Zelle
die kleinste, noch lebensfähige Einheit
strukturele und funktionelle Einheiten jedes Lebewesens
Kolonien (Einzeller)
Gewebe (Mehrzeller)
Bausteine der Zelle
Nucleinsäuren
DNA
Speicher genetischer Information
Info für Proteinbiosynthese
Info für Replikation
RNA
Umsetzung genetischer Information in Proteine
mRNA, tRNA, rRNA, miRNA (regulatorisch), snRNA (Splicing),…
Proteine
Fette
Kohlenhydrate
Prokaryota
kein richtiger Zellkern
erste Lebewesen
Bakterien, Blaualgen, Archaea
meist kein membranumhüllente interne Kompartimente
DNA liegt in bestimmtem Bereich (Nukleoid = Kernäquivalent)
“Bakterienchromosom” ringförmig angeordnet
manchmal Plasmide (weitere DNA-Moleküle)
Genom: Nucleoid DNA + Plasmid DNA
Zellwand umgibt die Zellmembran
Peptidoglykanschicht aus Polysaccharidketten
Schutzfunktion
manchmal zusätzlich äußere Membran
Kapsel (bei einigen)
Polysaccharid-Schleimschicht
Austrocknungsschutz
Fimbrien und Pili
filamentöse Strukturen uas Proteinen
unterschiedliche Funktionen
Eukaryota
echter Zellkern
Entwicklung aus den Prokaryota
Pflanzen, Tiere, Protisten, Pilze
membranumhüllende Organellen
Innere Membranen
Unterteilung in Kompartimente
Organellen
Nicht-membranumschlossene Organellen
Zelldurchmesser
1-100um
Zelle Eigenschaften
Produktivität/Reproduktion
selbstständige Vermehrung, Wachstun
Reizbarkeit
Reaktion auf äußere Reize
eigener Stoffwechsel
aus Substrat, nahrung werden ständig Stoffwechselprodukte unter Energiegewinn gebildet
Gemeinsamkeiten aller Zellen
grundlegender chemischer Aufbau
Makromoleküle (Polymere) aus den Elementen C, N, H, O
Struktur des genetischen Materials
umgeben von Plasmamembran
= Biomembran
Grenzschicht
Abgrenzung zur Außenseite
selektiv permeabel
Cytoplasma
Cytosol + Organellen und andere Zellbestandteile
genetische Information
Ribosomen
Protein/RNA-Komplex
Proteinsynthese
Membranumschlossene Organellen
Zellkern
Endomembransystem:
äußere Kernmembran
Endoplasmatisches Reticulum
Golgi-Apparat
Lysosomen (Tier)
Transportvesikel
Zentralvakuole (Pflanze)
Mitochondrien
Peroxisomen
Komponenten des Cytoskeletts
Centriolen
in der Nähe des Zellkerns
aus Mikrotubuli
tierisch
Ausgangspunkt für den Spindelapparat
= Nucleus mit Hülle
Aufbau
Zellkernhülle aus 2 Membranschichten
Innere: Kernlamina
Äußere: gefaltete Membran-Übergang ER
Kernporen
Chromosomen
enthält genetisches Material
➡️ Chromatin: DNA, Protein (Histone)
Genom: enthält das gesamte genetische Materia in Form von Zellkern DNA, Mitochondriien DNA und Chloroplasten DNA
NucleOLus
rRNA Produktion zur Herstellung von Ribosomen
Funktion
Ort der DNA-Replikation
Ort der genetischen Kontrolle der Zellaktivitäten
Information für die Bildung von Proteinen
Besonderheiten der Pflanzenzelle
Plastiden
Chromoplasten
Leukoplasten
Chloroplasten
Glyoxysomen
Zellsaftvakuole, Tonoplast
Zellwand
Plasmodesmen
Besonderheiten der Tierzelle
Lysosomen
Centrosomen mit Centriolen
Flagellen
