Kapitel 1: Grundprinzipien Und Grundbausteine Flashcards

1
Q

Nenne drei Einteilungen von Zellen bezüglich ihrer Art der Energiegewinnung und ihrer jeweiligen Energiequelle

A
  • Phototrophe Zellen beziehen Energie aus Licht (anorganisch)
  • Litotrophe Zellen beziehen Energie aus mineralischen Verbindungen (anorganisch)
  • Organotrophe Zellen beziehen Energie aus von anderen Lebewesen hergestellten Substanzen (orgaisch)
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2
Q

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

A

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

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3
Q

Erkläre die Begriffe ‘hydrophil’ und ‘hydrophob’

A

Hydrophil: Polar und wasserliebend => bilden mit Wasser H-Brücken aus
Hydrophob: Apolar und wasserabstossend => können mit Wasser keine H-Brücken bilden

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4
Q

Ist die gesamte DNA kodierend?

A

Nein, der grösste Teil der DNA enthält keine Gene und kodiert daher nicht für Proteine. In der nicht-kodierenden DNA gibt es regulatorische Elemente, welche die Expression von Genen kontrollieren, strukturelle Elemente sowie Elemente, die für verschiedenste RNAs kodieren (bps. MicroRNA)

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5
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 polaren langen Kohlenstoffkette (R) und einer polaren Varboxylgruppe (COOH). Fettsäuren werden ungesättigt gennant, wenn sie Doppelbindungen besitzen. Fettsäuren ohne Doppelbindung nennt man gesättigt.
Hinweis: Man bezeichnet solche Molekühle, mit einem hydrophobe und hydrophilen Bereich als amphipatisch

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6
Q

Wie ordnen sich die Phospholipide in einer Membran an?

A

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

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7
Q

Was ist eine Zelle?

A

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

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8
Q

In welche drei Domänen teilt man Organismen aufgrund ihrer Zellen ein und aufgrund welcher Kriterien erfolgt diese Zuordnung?
(3 Domänen)

A

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

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9
Q

Nenne grundlegende Unterschiede zwischen einer eukaryotischen und prokaryotischen Zelle

A
- Zellwand 
=> P: ja
=> E: Pflanzen und Pilze ja, Tiere nein
- Zellkern
=> P: nein
=> E: ja
- Organellen
=> P: nein
=> E: ja
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10
Q

Nenne die wichtigsten Zellkompartimente einer eukaryotischen Zelle
(9)

A
  • Cytoplasma
  • Zellkern
  • Golgi
  • ER
  • Mitochondrien
  • Peroxisomen
  • Vesikel
  • Vakuolen (Pflanzen, Pilze)
  • Plastide (Pflanzen, z.B. Chloroplast)
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11
Q

Was ist ein Organellen und wie unterschiedet es sich von einem Kompartiment?

A

Ein Organellen is ein vollständig membranumhüllter Bereich in der Zelle mit spezialisierter Funktion. Der Begriff Organellen bezieht sich auf ein einzelnes Objekt (z.B. Mitochondrium), der Begriff Kompartiment bezeichnet die Summe aller gleichartigen zellulären Räume (z.B. Alle Mitochondrien als mitochondriales Kompartimen)

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12
Q

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

A

C6H12O6

=> Galactose, Mannose und Fructose

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13
Q

Was sind Disaccharide? Nenne 3 Beispiele

A

Disaccharide sind zwei glycosidisch verknüpfte Monosaccharide
=> Sucrose (Tafelzucker: Glucose+Fructose), Lactoser (Glucose+Galactose), Maltose (Glucose+Glucose)

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14
Q

Wozu kann eine Zelle Oligosaccharide verwenden?

A

Oligosaccharide können durch Glycosyltransferasen an Proteine oder Lipide angehängt werden und diese so markieren und/oder deren Eigenschaften verändern

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15
Q

Was ist das wichtigste Energiespeichermolekül in tierischen und pflanzlichen Zellen und wodurch unterschieden 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 Glykoegn sind Polysaccharide aus Glucose, Glykogen ist aber stärker verzweigt als Stärke und ist somit rascher Verfügbar (weil mehr freie Enden)

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16
Q

Was ist der Unterschied zwischen Zellulose und Stärke?

