Der Zellkern Flashcards
Zellkern: Prokaryonten und Eukaryonten
Prokaryonten:
keine membranumgebene Organellen; der Zellkern fehlt
*Eukaryonten: *
membranumgebene Kompartimente; der Zellkern hat sich entwickelt
Hypothese zur evolutionären Herkunft von Kernmembranen
Die Struktur des Kerns
- Kernhülle - äussere- innere Membran, Kernporen
- Kernlamina (=Lamina fibrosa)
→ nukleäre Intermediärfilamente: Lamin A,B,C
- Chromatin: Euchromatin – Heterochromatin
- Kernkörperchen (= Nucleolus)
- Kernmatrix
Der Inhalt des Kerns ist nicht „kaotisch”. Er folgt einem geordneten Aufbau
→ Territoriern
Die Kernhülle
Schutz des genetischen Materials
Doppelmembran = 2 Phosphobilayer
- → nicht durchlässig → Kernporen (Transport)
- Äußere Membranen: Ribosom
- Innere Membran: Proteine als Bildungstellen der Kernlamina und des Chromatins
nötig für den Kerntransport
- Kernlokalisierungssignal (NLS) – für den Eintritt
- export-Signal - für den Austritt
- Adaptor/Transport Proteine (heissen auch Transportrezeptoren)
→ Importin – Eintritt
→ Exportin Austritt
→ Allgemeiner Name: Karyopherin
- Rezeptoren (zB. Nukleoporin) am Porenkomplex, die Adaptorproteine zu binden
- monomere G-Proteine (Ran-GDP; Ran-GTP)
Die Kernlamina
Kernlamina = Lamina fibrosa: Netzwerk aus Intermediärfilamenten (Lamin A,B,C)
- stabiliziert die Membranstruktur
- Chromatin ist daran verankert
(Sie zerfällt am Anfang der Mitose)
Das Chromatin
DNA + assozierte Proteine
Die Struktur verändert sich von der gestreckten Form bis die kondensierte, gepackte Form der DNA
- Chromatin* in Interphasenzellen, zwischen zwei Teilungen:
- Euchromatin:
- aufgelockert
- Die Gene werden abgelesen → Transkription
- Die Gene sind aktiv
- Genexpression kommt vor
- Heterochromatin
- stark komprimiert
- kein Ablesen ist möglich
- Die Gene sind inaktiv
- Keine Genexpression
Heterochromatin
*Fakultatives Heterochromatin: *
Die Gene können abgelesen werden, wenn es nötig ist.
Konstitutiver Heterochromatin:
Wärend des Lebens der Zelle bleiben die Gene immer inaktiv.
Die Organizierung des Chromatins / Chromosomen
(Chromatin)
DNA Doppelhelix
↓
Perlenschnurform
↓
Chromatin-Faser
- (Chromatin)*
- ↓*
- (Chromosom)*
- Aufgelockerte Form*
- ↓*
- Kondensierte Form*
- ↓*
Mitose – Chromosomen
(Chromosom)
Nukleosom
Die Grundstruktur des Chromatins ist aus Nukleosomen aufgebaut.(Perlenschnurform)
Das Nukleosom besteht aus:
- DNA Doppelhelix
- Histon Proteinen
- Basische Proteine, reich in positiv geladenen „Arginin” und „Lysin” Aminosäuren
- 5 Arten: H1, H2A, H2B, H3, H4
- Histon Core: (=Histonkern) → Oktamer
Histone
Histone sind basische (Lisin- und Arginin-reich) Proteine,
die im Zellkern von Eukaryoten vorkommen.
Die Histonproteine H2A und H2B lagern sich zu Dimeren zusammen. Dasselbe gilt für H3 und H4. Zwei H3/H4-Dimere lagern sich zu einem Tetramer zusammen, an das wiederum zwei H2A/H2B-Dimere angelagert werden. Dadurch entsteht der oktamere Nukleosomenkern (´core particle´), um den sich die DNA in ca. zwei großen linksgängigen Windungen legen kann.
Das fünfte Histon, H1, wird möglicherweise benötigt, um eine 30 nm-Faser zu bilden (bindet sich zu dem „linker region”)
Kernkörperchen
In Menschen gibt es 5 Paare von Chromosomen (= 10), die zur Ausbildung des Kernkörperchens beitragen.
Kernkörperchen finden NUR in Interphasenkern statt, sie sind NUR in Interphasenkern sichtbar.
Das Kernkörperchen ist der Ort der Bildung der Ribosomen.
Ribosom
- Kleine Untereinheit
- Grosse Untereinheit
→ Bestehen aus rRNA und ribosomalen Proteine
rRNA
synthetiziert in Kernkörperchen
ribosomale Proteine:
synthetiziert im Cytosol
→ Zusammengesetzt als ribosomale Untereinheiten in Kernkörperchen
Schemazeichnung von der Struktur des Kernkörperchens in Menschen
- NOR-Region: Nukleolus organizing region
- 10 Interphasenchromosomen, die mit rRNA synthetisierenden DNA-Schleifen zum Nucleolus beitragen
- Ribosombildende Bereiche
- Kernhülle
- Kernkörperchen
Die Rolle des Kernkörperchens (Nukleolus)
NOR:
Die Gene, die für rRNA kodieren, finden dort statt. Diese Region heisst rDNA – enthält repetitive Sequenzen
rRNA Transkription mit RNA polymerase I Produkt: pre-rRNA (45S pre-rRNA)
Pars Fibrosa:
Reifung der pre-RNA in kleinere rRNA Moleküle Produkt:28S rRNA, 18S rRNA, 5,8S rRNA
Pars Granulosa:
Zusammensetzung der rRNA Moleküle mit ribosomalen Proteinen ( + die von anderen Genen stammende 5S rRNA) → Ribosomale Untereinheiten
Prozesse im Interphasekern
- Replikation = DNA - Synthese
- Transkription = RNA - Synthese
→ Enzyme, „Bausteine” sind benötigt
Transkription / Translation (Wo?)
- Transkription im Kern
- Translation im Cytoplasma
Translation im Cytoplasma
durch: mRNA und tRNA
Nur an freien Ribosomen:
- Cytosol Proteine
- Kernproteine
- Mitochondriale Proteine
- Peroxisomale Proteine
Beginnt an freien Ribosomen, folgt am RER:
- ER Proteine
- Golgi Proteine
- Lysosomale Proteine
- Zellmembranproteine
- Sekretorische Proteine
Was leitet ein bestimmtes Protein zum Ziel ?
Signale an den Molekülen, die durch Rezeptoren erkannt werden
Wie können die Proteine ihren Zielort erreichen?
Durch Transportmechanismen: Kernpore- Transport, Transmembrantransport, vezikulärer Transport