Vesikel
Aufbau:
kleine, membranumschlossene Organellen
Innen: saurer pH-Wert
Vesikel von der trans-Seite des Golgi-Apparats (primäres Lysosom) verschmelzen mit Endosomen-Lysosom (Abschnürung vom Endomembransystem)
Funktion:
intrazelluläre Verdauung von Makromolekülen
Abfallverwertung der Zelle
Centrosomen
mit Centriolen
elektronendichter Bereich im Cytoplasma
Mikrotubuli organisiserendes Zentrum mit je einem Centriolenpaar
Mikrotubuli sind mit einem Ende meist an MTOC, dem Basalkörper (an der Basis von Flagellen und Geißeln) = Centrosom befestigt
Zellteilung: Bildung eines zweiten Centrosoms und Aufbau eines symmetrisch bipolaren Spindelapparats, der Chromosomen symmetrisch in die beiden Tochterzellen aufteilt
Flagellen/Geißeln
eukaryoten (aus Mikrotubuli)
Prokaryoten (aus helikalen Filamenten - Flagellin)
fadenförmige Gebilde an Zelloberfläche, lange zelluläre Fortsätze
von Zellmembran umschlossene Ausstülpungen der Zelle
im Inneren Bündel von Mikrotubuli
9+2 Struktur
Fortbewegung
Cilien
Pantoffeltierchen
Zellfortsätze aus Mikrotubuli
Fortbewegung oder Transport
Fortsätze auf Bakterienoberflächen auf Proteinen zur Anheftung an
Eukaryonten (Fimbrien)
weitere Bakterien (Pili)
rundlich ovale Bläschen
von einer einfachen oder doppelten Membran oder netzartigen Hülle aus Proteinen umgeben
extrazelluläre Vesikel
sekretorische Vesikel
Speichervesikel
…
Peroxisomen - Photorespiration
lichtabhängige Produktion von CO2 unter O2-Verbrauch
Problem bei höheren Temperaturen des Enzyms RubisCO
läuft in photosynthetisch aktiven Geweben höherer Pflanzen in Zusammenspiel mit Chloroplasten und Mitochondrien
Herstellung von bestimmten AS
Energieverbrauch als schutzfunktion bei zu hoher Lichteinstrahlung
nur in Pflanzenzellen
spezielles Peroxisom
Umwandlung gespeicherter Lipide in KH ➡️ Gluconeogenese
Genese: durch Teilung
Phagosom
durch Phagozytose enstehende Vesikel
Phagozyten
Fresszellen
nehmen durch Endocytose partikuläres Material auf und verdauen es
Makrophagen
Biomembranen
Entscheidener Schritt für die Enstehung des Lebens war die Evolution biologischer Membranen
aus Lipiddoppelschichten
grenzen das Cytoplasma gegen seine Umgebung an
Zellmembran + Cytoplasma = Protoplasten (Grundstruktur der lebenden Zelle)
Zusammenhalt der Membranen durch:
elektrostatische
hydrophobe
Dipol-Wechselwirkungen
durchspannt von Transmembranproteinen
Erkennungssignale: KH, die an Proteine (Glykopreoteine) oder an Phosphorlipide (Glykolipide) geheftet sind die aus der Oberfläche der Plasmamembran herausragen
bilden sich ständig neu, verschmelzen und werden abgebaut
abhängig von den integralen und peripheren Membranproteinen
Lipiddoppelschichten
3 wichtigsten Phospholipide
Phosphatidylcholin PC
Phosphatidylserin PS
Phosphatidylethanolamin PE
Endosymbiontentheorie
2 seperate primäre Endoymbiose-Ereignisse (Rotalgen- und Chloroplasten.Linie)
Primäre Endoymbiose:
Chloroplasten: Endocytose eines Cyanobakteriums
Mitochondiren: aus a-Proteobakterium
Eine eukaryotische Zelle nicht ein Cyanobakterium auf, aus diesem wir der Chloroplast einer einzelligen Alge, aus dem die höheren Pflanzen hervorgehen sollten
Grundsubstanz einer Zelle
zähflüssige Proteinlösung
enthält verschiedene Zellorganellen
Kompartimentierung - sind in sich geschlossene reaktionsräume der Zelle
Bildung von Proteinen
pH 7
reich an Kalium, arm an Natrium und Calcium
durchzogen von hochdynamischen fädigen Strukturen des Cytoskelettes
80% aller Proteine und Enzyme sind nicht frei beweglich, sondern assoziiert am Cytoskelett vorliegend
Cytoplasmaströmung: rasches durchmischen und Konzentrationsausgleich innerhalb
Chromosomenbewegung bei der Mitose
gerichtete Organellenbewegung
Plasmamembran
proteinhaltige Lipiddoppelschichten
aus Lipiden, Proteinen und KH
selektiv permeabel, kontrollieren Durchtritt von Substanzen
passiver Transport: (ohne Aufwand von chemischer Energie)
Diffusion und erleichterte Diffusion (durch Poren/Ionenkanäle) (Diffusion von H2O bei Osmose)
aktiver Transport: (Zufuhr chemischer Energie notwendig)
Ionenpumpen (Na+/K+-Pumpe, Energiegewinn aus ATP)
Vesikel-Transport von Makromolekülen
Endo- und Exocytose
Flüssig-Mosaik-Modell
Phosphorlipid-Doppelschicht
mit Proteinen, die sich lateral innerhalb der Membran bewegen können
Endocytose
Vorgang bei dem Stoffe in die Zelle hinein transportiert werden
Exocytose
Vorgang bei dem Stoffe aus der Zelle hinaus transportiert werden
Subzelluläre Kompartimente in einer Mesophyllzelle (Pflanze)
Vakuole (+Tonoplast)
Cytosol
Zellkern (Kernhülle, Chromatin, Nucleolus, Kernpore)
Endoplasmatisches Reticulum (glatt, rau)
Golgi-Apparat (Dictyosom)
Zellwand (Mittellamelle, Zellmembran, Palsmodesmen)
Mikrotubuli
Mikrofilamente
Plasmalemma
Zellmembran pflanzlicher Zellen, die das Cytoplasma umschließt
grenzt an Zellwand
regelt Stoffim- und export
Hauptmasse: Grundplasma (Protoplasma, Cytoplasma) + Einschlüsse und Zellorganellen
Zellorganellen in 2 Gruppen
mit einfacher Biomembran
mit doppelter Biomembran
Organellen mit einfacher Biomembran
ER und sämtliche davon abgeleitete Organellen
Vakuole
Ductyosomen/Golgi-Apparat
Glyoxysomen (+ Membranvesikel)
Oleosomen
Organellen mit doppelter Biomembran
Proplastiden
Einschlüsse des Cytoplasmas
nicht von einer Biomembran umgrenzte Strukturen
Elemente des Cytoskeletts
Protoplast
plasmatischer Inhalt einer Zelle
meist von Zellwand umgeben
Innere der Zelle ohne Zellwand
Hauptmasse besteht aus Cytoplasma (Grundplasma), welches Kern umgibt
= Zellmembran + Plasma
Protoplasma
Substrat der Lebensvorgänge
gesamte Grundsubstanz zusammen mit Zellorganellen
eher zähflüssige konzentrierte Proteinlösung
60-90% Wassergehalt/bis zu 70%
Trockensubstanz zu 80% aus Biomembranen, die Kompartimente bilden
Trockensubstanz zu 50% aus Proteinen, Rest Lipide, KH, Nucleinsäuren, Ionen, ect.