A

In Stärke sind die Glucose-Moleküle über b-(1-4)- glycosidische Bindungen verknüpft, in Stärke über a-(1-4)-glycosidische Bindungen (resp. a-(1-6) an Verzweigungen)- Menschen könne Stärke enzymatisch in Monosaccharide zerlegen und so resorbieren, nicht aber Zellulose (Ballaststoffe => auch wichtig!)

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17
Q

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

A

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

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18
Q

Nenne drei Funktionen von Nukleotiden

A
  1. Energielieferanten (ATP/GTP): die hydrolytische Abspaltung des äussersten Phosphatrestes liefert Energie
  2. Signalmoleküle (cAMP/cGTP): zyklische Nukleotide fungieren in der Signalübertragung als second messenger und wirken dabei meist als Aktivatoren von Kinasen
  3. DNA-Bausteine: Über Phosphodiesterbidungen verknüpfte Desoxyribonukleotide bauen die DNA auf
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19
Q

Wie ist Information in der DNA gespeichert?

A

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

20
Q

Beschreibe den Weg von der DNA zum Protein

A

Transkription: (im Zellkenr) dient ein DNA-Strang als Vorlage zur Bildung einer komplementären Nukleotidkette; die DNA wird “abgeschrieben” (RNA Polymerase II). Die dabei gebildete mRNA ist im Gegensatz zur DNA allerdings ein Polyribonucleotid und kein Polydesoxyribonucleotid. Zudem wird in der mRNA Uracil anstelle von Thymin eingebaut.
Translation: mRNA im Cytoplasma mit Hilfe von tRNAs und Ribosomen in ein Protein “übersetzt”

21
Q

Wieviele kanonische, proteinogene Aminosäuren gibt es und welche davon sind für den Menschen essentiell?
Zähle sie auf und teile dabei ein in unipolar, polar, sauer und basisch

A

Unpolar: Alanin, Valin, Methionine, Leucin, Isoleucine, Prolin, Tryptophan, Phenylalanin
Polar: Tyrosine, Threonin, Glutamine, Glycin, Serin, Cysteine, Asparagin
Basisch: Lysin, Arginin, Histidin
Sauer: Glutaminsäure, Asparaginsäure
Essentiell: PHEnomenale ISOlde TRÜpt METunter LEUtnant VALentis LYSterne THRäume

22
Q

Zähle die Strukturebene eines Proteins auf und beschreibe sie kurz

A

Primärstruktur: AS Sequenz
Sekundärstruktur: Alpha Helix oder Beta Faltblatt, entstehen durch Interaktionen (H-Brücken) zwischen den AS
Tertiärstruktur: 3D-Struktur des gefalteten Proteins
Quartärstruktur: Komplex von mehreren zusammengenagelten Polypeptidketten. Disulfidbrücken zwischen zwei Cystein-Seitenketten können verschiedene Polypeptidketten kovalent verbinden (oder auf Ebene Tertiärstruktur verschiedene Abshcnitte einer Polypeptidkette)

23
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)

24
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 Tyrosine (Tyrosinkinase). Durch die Phosphorylierung wird die Funktion resp. Die Interaktionsmöglichkeiten des Zielproteins reversibel verändert. Phophatasen sind die Gegenspieler der Kinasen und entfernen den Phosphatrest wieder.

25
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 regulatorischen GEF-Protein (guanine nucleotide exchange factor). GAPs (GTPase activating protein) aktivieren die intrinsische GTPase-Aktivität der GTPase, woraufhin diese GTP zu GDP hydrolisiert und sowieder in den inaktiven Zustand gelangt.
Hinweis: die GTPase Ras ist an Signalkaskaden 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 führen (folglich ist das Ras-Gen ein Proto-Onkogen)

26
Q

Welche posttranslationalen Proteinmodifikationen kennst du? (6)

A
  • Glykosilierung
  • Phosphorylierung
  • Methylierung
  • Acetylierung
  • Anhängen von Fettsäuren
  • Zurechtstutzen durch Proteolyse
27
Q

Welche Rolle spielt das Proteasom in der Zelle?

