Kompartimentierung und Transport

Question 1

Nenne zwei Hypothesen zum Ursprung von Organellen

Answer 1

• Einstülpung der Zellmembran (Zellkern, ER)
• > Lumen des ER kontinuierlich mit Doppelmembran
• Endosymbiontentheorie
• > Plastiden und Mitochondrien eigenen Membran, eigenes Genom

Question 2

Welche Räume sind topologisch äquivalent?

Answer 2

• ER und sekretorischer Apparat mit Extrazellularraum

- Cytosol mit Kerninhalt über Kernporen

Question 3

Wie können topoligisch äquivalente Räume miteinander kommunizieren?

Answer 3

Vesikelverkehr (Abschnürung und Fusion von Membranen)

Question 4

Wie kann Transport zwischen Innen- und Außenraum erfolgen?

Answer 4

über Membran hinweg (Transmembrantransport: Kanäle, Transporter)

Question 5

Was sind Sortiersignale?

Answer 5

kurze Peptidmotive mit Information für Transport in/aus Kern, ER, Mitochondrien, Plastiden, Peroxisomen

Question 6

Wie erfolgt der Transport zwischen Cytosol und Zellkern?

Answer 6

durch Kernporen(komplexe)

Question 7

Woher kommt die Energie für den aktiven direktionalen Kerntransport?

Answer 7

-Konzentrationsgradient von Ran-GTP, bewirkt durch:

zwei regulatorische Proteine (Ran-GEF im Kern (tauscht GDP mit GTP aus), Ran-GAP im Cytosol (aktiviert GTPase))

Question 8

Was bewirkt Ran-GTP?

Answer 8

im Kern:

• bindet Importrezeptor-Cargo-Komplex und stimuliert Freisetzung von Cargo
• bewirkt Bindung von Cargo an Export-Rezeptoren

Question 9

Wie wird der Kerntransport von Genregulatorproteinen beispielsweise moduliert?

Answer 9

(De)maskieren von Kernimport oder Exportsignalen

Question 10

Wie lässt sich der intrazelluläre Verkehr kontrollieren (Methode)?

Answer 10

Optogenetik: blaues Licht bewirkt Konformationsänderung von LOV-Domänen-Proteinen

Question 11

Was passiert am/im ER?

Answer 11

Synthese von sezernierten und Membran-Proteinen, Lipidsynthese, Speicherung von Ca2+-Ionen (Muskel: Sarcoplasmatisches Reticulum)

Question 12

Wie wird Polypeptid in ER tranportiert?

Answer 12

co- oder posttranslational: N-terminales ER-Translokationssignal dirigiert nue synthetisiertes Polypeptid durch Translokator-Komplex in das ER
-SRP erkennt Signalsequenz

Question 13

Wie wird die Auswahl von Fracht und die Form des Vesikels bestimmt?

Answer 13

durch den Typ der Vesikel-Hülle (COPII, COPI, Clathrin)

Question 14

Wohin transportieren COPII-Vesikel?

Answer 14

von ER zu Golgi-Apparat

Question 15

Wohin transportieren COPI-Vesikel?

Answer 15

innerhalb Golgi-Apparat (cis/medial/trans) und von Golgi zu ER

Question 16

Wohin transportieren Clathrin-bedeckte-Vesikel?

Answer 16

schnüren Plasmamembran ein (Endocytose) und transportieren zwischen Golgi und Endosomen

Question 17

Phagocytose

Answer 17

Aufnahme großer Partikel (Bakterien etc.) von spezialisierten Zelltypen wie Makrophagen

Question 18

Pinozytose

Answer 18

kontinuierliche, unspezifische Aufnahme von Flüssigkeit, gelösten Stoffen über kleine Membraneinstülpungen

Question 19

Rezeptor-vermittelte Endozytose

Answer 19

Aufnahme spezifischer Makromoleküle aus der Extrazellularflüssigkeit über Transmembranrezeptoren

Question 20

Was machen SNARE-Proteine?

Answer 20

• vermitteln Fusion von Membranen (energetisch ungünstiger Prozess)
• Interaktion von vesicle und target SNAREs bringt die zu fusionierenden Membranen in räumliche Nähe und verdrängt Wasser
• Spezifität der Membranfusion

Question 21

Was machen Rab-GTPasen?

Answer 21

deifinieren Vesikel-Identität: vermitteln Spezifität beim Vesikeltransport, lenken den Vesikeltransport

Question 22

Wie lenken Rab-GTPasen den Vesikeltransport?

Answer 22

wechseln zwischen GDP-gebundenem inaktivem und GTP-gebundenem aktiven Zustand, Rab GDP im Cytosol verteilt, Rab-GTP bindet Effektoren an Membran
- Interaktionen von Rabs über Effektorproteine stellen erste Verbindung (Andocken) zwischen Vesikel- und Zielmembran her

Question 23

WIe kann der Inhalt von sekretorischen Vesikeln vom trans-Golgi-Netzwerk freigesetzt werden?

Answer 23

konstitutiv (unreguliert, kontinierlich, langsamer) oder durch Signale reguliert (z.B. Hormon, Neurotransmitter, Ca2+) (schnell, hohe Konzentration, Regulation in spezialisierten Zellen

Question 24

Beispiel für regulierte Exozytose?

Answer 24

Freisetzung von Histamin aus Mastzellen (Stimulation durch LIganden: Allergen-gebundene Antikörper) an lgE-Rezeptoren: Calcium-Einstrom
(-> Calcium spielt auch Schlüsselrolle bei der regulierten Exozytose in Neuronen - Freisetzung von Neurotransmittern)