kann quellen
Biomembran - 3 Hauptfunktionen
schaffen durch ihre Barriere-Funktion Reaktionsräume (= Kompartimente)
selektive Transporteigenschaften durch spezielle Transportproteine
wichtige Stoffwechselreaktionen können nur in Membranbindung ablaufen (zB. Enzymkomplece der Photosynthese sind membranverankert)
Biomembran - Charakteristika
aus Lipiden und Proteinen “fluid mosaic”
Lipidanteil und -muster je nach Membrantyp unterschiedlich
meist 40% Lipid, 60% Protein
Lipidmuster: je mehr Doppelbindungen in der Fettsäurekette desto flüssiger bzw. beweglicher ist die Membran
tierisch: reich an Cholesterol
pflanzlich: Phytosterole
Prokaryota: Membran ohne Sterole
Biomembran - Proteine
Fluid mosaic
Proteine sind in Lipidschicht (=flüssig, beweglich) eingebettet
Integrale Proteine
Membranproteine in Bilayer eingebaut
für Transport (Carrier, Ionenpumpe, Ionenkanäle)
Signalübertragung
Enzymaktivität
Periphere Proteine
locker gebunden
fluid mosaic
Endomembransystem
ER
Lysosomen (tierisch)
Vakuolen (pflanzlich)
durch Vesikel verbunden
bilden eine Art Netzwerk
Ort der Synthese von Proteinen und Membranbestandteilen
Biomembran - Kohlenhydrate
Glykolipide oder Glykoproteine
verleihen Zelloberfläche ihre Charakteristik
zelluläre Marker (Zelloberfläche ist erkennbar)
wichtig für Partnererkennung bei “Lebensgemeinschaften” zu beiderlei Vorteil (Symbiose)
äußere Biomembranen von Bakterien und Pilzen
Oligosaccharide
Glykokalyx
Glykokalys
Bakterien, Tiere
Hüllschicht aus speziellen Sacchariden
Filz von Oligosaccharidketten, der wie ein Miniaturwald nach außen ragt
bildet Schleimhülle
Stabilisierung
Stoffaufnahme
Zell-Zell Erkennung
Blutgruppenantigene
Bei Pflanzen gibt es stattdessen das Cytoskelett
Biomembran - Lipide
Hauptbestandteil
Bilayer = Doppellagig
umgibt Zelle und Zellorganellen
selektive Permeabilität
Barriere für hydrophile Ionen: K+, Na+, gelandene organsiche Moleküle, Makromoleküle
gut durchlässig: sehr kleine, ungeladene Moleküle (H2O, CO2, N2, O2)
+/- langsam: kleine, ungeladene organische Moleküle (Ethanol, Glycerin)
Transportproteine
Zellmembran - Funktion
Kompartimentierung
unterteilt in Reaktionsräume
➡️ Arbeitsteilung, Oberflächenvergößerung, Substratspeicherung in begrenztem Bereich
Barriere gegen die Umgebung
Vermittler zwischen “innen” und “außen”
Stofftransport
Schutz vor Wasserverlust
Synthese (Herstellung von Substanzen)
Zellmembran - Aufbau
aus Phospholipiden
Lipide
hydrophob
hydrophil
➡️ Doppelschicht, in der Membranproteine herumschwimmen
Passiver Transport
Stofftransport entlang eines Konzentrationsgefälles ohne Energiezufuhr
entsteht wenn auf einer Seite eine höhere Anzahl eines bestimmten Stoffs vorhanden ist als auf der anderen
➡️ Osmose schafft Konzentrationsausgleich
Aktiver Transport
Stofftransport gegen ein Konzentrationsgefälle unter ATP Verbrauch
ATP lifert nötige Stoffwechselenergie, indem ATP in ADP und Phosphat gespalten wird
Carrier- bzw. Transportproteine
Zell-Zell Verbindungen
cytoplasmatische Verbindungen
mehrere 1000 in einer typischen Zellwand
mit Plasmamembran ausgekleidete Kanäle
verbinden das Cytoplasma mit allen Nachbarzellen
ermöglichen Austausch von Wasser und niedermolekularen gelösten Stoffen
läslicher Anteil des Cytoplasmas, der nach Abzentrifugieren der sedimetierbaren Einschlüsse (= Organellen, Membranen) verbleibt
70% aus Wasser
15 -20% aus Proteinen
neutraler pH
Ionenkonzentrationen unterscheiden sich z-T. stark von denen der Umgebung und der Vakuole
wichtige Stoffwechselprozesse
Abbau von KH
