Kapitel 1 Grundprinzipien und Grundbausteine Flashcards

1
Q

Was ist eine Zelle? Def.

A

Eine Zelle ist die kleinste Einheit des Lebens, welche sich autonom fortpflanzen kann und einen eigenen Metabolismus besitzt. Sie bildet ein abgeschlossenes, von Membran umhülltes System.

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2
Q

Nenne drei Einteilungen von Zellen bezüglich ihrer Art der Energiegewinnung und ihre jeweilige Energiequelle.

A
  1. Phototrophe Zellen beziehen Energie aus Licht(anorganisch)
  2. Lithotrophe Zellen beziehen Energie aus mineralischen Verbindungen(anorganisch)
  3. Organotrophe Zellen beziehen Energie aus von anderen Lebewesen hergestellten Substanzen (organisch)
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3
Q

In welche drei Domänen teilt man Organismen ihrer Zellen ein und aufgrund von welchen Kriterien erfolgt diese Zuordnung?

A

Organismen werden eingeteilt in Bakterien, Archaeen und Eukaryonten. Die Zuordnung erfolgt heute aufgrund von genetischen Faktoren, während früher primär aufgrund der Morphologie eingeteilt wurde.

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4
Q

Nenne grundlegende Unterschiede zwischen einer eukaryotischen und einer prokaryotischen Zelle.

A

Organismen: Eu.: Tiere, Planzen, Pilze Pro.: Bakterien, Archaeen
Zellwand: Pflanzen und Pilze ja, Tiere nein Pro.: ja
Zellkern: Eu.: ja Pro.: nein
Organismen: Eu.: ja Pro.: nein

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5
Q

Nenne die wichtigsten Zellkompartimente einer eukaryotischen Zelle.

A
Cytoplasma
Zellkern
Golgi-Apparat
Endoplasmatisches Retikulum
Mitochondrien
Peroxisomen
Vesikel
Vakuolen (Pflanzen, Pilze)
Plastide (Pflanzen, z.B Chloroplasten)
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6
Q

Was ist ein Organell und wie unterscheidet es sich von einem Kompartiment?

A

Ein Organiell ist ein vollständig membranumhüllter Bereich in der Zelle mit spezialisierter Funktion. Der Begriff Organell bezieht sich auf eine einzelnes Objekt (etwa ein Mitochondrium), der Begriff Kompartiment bezeichnet die Summe aller gleichartigen zellulärne Räume (etwa alle Mitochondrien als mitochondriales Kompartiment)

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7
Q

Welche Eigenschaft des Wassers ist verantwortlich sowohl für dessen Oberflächenspannung und für die hohen Schmelz- und Siedepunkte, als auch dafür, dass Wasser ein gutes Lösungsmittel ist?

A

Wasser (H2O) ist polarisiert und kann Wasserstoffbrücken ausbilden (sowohl als Donor, als auch als Akzeptor).

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8
Q

Erkläre die Begriffe hydrophil und hydrophob.

A

Hydrophil: Hydrophile Moleküle sind polar und wasserliebend, d.h. sie bilden mit Wasser H-Brücken aus.
Hydrophob: Hydrophobe Moleküle sind apolar und daher wasserabstossend, weil sie mit dem Wasser keine H-Brücken eingehen können.

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9
Q

Nenne die chemische Summenformel von Glukose. Kennst du weitere Monosaccharide mit derselben Formel?

A

Die chemische Summenformel von Glucose lauter C6H12O6 Galactose, Mannose und Fructose haben dieselbe Summenformel.

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10
Q

Was sind Disaccharide? Nenne 3 Beispiele

A

Disaccaride sind zwei glycosidisch verknüpfte Monosaccharide.
Bsp: Sucrose (Tafelzucker: Glucose + Fructose), Lactose (Milchzucker: Glucose + Galactose) sowie Maltose (Malzzucker: Glucose + Glucose)

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11
Q

Wozu kann eine Zelle Oligosaccharide verwenden?

A

Oligosaccharide können durch Glycosyltransferasen an Proteine oder Lipide angehängt werden und diese so markierenund/oder deren Eigenschaften ändern.

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12
Q

Was ist das wichtigste Energiespeichermolekül in tierischen und in pflanzlichen Zellen und wodurch unterscheiden sich diese?

