Zellbiologie Flashcards
Zelle
- Grundbaustein der Lebewesen
- lebendig & mit wässriger Flüssigkeit gefüllt
- dynamisch bewegliche Hülle
Prokaryoten
- kein Zellkern
- DNA konzentriert in Zelle = Nucleoid
- simpler & kleiner Aufbau
- Bakterien
- 70 S Ribosomen
Eukaryoten
- Großteil DNA in Zellkern
- Tiere, Pflanzen & Pilze
- 80 S Ribosomen
- Zellorganellen fast immer gleich
Zytosol
- flüssiger Bestandteil des Zytoplasmas
- durch Zellmembran begrenzt
Zytoskelett
- verleiht Struktur und Stabilität
- dichte Proteinnetze mit verschiedenen Grundbausteinen
- teilweise locker, teilweise fest miteinander verwachsen
Ausläufer der Zelle können sein
Kinozilien, Geißeln oder Mikrovilli
Welche Zellorganellen bauen Stoffe wieder ab?
- Lysosomen
- Proteasomen
- Peroxisomen
Fähigkeiten der Zelle:
- Reproduktion
- Stoffwechsel (Energie & Proteine für sich und andere Zellen bereitstellen)
- Reize wahrnehmen, auch verarbeiten
- Bewegen
- weiterentwickeln und wachsen
Definition Metabolismus
= Stoffwechsel;
Gesamtheit der chem. Vorgänge in Zelle
Zweck: Aufbau und Erhaltung der Zellsubstanz & Energie bereitstellen
Zellmembran
- grenzt Zelle nach außen hin ab
- hält Zelle mit Zytoskelett zusammen
Für welche Stoffe ist die Zellmembran durchlässig oder nicht durchlässig?
Durchlässig für:
H2O, Sauerstoff, kleine organische Moleküle
Undurchlässig für:
große Moleküle, geladene Moleküle Na+
Was ist die Kompartimentierung?
Zelle wird in verschiedene Räume unterteilt
Was ist die biologische Einheitsmembran?
äußere und innere Membran gemeinsam;
sind ähnlich aufgebaut; Funktion hat gleiches Prinzip
Was heißt amphiphil?
Auf beiden Seiten;
Teil des Stoffes lipophil, anderer lipophob
Aufbau der Zellmembran
- Phospholipide
- Bilayer → hydrophobe Schwänze zueinander
- Membranproteine
- Glykocalix
Phospholipide
- 2 unpolare Kohlenwasserstoffketten = Schwanzteil → lipophil
- 1 Phosphatgruppe = Kopfteil → hydrophil
- amphipathisch
Membranproteine
- periphere und integrale
- dienen als Transporter, Rezeptoren oder Enzyme
Glykocalix
- an Außenseite der Membran
- hauptsächlich Kohlenhydrate
- Gesamtheit aller Zuckerreste
- Zusammensetzung genetisch bestimmt
Was ist die Mizelle?
- simpelste Anordnung der Phospholipide
- bilden eine Kugel; mit hydrophoben Schwanz innen
- nur einfach Phospholipidschichten
Was ist ein Vesikel?
- Liposom bzw. Bläschen
- Phospholipiddoppelschichte zur Kugelform → Kern = hydrophiler Raum
integrale Membranproteine od. Transmembranproteine
von einer Seite auf die andere der Membran
Bsp.: Transmembranprotein = Aquaporine
weitere Funktionen der Membranproteine:
- membranbeständige Enzyme an Stoffwechselschritten beteiligt
- Proteine als Verankerung für Elemente des Zytoskeletts → nur eine Seite der Membran
= periphere Membranproteine
Transport durch Membran:
- Diffusion
- Kanäle
- Carrier
Diffusion
- Ausgleich von Konzentrationsgefällen
- sehr kleine, ungeladene Teilchen Membran direkt passieren
Kanäle
- passiver Transport
- erleichtern Diffusion
- öffnen auf bestimmtes Signal
Carrier
- aktiv
(gegen Konzentrationsgefälle; Na-K-Pumpe) - passiv
DNA
Desoxyribonukleinacid
Zellkern
Nucleus
Nucleus Aufbau
- Durchmesser ca. 5 μm
- Doppelmembran
(Phospholipiddoppelschicht) - Karyoplasma
- DNA in Form von Chromosomen
- Kernlamina geht nahtlos in ER über
- Kernporen & Proteinkomplexe
- Nucleolus
Chromatin
Substanz aus der Chromosomen bestehen
2 Formen von Chromatin
Heterochromatin = eng beieinander Euchromatin = aufgelockert
Was sind Importine?