in Zusammenspiel mit den Organellen
Cytoplasma - Funktion
Proteinbiosynthese an Ribosomen
Ort der Glykolyse (Glucos-Abbau)
Synthese vieler AS und Nukleotide
oxidative Pentosephosphatzyklus
Umwandlung von verschiedenen KH
Hauptumschlagplatz von
Metaboliten
Ionen
gelösten Gasen (O2,CO2)
Sol-Gel-Übergang
durch Proteine des Cytoskeletts bewirkt
fibrilläre Proteine bilden hochvisköse Lösungen aus ineinander verschlungenen Makromolekülen
bei genügend hoher Konzentration ➡️ Gele
reversibel ➡️ rasche Veränderungen der Visoksität des Cytoplasmas und der Cytoplamsaströmung
Ektoplasma
äußere gelartige Schicht direkt am Plasmalemma
Gel
bedingt durch die dort vorkommenden Folamente des corticalen Cytoskeletts
in der Zellperipherie
Endoplasma
inneres Cytoplasma
Sol-Zustand
Plasmaströmungen (Bewegungen innerhalb der Zelle, Stoffaustausch)
flüssig
Cytoskelett
flexibles und dynamisches System
das Cytoplasma durchziehendes System fibrillärer bzw. tubulärer Proteinkomplexe, die intrazelluläre Bewegungen bzw. Transportvorgänge bewerkstelligen
permaneter Auf- und Abbau ➡️ Anpassung der Viskosität des Cytoplasmas
lange, fädige Strukturen
neigen zur Vernetzung ➡️ Bildung von Gallerten
Signalverarbeitung
Festigkeit: durch osmotisch verursachten Binnendruck des Protoplasten = Turgor, der die umgebende Zellwand elastisch spannt
Bewegung:
lokomotorisch: Geiselschlag
intrazellulär: Bewegung von Organellen, Vesikeln, Chromatiden
typisch für alle Zellen
bei Pflanzenzellen: Mikrotubuli und Mikrofilamente
röhrenförmige Strukturen aus 13 Reihen (= Protofilamente) längs aneinander gereihter HETERO-DIMERE von a- und ß-Tubulin
hohle Stäbe (9+2 Struktur)
dynamische Instabilität
können durch Assoziation von Tubulin-Heterodimeren an das (+) Ende wachsen oder dich durch Dissoziation an diesem Ende verkürzen
GTP!!!
Aufbau (+ Ende) und Abbau (- Ende) gesteuert
durch Enzyme,
die Ca2+ Konzentration
Verfügbarkeit von Tubulin und CTP
Bildung
ausgehend vom MTOC aus
bilden stabiles internes Skelett (in manchen Zellen)
bauen Schienensystem auf, für Partikeltransport durch Motorproteine
bauen Spindelapparat bei Kernteilung auf
bewegliche Anhängsel der Zelle: Cilien, Geißeln
pf
aus aggregierten G-Actin-Monomeren
zu doppelsträngig spiralförmigen Struktur (= F-Actin)
= Bündeln oder Netzwerke
G-Actin hat eine Bindungsstelle für Mg2+ und ATP und kann bis zu 10% des Protein-Anteils einer Zelle ausmachen
7nm ➡️ dünner, flexibler
Auf-/Abbau Enden
Aufbau an fixem Bildungszentrum, das in die Membran verankert ist
legen Gestalt der Zelle fest
Zellbewegungen
Stütze
strukturelle und funktionelle Polarität
Motorproteine
binden an Elemente des Cytoskeletts
bewegen sich entlang dieser wie auf Schienen
Energie aus Hydrolyse von ATP
verschiedene ➡️ binden an unterschiedliche Cytoskelettfilamente
Myosin = wichtigstes Motorprotein in den Muskeln
bei Pflanzen transportieren sie Vesikel
MTOC
Mikrotubulus organisierenden Zentren
Verankerungsstelle der Mikrotubuli
an Centrosomen und Basalkörper der Geißeln
diffuse MTOCs: Zellen höherer Pflanzen
Kanäle, die benachbarte Zellen verbinden
pflanzlich
extrazelluläre Matrix - Tierzellen
Intrazellulärer Klebstoff
Fibrilläres Protein (Kollagen)
Proteoglykane
Myosin
wichtigstes actinassoziiertes Motorprotein in den Muskeln
durch Actin aktivierte ATPase ➡️ Actomyosin System
Transportgeschwindigkeiten von mehreren mm/s
Kontraktionszyklen der quergestreiften Muskulatur
Weg zum Filament
Gruppe von helical gewundenen linearen Proteinen formen ein Dimer
Dimere ordnen sich parallel zueinander an, diese formen anti-parallele Tetramere