A

Das wichtigste Energiespeichermolekül in Pflanzen ist die Stärke, welche aus Amylose (linear) und Amylopektin (verzweigt) besteht; in Tieren ist es das Glykogen. Sowohl Stärke als auch Glykogen sind Polysaccharide aus Glucose, Glykogen ist aber stärker
verzweigt als Stärke. Die stärkere Verzweigung geht einher mit einer rascheren Verfügbarkeit (weil mehr freie Enden).

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13
Q

Was ist der Unterschied zwischen Zellulose und Stärke

A

In Zellulose sind die Glucose-Moleküle über Beta-(1-4)-glycosidische Bindungen verknüpft, in Stärke über alpha-(1-4)-glycosidische Bindungen (resp. alpha-(1-6) an Verzweigungen). Menschen können Stärke enzymatisch in Monosaccharide zerlegen und so resorbieren, nicht aber Zellulose (Ballaststoff).

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14
Q

Ein Nukleosid besteht aus einem Zucker, einer Base und 1-3 Phosphatgruppen. Richtig/Falsch

A

Falsch, Dies trifft auch Nukleotide zu. Nukleoside bestehen nur aus einer Base und einem Zucker.

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15
Q

Nenne drei Funktionen von Nukleotiden

A
  1. Energielieferanten (ATP/GTP): Die hydrolytische Abspaltung des äussersten Phospatrests liefert Energie.
  2. Vorstufen von Syntheseprodukten, z.B. DNA, RNA: Nukleosidtriphosphate stellen aktivierte, energiereiche Edukte dar, welche durch Abspaltung von Pyrophosphat eine Verbindung von zwei Nukleotidmonophosphaten ermöglichen. Die Kette dieser Nukleotidmonophosphate bildet letztlich die Kodierung des Genoms.
      1. Teil von Coenzymen und Allosterische Modulationsfunktion
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16
Q

Wie ist Information in der DNA gespeichert?

A

In der Basenabfolge. Jeweils drei Basen bilden ein Codon und codieren damit für die Aminosäure. Die meisten Aminosäuren werden durch verschiedene Codons codiert.

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17
Q

Die gesamte DNA ist codierend. R/F

A

Falsch. Der grösste Teil der DNA enthält keine Gene und codiert daher ich für Proteine. In der nicht-codierenden DNA gibt es regulatorische Elemente, welche die Expression von Genen kontrollieren, strukturelle Elemente sowie Elemente, die für verschiedenste RNAs codieren (z.B mircoRNAs).

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18
Q

Beschreibe den Weg von der DNA zum Protein.

A

In der Transkription (im Zellkern) dient ein DNA-Strang als Vorlage zur Bildung einer komplementären Nukleotidkette; die DNA wird quasi “abgeschrieben” (von der RNA Polymerase”). Die dabei gebildete mRNA ist im Gegensatz zur DNA allerdings ein Polyribonnucleotid und kein Polydesoxyribonnucleotid.
Zudem wird in der mRNA Uracil anstelle von Thymin eingebaut. Im Prozess der Translation wird eine mRNA anschliessend im Cytoplasma mit Hilfe von tRNAs und Ribsomen in ein Protein “übersetzt”.

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19
Q

Zeichne das Grundgerüst einer Aminosäure.

A

siehe Word Datei KK Ergänzugnen.

20
Q

Wie viele kanoische, proteinogene Aminosäuren gibt es und welche davon sind für den Menschen essentiell? Zähle sie auf und teile dabei in unpolar polar, sauer und basisch.

A
  1. unpolar: Alanin, Valin (e), Methionin (e), Leucin (e), Isoleucin (e), Prolin, Tryptophan (e), Phenylallanin (e).
  2. polar: Tyrosin, Threonin (e), Glutamin, Glycin, Serin. Cystein, Asparagin.
  3. basisch: Lysin, Arginin, Histidin.
  4. sauer: Glutaminsäure, Asparaginsäure
    Es gibt 20 proteinogene Aminosäuren, von den 8 essentiell sind.
21
Q

Zähle die Strukturebenen eines Proteins auf und beschreibe sie kurz.