Proteinkomplex, die Stoffe in Kern schleusen kann
Was sind Nucleolus?
= Kernkörperchen
- besteht aus speziellen Abschnitten von 5 Chromosomen:
Chromosome 13,14,15,21 & 22
Welche Chromosome sind die akrozentrische Chromosome?
Chromosome 13,14,15,21 & 22
Was bedeutet Akrozentrisch?
Chromosom bei fast endständiger Lokalisation des Centomer
enthält Gene nur für ribosomaler RNA
Welche Aufgabe hat der Nucleolus?
stellt rRNA der Ribosome her
Proteinbiosynthese:
1) Transkription
2) Translation
Transkription:
- aus DNA wird mRNA
- aus Zellkern über Kernporen zu Ribosomen des rER oder Zytoplasmas
Translation:
- geschieht an Ribosomen
- mRNA in Protein übersetzt
ER
Endoplasmatische Retiukulum
Welche Prozesse finden and dem ER statt?
- Übersetzung der mRNA in Protein
- ER durchzieht große Teile der Zelle netzartig & bildet Kanäle
- Substrate für Reaktionen hoch anreichern → Räumliche Trennung
Was passiert mit den verarbeiteten Stoffen des ER?
werden in Vesikeln abgeschnürt und zum Golgi Apparat gesendet od. direkt aus Zelle sezerniert
rER
raues Endoplasmatische Retikulum
- mit Ribosomen
gER
glattes Endoplasmatische Retikulum
- ohne Ribosomen
Als was fungiert das rER?
Rektions-, Synthese- und Lagerraum + Ort der Proteinbiosynthese durch Ribosomen
Wichtigste Funktionen des rER:
- synthetisiert Proteine
mit Ribosomen aus mRNA (Translation) - posttransnationale Modifikationen nach Translation
Welche posttransnationale Modifikationen nach Translation gibt es? (rER)
- Glykolisierung Zuckerreste an Protein hängen - Hydroxylierung Hydroxylgruppe an Protein hängen - Einfügen von Disulfidbrücken in Aminosäuresequenz des Proteins
Wichtigste Funktionen des gER:
- Lipidsynthese
- Calciumspeicher
- Biotransformation
- Kohlenhydratspeicher
Was ist die Lipidsynthese?
Synthese von Phospholipiden, Steroidhormonen (= Testosteron & Östrogen)
Was ist der Calciumspeicher?
ist vor allem in Muskelzellen wichtig
(ER = sarkoplasmatische R)
bei Kontraktion strömen Calcium-Ione ins Zytosol
Was ist die Biotransformation?
Medikamente durch chemische Reaktionen in hydrophile & lipophobe Form bringen, über Niere od. Galle ausscheiden
Welche weitere wichtige Funktion gibt es in der Leber?
- in der Membran ein Protein = Glucose-6-phosphatase
- spaltet Phosphatgruppen von Glucose-6-phosphat ab
- entstandene Zucker = Glucose → Energielieferant
- Glucose von Leberzellen über Blut theoretisch in jede Zelle
Woraus bestehen Ribosomen?
Proteine & spezielle Sorte rRNA
Aufgabe der Ribosomen:
mRNA in Proteine übersetzen
Was sind Polysome?
Aufreihung vieler Ribosome an der zu translatierender mRNA
Welche 2 Unreinheiten gibt es?
- kleine Untereinheit (40S)
- große Untereinheit (60S)
zusammen = 80 (!) S
Wann lagern sich die 2 Untereinheiten zusammen?
wenn Proteine synthetisiert werden sollen
Wie viele Ribosomen haben Prokaryonten & Mitochondrien?
70 (!) S-Ribosomen
- kleine Einheit 30 S
- große Einheit 50 S
Was bedeutet S? (bei Ribosomen)
= Svedberg;
Einheit der Sedimentationskonstante
Wie kann man die Ribosomen örtlich einteilen?
