidschicht wechseln: dennoch Lipidasymmetrie
      • äußere: viel Phosphoatidylcholin und Sphingomyelin
      • innere: viel Phosphatidylserine, Phosphatidylethanolamine, Phosphatidylinositol

Die Zelle

Lipiddoppelschicht: Eigenschaften

  • Durchlässigkeit
  • Fluidität
  • Diffusion
  • Durchlässigkeit
    • nahezu undurchlässig für polare Moleküle
    • gut durchlässig für kleine apolare Verbindungen
  • Fluidität
    • abhängig von Zusammensetzung der Lipiddoppelschicht und der Temperatur
  • Diffusion
    • lateral/parallel: innerhalb Lipidschicht einzelne Lipidmoleküle frei
    • transversal: sehr langsam, enzymatische Unterstützung
      • Flippasen: verschieben Flippasen von außen nach innen
      • Floppasen: verschieben Phospholipide von innen nach außem
      • Scramblasen: Verschieben in beide Richtungen

Die Zelle

Membranproteine

  • Definition
  • Arten
  • Definition: Proteine die in Lipiddoppelschicht von Membranen eingelagert sind, häufig Glykoproteine
  • Arten:
    • Integrale Membranproteine
      • starke Bindung an Lipiddoppelschicht
      • Dringen mit einem Teil in Membran
      • Transmembranproteine: Durchdringen (Na+K+-ATPase)
    • periphere Membranproteine
      • haben schwächere Bindung
      • Häufig Bindung über elektrostatische Anziehung/Wasserstoffbrücken zwischen peripheren und integralen Membranprotein

Die Zelle

Glykokalyx

  • Definition
  • Aufbau
  • Funktion 
  • Definition: Schicht aus Zuckermolekülen an Außenfläche der Zellmembran bei eukaryontischen Zellen
  • Aufbau: lange, verzweigte KH-Ketten, kovalent gebunden mit Proteinen, gering auch Lipiden
  • Funktion: 
    • Schützt vor Austrocknung
    • Antigenfunktion (Erythrozytenmembran: BG-Diff)

Die Zelle

Zellkern: Aufbau

  • Kernhülle
    • äußere
    • innere
    • Kernporen (Funktion, Proteine)

innere und äußere Kernmembran, die jeweils aus Lipiddoppelschicht aufgebaut ist. Membranen umschließen perinukleären Raum.

  • äußere: mit Ribosomen besetzt
  • von Kernlamina unterlagert, Geflecht aus Intermediärfilamenten (Lamin): Stabilisierung
  • Kernporen: innere und äußere Kernmembran verschmelzen miteinander
    • Funktion: 
      • steuern Stofftransport zw. Zytosol und Nukleoplasma (nukleozytoplasmatischer Transport)
      • aktiver Transport größere Proteine (40kDa/Nucleoplasmine) und RNAs via Importine und Exportine
    • Proteine: Ran
      • kleines G-Protein, Vermittler
      • In GTP-gebundener Form an Importine: Komplex Ran+ Importin + Protein -> Freisetzung vom Transportrezeptor Importin

Die Zelle

Inhalt des Zellkerns


  • Chromatin: Komplex aus DNA, Histonen und Nicht-Histon-Proteinen
  • Nukleolus: Def. Kernregion mit besonders hoher Transkriptionsaktivität für Synthese der rRNA

Die Zelle

Zellkern: Funktionen

  • Speicherung der gesamten genetischen Information in Form von Chromatin 
  • Verdopplung der genetischen Information vor Replikation
  • Transkription: Erster Schritt der Proteinsynthese
  • Herstellung von rRNA im Nukleolus
  • Verpackung und Schutz der nicht-aktiven DNA durch Histonproteine

Die Zelle

Endoplasmatisches Retikulum

  • Aufbau
  • Funktion
  • membranöses Kanalsystem
  • mit äußerer Membran des Zellkerns in direkter Verbindung


Funktion

  • raues endoplasmatisches Retikulum (Ribosomen)
    • Synthese der Proteine der Zellmembran, lysosomale und sekretorische Proteine
    • Verpackung in Vesikel an Golgi/Bestimmungsort
  • glattes endoplasmatisches Retikulum
    • Synthese Phospholipide, langkettige FS und Steroide
    • KH-Speicherung und Freisetzung
    • Biotransformation
    • Calciumspeicherung

Die Zelle

Golgi-Apparat

  • Aufbau
  • Funktion

Aufbau:

  • scheibenförmiges gebogenes Vesikelsystem
    • Cis-Golgi-Seite (konvex): ER
    • Trans-Golgi-Seite (konkav) Zellmembran zugewandt: Abschnürung Vesikel Richtung Zellmembran und Lysosomen


Funktion:

  • Modifikation von Glykoproteinen, Hormonvorstufen und endozytisch aufgenommene Membranproteine (O-Glykosylierung durch Galactosyltransferase)
  • Aktivierung von Hormonen/Proteinen
  • Adressierung von sekretorischen Proteinen durch Ziel-Sequenz
  • Synthese von Lysosomen
  • Wiederverwertung Membranbestandteile

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