A

-Primärstruktur: Aminosäuresequenz
-Sekundärstruktur: alpha-Helix oder beta-Faltblatt, entstehen durch Interaktionen (H-Brücken) zwischen Aminosäuren
-Tertiärstruktur: 3D-Struktur des gefalteten Proteins
-Quartärstruktur: Komplex von mehreren zusammengelagerten Polypeptidketten.
Disulfidbrücken zwischen zwei Cystein-Seitenketten können verschiedene Polypeptidketten kovalent verbinden (oder auf Ebene Tertiärstruktur verschiedene Abschnitte einer Polypeptidkette).

22
Q

Was ist eine Proteindomäne?

A

Eine Domäne ist ein bestimmter Abschnitt eines Proteins, der sich unabhängig von anderen Abschnitten faltet und eine bestimmte Funktion besitzt (z.B. enzymatisch).

23
Q

Was sind Kinasen und Phosphatasen?

A

Kinasen sind Enzyme, die andere Proteine phosphorylieren. Dabei übertragen sie einen Phosphatrest von ATP meist an die Aminosäureseitenketten von Serin/Threonin (Serin-Threonin-Kinase) oder Tyrosin (Tyrosinkinase). Durch die Phosphorylierung wird die Funktion resp. die Interaktionsmöglichkeiten des Zielproteins reversibel verändert. Phosphatasen sind Gegenspieler der Kinasen und entfernen den Phosphatrest wieder.

24
Q

Erkläre das Zusammenspiel zwischen GTPasen, GEFs und GAPs.

A

Um GDP gegen GTP auszutauschen und dadurch in die aktive Konformation zu gelangen, benötigt eine GTPase ein regulatorisches GEF_Protein (guanine nucleotide exchange factor). GAPs (GTPase activating protein) aktivieren die intrinsische GTPase-Aktivität der GTPase, woraufhin diese GTP zu GDP hydrolysiert und so wieder in de inaktiven Zustand gelangt.

Hinweis: Die GTPase Ras ist an Siganalkaskaden im Zusammenhang mit Wachstum, Zellteilung und Zelldifferenzierung beteiligt. Eine Mutation im für Ras codierenden Gen kann dazu führen, dass Ras dauerhaft aktiv ist (GTP wird nicht hydrolisiert) und kann dadurch zu Krebs fürhen (folglich ist das RAS-Gen ein Proto-Onkogen).

25
Q

Welche posttranslationalen Proteinmodifikationen kennst du?

A
Glykosylierung
Phosphorylierung
Methylierung
Acetylierung 
Anhängen von Fettsäuren
Zurechtstutzen durch Proteolyse
26
Q

Welche Rolle spielt das Proteasom in der Zelle?

A

Das Proteasom besitzt eine hohlzylindrische Struktur und baut missgefaltete, denaturierte oder zu erneuerde Proteine ab und benötigt dafür ATP. Als Marker für ein abzubauendes Protein dient die Polyubiquitinerung eines Lysins in einem sog. Degron durch das Enzym E2. Das Hilfsprotein E3 hilft dem E2 beim Erkennen der Degrons, das E1-Enzym liefert die Ulbiquitine an.

27
Q

Erkläre die N-Regel.

A

Die N-Regel beschreibt den Einfluss der N-terminalen Aminosäure auf die Halbwertszeit eines Proteins. Das Startcodon der Translation (AUG) codiert zwar für Methionin, dieses wird aber nach der Translation oft entfernt. Entscheidend für die Halbwertszeit ist die Aminosäure, die dann an erster Stelle steht. Am stabilsten sind Proteine mit einem N-terminalen Methionin.

28
Q

Was ist eine Fettsäure und wann spricht man in diesem Zusammenhang von gesättigt oder ungesättigt.

A

Fettsäuren sind Carbonsäuren (R-COOH) bestehend aus einer apolaren langen Kohlenstoffkette (R) und einer polaren Carboxyl-Gruppe (COOH). Fettsäuren werden ungesättigt genannt, wenn sie Doppelbindungen besitzten. Fettsäuren ohne Doppelbindung nennt man gesättigt.
Hinweis: Man bezeichnet solche Moleküle mit einem hydrophoben und einem hydrophilen Bereich als amphipatisch.

29
Q

Fettsäuren sind Engerielieferanten. In welcher Form werden sie in unserem Körper gespeichert?