- zytoplasmatische Ribosomen
- Ribosomen des rER
Welche Aufgaben haben die Ribosomen des ER?
- synthetisieren Proteine, aus denen sezerniert werden, lysosomale Proteine & Membranproteine (in Zellmembran eingebaut)
Welche Aufgaben haben die Ribosomen des Zytosols?
stellen Proteine her, die im Zytosol bleiben
Translation im Rahmen der Proteinbiosynthese:
- mRNA’s aus Zellkern
- beide Untereinheiten des Ribosoms an mRNA gelagert & Translation beginnt
Golgi-Apparat
= “Paketzentrum der Zelle”
Was passiert im Golgi-Apparat?
Proteine, die am rER produziert werden gelangen zum Golgi-Apparat und werden von hier weitertransportiert
Wie ist der Golgi-Apparat aufgebaut?
- Membranen, die Hohlräume (Zisterne) bilden
→ diese Hohlräume zu Stapeln = Diktyosome - cis-Seite → dem rER zugewandt
Vehikel mit synthetisierten & modifizierten Proteinen empfangen - Trans-Seite → verarbeiteten Proteine in Vesikel abgeschnürt & weitertransportiert
Wichtige Modifikationen im Golgi-Apparat:
- Glykolisierung (Glucose an Protein hängen) - Markierung für Transport in Lysosomen (mittels Zucker = Mannose) - Abspaltung von Peptidketten aus Protein - Sulfatierungen (Anhängen von Sulfat-Ionen) - Phosphorylierungen (Anhängen von Phosphat-Ionen)
Was ist ein Peptid?
Aminosäureketten aus 100 oder weniger Aminosäuren
alles darüber = Protein
Mitochondrium
“Kraftwerke der Zelle”
ATP
Adenosintriphosphat
- Energielieferant für Zellen
- limitierender Faktor
- für verschiedene Zellprozesse
Wie können sich Mitochondrien vermehren?
Azyklisch = unabhängig vom Zellzyklus
In welchen Zellen kommen Mitochondrien nicht vor?
Erythrozyten!
auf O-transport spezialisiert
auch kein Kern od. Ribosomen
Wie werden Mitochondrien vererbt?
maternal !
In welchen Zellen kommen viele Mitochondrien vor? Wieso?
Bsp.: Muskelzellen,
da sie eben hohen Bedarf an ATP haben
Endosymbiontentheorie:
- Mitochondrien führen eigenständige Prokaryonten
- von anderem Prokaryonten aufgenommen
- innere Symbiose; beide Zellen profitieren
→ deshalb Doppelmembran & eigene DNA
Aufbau der Mitochondrien:
- röhrenförmiges Netzwerk
- 1-10 μm lang
- Doppelmembran
- Raum = Matrix
- zw. Membranen = Intermembranraum
- Innenmembran stark gefaltet
Welche Typen von Mitochondrien gibt es?
Worin unterscheiden sie sich?
- Cristae-Typ:
in stoffwechselaktiven Geweben; flächige blattförmige Einstülpungen - Tubulus-Typ:
vor allem in Zellen, die Steroidhormone synthetisieren; röhrenartige Strukturen - Sacculus-Typ:
ausschließlich in Zona glomerulosa der Nebennierenrinde
unterschied: Faltung der Innerenmembran
Innenmembran der Mitochondrien:
- enthält Cardiolipin
- nicht leicht zu passieren
- spezielle Shuttles & Transporter nötig
Äußeremembran der Mitochondrien:
- Cholesterin
- eingebaute Porine
- leicht zu passieren
Was sind Enzyme?
große Proteine, die den Ablauf einer chem. Reaktion beschleunigen bzw. katalysieren
→ Endungen in der Biowissenschaft “-ase”
Aufgaben der Lysosomen
Verdau/Abbau von Makromolekülen
Welche Enzyme sind für Lysosome wichtig?
- vor allem aus der Gruppe der sauren Hydrolasen
- Leitentzym = saure Phosphatase
Was sind Hydrolasen?
Enzyme, die Bindungen unter Einbau eines Wassermoleküls spalten
Was sind Phosphatasen?
Enzyme, die Phosphorsäurefester-Bindung mit Wassermolekül spaltet
- pH Optimum im Sauren → 4,5-5,5
Wie sind Lysosome aufgebaut?