A

Das Proteasom besitzt eine hohlzylindrische Struktur und baut missgestaltete, denaturierte oder zu erneuernde Proteine ab und benötigt dafür ATP. Als Marker für ein abzubauendes Protein dient die Polyubiquitinilierung 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 Ubiquitine an

28
Q

Erkläre die N-Ende Regel

A

Die N-Ende-Regel beschreibt den Einfluss der N-Terminkalenders Aminosäure auf die Halbwertszeit eines Proteins. Das Startcodon der Translation (AUG) codiert zwar für Methionine, 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-Terminkalenders Methionin

29
Q

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

A
Als Triacylglycerin (Tryacylglycerol). Ein solches besteht aus einem Glycerol, welches mit drei Fettsäuren verestert ist.
Hinweis: bei zu hohen Triglyceridwertem im Blut, z.B. In Folge von Überernährung, ist as Risiko für Thrombosen oder Atheriosklerose 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 dritten Bindungsstelle als Kopfgruppe eine hydrophile Phosphatgruppe, welche ein weiteres hydrophiles Molekül grünen hat (Cholin beim Phosphatidylcholin, Serin beim Phosphatidylserin, Ethanolamin beim Phosphatidylethanolamin). Auch das Sphingomyelin besitzt amphipathischen 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. Stefan bildet deren Grundgerüst. Zu den Steroiden gehören beispielsweise die Corticosteroide (Aldosterone, 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 beeinflussen 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 erhöhten kurze Fettsäuren die Fluidität.

34
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 Membransymmetrie ist beispielsweise in der Signaltransduktion sehr wichtig, also bei der Umwandlung eines extrazellulären Signals in ein intrazelluläres Signal

35
Q

Wie kann Phosphatidylinositol in seiner Rolle als Signalmolekül modifiziert werden?

A

Phosphatidylinositol kann in seiner Rolle als Signalmolekül an den Stellen 3,4 und 5 des Inositol-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 Diacylglyerol (DAG), wobei die Spaltprodukte als second messenger agieren können (zur Aktivierung der Protein-Kinase C)

36
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 and Glykolipiden aufweisen. Durch die längeren und gesättigteren Alkylketten der Sphingomyeline ind die Raft-Domänen dicker und weniger flüssig und bilden eine separate geordnete Phase in der Membran

37
Q

Nenne mögliche Funktionen eines Membranproteins (6)

A
  • Transport
  • Signalrezeption & Signaltransduktion
  • katalytische Funktionen
  • Zellerkennung
  • mechanische Stabilität
  • Aufrechterhaltung von Gradienten und Potenzialen
38
Q

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

A

Integrale Membranproteine durchsprangen die Membran einfach (single-pass) oder mehrfach (multi-pass) und können nur durch Auflösen der Membran mittels Detergenzien extrahiert werden. Auch Proteine, welche über eine amphipathische Helix lateral in eine Schicht der Lipiddoppelschicht 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.

39
Q

Was versteht man unter dem Begriff Glykokalyx?

A

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

40
Q

Welche der folgenden Moleküle können ohne Transportproteine durch eine Lipiddoppelschicht diffundieren? CO2, Glycerol, Glukose, 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 und Na+ und HCO3- nicht

41
Q

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

A

In wässrigen 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 energetisch ungünstig

42
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 beidem (elektrochemischer Gradient) bestehen

43
Q

In welche zwei Subgruppen kann man Membrantransportproteine einteilen?

A

Transporter: Sowhol passiver, als auch aktiver Transport möglich
Kanäle: nur passiver Transport (erleichterte Diffusion)

44
Q

Welche Arten des aktiven Transports kennst du? Nenne je ein Beispiel (2)

A

Primär aktiv: die Energie für den Transport stammt direkt aus der Hydrolyse von ATP: Natrium/Kalium Pumpe => pro hydrolisiertes ATP 3 Na aus der Zelle hinaus und 2 K in die Zelle reintransportiert => baut einen essentiellen elektrochemischen Gradienten
Sekundär aktiv: der Transport 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 Moleküls an den (exergonen) Transport eines anderen Moleküls gekoppelt (Symport: beide in die gleiche Richtung, Antiport: entgegengesetzte Richtung) Beispiel: Na/Glukose-Symport im Darm

45
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