A
Als Triacylglycerin (Tryacylcerol). Ein solches besteht aus einem Glycerol, welches mit drei Fettsäuren verestert ist.
Hinweis: Bei zu hohen Triglyceridwerten im Blut, z.B. in Folge von Überernährung, ist das Risiko für Thrombosen oder Artheriosklerose erhöht.
30
Q

Welches sind die wichtigsten Phospholipide in der Zellmembran und wie sind diese aufgebaut?

A

Die wichtigsten Phospholipide in der Zellmembran sind Phosphoglyceride und Sphingomyelin. Im Gegensatz zum Triacylglycerid bindet das Glycerol bei einem Phosphoglycerid nur zwei Fettsäuren und an der drritten Bindungstelle als Kopfgruppe eine hydrophile Phosphatgruppe, welche ein weiteres hydrophiles Molekül gebunden hat (Cholin beim Phosphatidylcholin, Serin beim Phosphatidylserin, Ethanolamin beim Phosphatidylethanolamin). Auch das Sphingomyelin besitzt amphipathisches Charakter und besteht aus einem Sphingosin, welches eine Fettsäure gebunden hat und mit einer Phosphatgruppe verbunden ist, welche analog zu den Phosphoglyceriden ein weiteres hydrophiles Molekül binden kann (z.B. Cholin). Zusätzlich gilt es zu erwähnen, dass beim Sphingosin eine polare -OH Gruppe frei bleibt, welche H-Brücken eingehen kann.

31
Q

Was sind Steroide? Nenne zwei Beispiele von Steroidklassen?

A

Steroide sind Abkömmlinge des Sterans, resp. Steran bildet deren Grundgerüst. Zu den Steroiden gehören beispielseise die Corticosteroide (Aldosteron, Cortisol) sowie die Geschlechtshormone (Testosteron, Estrogene).
Hinweis: Steran besteht aus drei 6-Ringen und einem 5-Ring.

32
Q

Wieso ist das Lipid Cholesterin eine wichtige Membrankomponente?

A

Cholesterin stabilisiert eine Membran und verleiht ihr zusätzliche Steifheit, erhält aber gleichzeitig deren Fluidität. Dies ist essentiell für die Funktion von biologischen Membranen, da sich deren Komponenten bewegen können müssen.

33
Q

Wie ordnen sich die Phospholipide in einer Membran an?

A

Die Zellmembran besteht aus einer ca. 5nm dicken Doppelsicht von Phospholipiden, wobei sic die Phospholipide so anordnen, dass ihre hydrophilen Köpfe nach aussen zeigen und ihre hydrophoben Schwänze nach innen.

34
Q

Wie beinflussen die Fettsäuren der Phospholipide die Membranfluidität?

A

Fettsäuren mit einer cis-Doppelbindung erhöhen die Fluidität der Membran, weil der Knick zu mehr Abstand zwischen den benachbarten Lipiden führt, wodurch die Membran flüssiger wird. Zudem erhöhen kurze Fettsäuren die Fluidität.

35
Q

Wie wird die Asymmetrie der Zellmembran generiert und warum ist sie so wichtig?

A

Um von einer Membranseite auf die andere zu wechseln, benötigen Phospholipide (anders als Cholesterin) Phospholipidtranslokatoren (sog. Flippasen), welche den Flip-Flop über die Membran katalysieren. Die Membranasymmetrie ist bespielsweise in der Signaltransduktion sehr wichtig, also bei der Umwandlung eines extrazellulären Signals in ein intrazelluläres Signal.

36
Q

Wie kann Phosphatidlinositol in seiner Rolle als Signalmolekül modifiiert werden?

A

Phosphatidylinositol kann in seiner Rolle als Signalmolekül an den Stellen 3,4 und 5 des Inositiol-Rings phosphoryliert werden, so zum Beispiel durch die Lipidkinase PI3K (Phosphatidylinositol-3-Kinase), welche Phosphatidylinositol-4,5-biphosphat (PIP2) zu Phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphat (PIP3)
phosphoryliert. Die Phospholipase C spaltet PIP2 zu Inositoltriphosphat (IP3) und Diacylglyercol (DAG), wobei die Spaltprodukte als second messenger agieren können (zur Aktivierung der Protein-Kinase C).

37
Q

Was sind Lipid-Rafts?

A

Lipid-Rafts sind Membrandomänen, welche hauptsächlich aus Sphingomyelin und Cholesterol bestehen und in der äusseren Schicht zudem einen hohen Anteil an Glykolipiden ausweisen. Durch die längeren und gesättigteren Allkylketten der Sphingomyeline sind die Raft-Domänen dicker und weniger flüssig und bilden eine separate geordnete Phase in der Membran.