- Membran (entsteht als Vesikel; aus dem Golgi-Apparat abgeschnürt)
- in Membran → Protonenpumpen (H+-ATPase)
→ fördern Protonen in Lysosome und sorgen für niedrigen pH im Inneren - saurer pH → schützt Zelle vor Selbstverdau
Apoptose
= programmierter Zelltod
→ anhand der sauren Phosphatase eingeleitet
Exozytose
Lysosomen können mit der Zellmembran verschmelzen & Enzyme nach außen abgeben
Welche Stadien hat der Lysosom?
- primäres Lysosom
(frisch abgeschnürt) - sekundäres Lysosom
(primäres mit einem Vesikel verschmolzen) - tertiäres Lysosom
(nach Abbau → alle verwertbare Stoffe ins Zytoplasma gebracht;
manche Stoffe nicht abbaubar → eingelagert = Speicherfuktion)
Was sind Autolysosome?
bauen zelleigene Stoffe ab
Was sind Heterolysosome?
bauen zeltfremde Stoffe ab; besonders für Infektabwehr wichtig
Proteasomen:
- Proteinkomplex
- auf Abbau von Proteinen beschränkt
- recyceln Proteine
- schneidet Proteine auseinander
- keine Membran
Was ist Ubiquitin?
Die Substanz mit der Proteine markiert werden für Proteasomen
Was machen Proteasomen mit Proteinen?
- spalten in kleinere Peptidketten
- können bis zu einzelnen Aminosäuren abbauen
- aus Aminosäuren neue Proteine synthetisieren
Wie entstehen Peroxisomen?
aus Abschnürung der rauen ER od. durch Knospung aus anderen Peroxisomen
(von Membran umgeben)
Welche Aufgaben haben Peroxisomen?
- Abbau von anfallenden Wasserstoffperoxiden
- Abbau von Fettsäuren
- Synthetisieren Fette
Abbau von anfallenden Wasserstoffperoxiden:
Peroxisomen
2 Enzyme, die Abba katalysieren:
- Peroxidase
- Katalase
Abbau von Fettsäuren:
Peroxisomen
- nur sehr lange Fettsäuren
- einige Kohlenstoffatome abgespalten
- kürzere Fettsäuren ins Mitochondrium für ganzen Abbau
Fette synthetisieren:
Peroxisomen
- entstehen in ihnen Plasmalogene (Etherlipide)
- wichtig für: Myelinscheiden des Nervensystems & Herz
Was beinhaltet das Zytoplasma?
- Zytosol (wässrige Lösung)
- Zytoskelett
- bei Eukaryonten → Zellorganellen
Was sind Cysteinproteasen?
Gruppe von Enzymen, die Proteine hinter der Aminosäure Aspartat abschneiden
= Caspasen
Für was sind die Caspasen wichtig?
Apoptose = programmierter Zelltod
Diffusion
gleichmäßige Verteilung von Teilchen in einem System;
Teilchen streben von sehr hoher Konzetration eine gleichmäßige an
Hydrophobe Stoffe:
- Zellmembran problemlos passieren
Triebkraft = Konzentrationsgradient - Diffusion
- passiver Transport = keine Energie verbraucht
Hydrophile Stoffe:
benötigen Proteine - passiver Transport: Kanalproteine Carrierproteine - aktiver Transport: primär aktiver Transport sekundär aktiver Transport
Kanalproteine genauer erklärt:
Tunnel, Stoffe entlang Konzentrationsgradienten strömen
einige dauerhaft offen, andere mit Signalmolekül Ligand geöffnet
= Ligandengesteuerte Kanäle
elektrischer Impuls für Öffnen und Schließen
= spannungsgesteuert
Carrierproteine genauer erklärt:
- Bindungsstelle
- Stoff gebunden; ändert Carrier seine Konformation
- Uniport; Symport; Antiport
Uniport =
Symport =
Antiport =
= 1 Molekül transportieren
= mehrere gleichzeitig in eine Richtung
= mehrere in entgegengesetzte Richtung
Was ist der aktiver Transport?