38
Q

Nenne mögliche Funktionen eines Membranproteins

A
Transport
Signalrezeption & Signaltransduktion
katalytische Fuktion
Zellerkennung
mechanische Stabilität
Aufrechterhaltung von Gradeinten und Potenzialen
39
Q

Was ist der Unterschied zwischen peripheren und integralen Membranproteinen bezüglich Assoziation mit der Membran und bezüglich Extraktion?

A

Integrale Membranproteine durchspannen die Membran einfach (single-pass) oder mehrfach (multi-pass) und können nur durch Auflösen der Membran mittels Detergenzie extrahiert werden. Auch Proteine, welche über eine amphipathische Helix lateral in eine Schicht der Lipddoppelschicht eingelagert sind, und solche, die über Lipid-Anker in die Membran eingelagert sind, zählt man zu den integralen Membranproteinen. Periphere Membranproteine binden peripher an andere Membranproteine und können mild (durch Manipulation des wässrigen Umfelds) extrahiert werden.

40
Q

Was versteht man unter dem Begriff Glykokalyx?

A

Die Glykokalayx ist eine Schicht auf der Aussenfläche der Zellmembran und wird gebildet durch Oligosaccharide, welche an Membranproteine (somit Glykoproteine) gebunden sind.

41
Q

Weleche der folgenden Moleküle können ohne Transportproteine durch eine Lipiddoppelsicht diffundieren? CO2, Glycerol, Glucose, O2, H2O, Na+, HCO3-

A

Apolare sowie, deutlich langsamer, kleine polare Moleküle können eine Lipiddoppelschicht passieren, grosse polare Moleküle und vor allem Ionen nicht. Folglich können CO2 und O2 sehr gut und H2O und Glycerol langsam passieren, Glukose, Na+ und HCO3- nicht.

42
Q

Aquaporine erleichtern den Transport von Wasser durch eine Membran. Wieso können Ionen diese Poren nicht passieren?

A

In wässriger Umgebung werden Ionen durch das Wasser solvatisiert, d.h. das Wasser bildet eine Hydrathülle um die Ionen herum. Mit dieser Hydrathülle sind die Ionen zu gross, um die Pore passieren zu können, und das Abstreifen der Hydrathülle wäre engergetisch ungünstig.

43
Q

Was unterscheidet den passiven Transport vom aktiven Transport?

A

Der passive Transport geschieht mit dem Gradienten und führt zu dessen Ausgleich, während der aktive Transport entgegen dem Gradienten geschieht, diesen verstärkt und folglich Energie benötigt. Ein Gradient kann aus Konzentrationsunterschieden (chemischer Gradient), aus Ladungsunterschieden (elektrischer Gradient), oder aus beiden (elektrochemischer Gradient) bestehen.

44
Q

In welche zwei Subgruppen kann man Membrantransportproteine einteilen

A

Transporter: Sowohl passiver, als auch aktiver Transport möglich
Kanäle: Nur passiver Transport (erlichterte Diffusion)

45
Q

Welche Arten des aktiven Transport kennst du? Nenne je ein Beispiel.

A

Primär aktiv: Die Energie für den Transport stammt direkt aus der Hydrolyse von ATP. Beispiel: die 3Na+/2K+- ATPase (eine P-Typ Pumpe), welche pro hydrolysiertes APT 3 Na+ aus der Zelle hinaustransportiert und 2K+ hinein und dadurch einen essentiellen elektrochemischen Gradienten aufbaut.
Sekundär aktiv: Der Transporter wird indirekt durch ATP angetrieben, und zwar durch einen Gradienten der unter ATP-Verbrauch hergestellt wurde. Dabei ist der (endergone) Transport eines Moleküls an den (exergonen) Transport eines anderen Moleküls gekoppelt (Symport: beide in die gleiche Richtung, Antiport: entgegengesetzte Richtung) Beispiel:Na+/Glukose-Symport im Darm.

46
Q

Was ist Chemotaxis?

A

Chemotaxis ist die Fähigkeit einer Zelle, sich gerichtet auf einen Stimulus in Form eines Konzentrationsgradienten zu oder von ihm weg zu bewegen.