Entgegen des Konzentrationsgradienten → Energie muss aufgewendet werden
primär aktiver Transport:
- Energie direkt aus dem Verbrauch von ATP
- Natrium-Kalium-ATPase
(3 Na-Ionen aus Zelle und 2 K-Ionen in Zelle)
sekundär aktiver Transport:
- nutzt bestehende Konzentrationsgradienten um Stoff zu transportieren
- Natrium-Glucose-Symport
(Energie genutzt, welches frei wird wenn Na-Ionen in Zellen diffundieren → Glucose in gleiche Richtung zu transportieren)
Was bedeutet Zytose?
Tranportvorgänge zwischen, in und an der Zelle
- mittels Veskielbildung od. Verschmelzung von Membranen
exo-
endo-
pino-
phago-
- außen
- innen
- trinken
- fressen
Exozytose
große Stoffe mithilfe der Exozytose Zellmembran überwinden;
auch große Mengen eines Moleküls auf einmal freigesetzt (Neurotransmitter)
Membran wächst, durch Phospholipiden von Vehikeln
2 Typen der Exozytose:
Konstitutive Exozytose
Regulierte Exozytose
Konstitutive Exozytose
- permanent in Zellen; kein Stimulus benötigt
- ständig neue Membranproteine od. Moleküle für extrazelluläre Matrix an Zielort bringen
Regulierte Exozytose
- Reaktion auf Stimulus (Ca2+ Konzentration steigt an)
- vor allem für Freisetzung der Neurotransmitter wichtig
Endozytose
Moleküle aus Extrazellulärraum aufgenommen
Membran schrumpft bei Aufnahme von Molekülen
wächst bei abgabe
Idealfall = im Gleichgewicht
2 Typen der Endozytose:
Pinozytose
Phagozytose
Pinozytose
- Zelle nimmt unspezifisch Flüssigkeiten und gelöste Stoffe auf
- Zellmembran stülpt sich um aufgenommene Flüssigkeit; nach innen abgeschnürt
Phagozytose
- große Partikel aufgenommen; Mikroorganismen od. Apoptotische Zellen
Zytoskelett
= Oberbegriff für Gesamtheit aller Fasern (Filamente)
- durchziehen Zytoplasma
- versch. Fasertypen;
alle aus Proteinen aufgebaut
Aufgaben des Zytoskeletts:
- Stabilität & Mobilität der Zelle
- intrazelluläre Transportvorgänge
- Zellteilung
Bestandteile des Zytoskeletts
3 wichtigsten Fasertypen
- Mikrotubuli
- Intermediärfilamente
- Aktinfilamente
Mikrotubuli Aufbau:
- ca 25nm groß
- Grundbaustein = Tubuline
- kugelförmige Proteine; α und β
- je ein α und β eine Doppelkugel = Heterodimer
- mehrere Heterodimere = länglicher Faden = Protofilamente
13 Protofilamente spiralförmig = einzelner Mikrotubulus
Mikrotubulie Aufgaben:
- verankern & verbinden membranumgebene Zellorganellen
- intrazelluläre Transportvorgänge:
> Schienensystem = polar
α-Tubulin = minus
β-Tubulin = plus
> 2 Motorproteine
Kinesin → Richtung Pluspol
Dynein → Richtung Minuspol
Intermediärfilamente Aufbau:
- ca 10 nm groß
- lange Polypeptidketten
→ einzelne = Monomer
→ 2 Monomere = Dimer
→ 2 Dimere = Tetramer
→ mehrere Tetramere
= Intermediärfilament
Intermediärfilamente Aufgabe:
- Stabilität der Zelle geben
- ummanteln Kern
- durchziehen Zytoplasma
- an Zellmembran vorhandene Desmosomen verankert
Aktinfilamente Aufbau:
= Mikrofilamente
- ca 5nm groß
- Grundbaustein = G-Aktin (kugelförmige Proteine)
- zu Fibrillen (F-Aktin) polymerisieren → dabei ATP verbraucht
- 2 F-Aktine winden sich umeinander → bilden doppelhelikale Struktur
Aktinfilamente Aufgaben:
> Mobilität der Zelle → aktiv Bewegen → Zellteilung > Phagozytose → Wachstum der Aktinfilamente, in diese Richtung Zelle; Partikel umschlossen → schnell Auf- & Abbauen
Welche 3 Formen dieser Filament-Kombinationen gibt es?
1) Kinozilien
2) Geißeln
3) Mikrovilli