Diese Protofilamente ordnen sich gemeinsam aneinander an
mehrere Protofilamente formen ein Filament
Intermediärfilamente
nur tierisch
Mensch > 50 verschiedene Typen
kabel-/seilähnliche Proteinbündel
verankern Zellstrukturen am Bestimmungsort
Reißfestigkeit
Kernlamina
Mikrotubuli - Tubulinpolymere
Überblick
hohle Röhren
Durchmesser (nm)
25, dacon 15nm Hohlraum
Proteinuntereinheiten
Tubulin (Dimere aus a- und ß-Tubulin)
Hauptfunktionen
Erhalt der Zellgestalt (kompressionsresistente Stützbalken)
Zellmotilität (wie Cilien und Flagellen)
Chromosomentransport bei Zellteilung
Organellentransport
Centrine: für rasche Bewegungen Centromer/Chromosom
Mikrofilamente - Actinpolymere
2 miteinander verflochtene Actinstränge
7
Actin
Erhalt der Zellgestalt (Zugspannung aufnehmende Elemente)
Änderungen der Zellgestalt
Muskelkontraktion
Cytoplasmaströmung in Pflanzenzellen
Zellmotilität (wie bei amöboiden Bewegungen)
Zellteilung tierischer Zellen
Intermediärfilament
zu Strängen gewickelte Faserproteine
8 - 12
eins von verschiedenen Proteinen (zB. Keratine)
Verankerung des Zellkerns und bestimmter anderer Organellen
Bildung der Zelllamina
Bildung beim Zellwachstum
innerhalb des Streckenwachstums vergrößert sich das Volumen der Zelle durch osmotische Wasseraufnahme ➡️ Verdrängung des Cytosols an Zellmembran
Hohlräume entstehen
entstehen aus kleineren Bläschen (Lysosomen)
mit Zellsaft gefüllt (wenig Proteine, nicht plasmatisch)
von einer Biomembran umhüllt (Tonoplast)
größte Zellorganell
80%
füllt Zelle aus
erzeugt Zellinnendruck (Turgor)
ähnlich wie Vesikel gebaut aber größer
Vakuom
gesamte System von Vakuolen und Lysosomen einer Zelle
Vakuole - Funktionen
Reaktionsraum
räumlich abgegrenzte Kompartimente für kontrollierte Reaktionen in speziellem Milieu
Speicherung
von Inhaltsstoffen
Proteinen, organischen Verbindungen, Ionen
Stoffwechselprodukten
Endlager
für toxische Substanzen (Exkretionskompartiment)
wichtig bei oberirdischen Pflanzenteilen
Wasserspeicherung und osmotische Funktion
osmotisches System (gemeinsam mit semipermeablen Tonoplasten)
Turgordruck
Einlagerung von
Farbstoffen
Gift- und Bitterstoffen
Farbstoffe
Gerbstoffe
Turgor-Druck
wichtig für Streckenwachstum,
Bewegung (Spaltöffnungen, Blattbewegungen),
Wasseraufnahme,
Verteilung des Wassers
Erhalt der äußeren Gestalt (Kombination Turgor- und Zellwand-Druck)
Vakuole Inhaltsstoffe
lösliche Bestandteile
Zucker
Organische Säuren
Mineralstoffe
Glykoside
feste bzw. nicht-wasserlösliche Bestandteile
Kristalle
Polysaccharide
Speicheröle, -fette, -proteine
ätherische Öle
Wassergleichgewicht - Pflanzenzelle
ist turgeszent ( = prall gefüllt)
hypotone Umgebung
H2O Konzentration in der Umgebung höher als in Zelle
Zendenz Wasser aus Umgebung auszunehmen
Gegendruck von starrer Zellwand
isotone Umgebung
gleiche Konzentration
kein H2O fließt ein
Turgor sinkt
Zellen erschlaffen
hypertone Umgebung
H2O Konzentration außen niedriger
H2O aus der Zelle
kann zur Plasmolyse führen
Endoplasmatisches Reticulum - Aufbau
stark verzweigten Membrannetzwerk
aus Röhren (Tubuli), Bläschen, abgeplatteten sackähnlichen Strukturen (Zisternen)
umgeben von der ER-Membran (einfache Bilayer)
direkt mit äußerer Kernmembran verbunden
glattes
rauses
Endoplasmatisches Reticulum - Funktion
Ort der Synthese von Proteinen und Lipiden
Proteinsynthese durch Ribosomen (sind im Innenraum)
Bildung von Glykoproteinen
Raues ER
Ribosomen an der Außenseite verankert
Ort der Synthese von Membranproteinen und Exportproteinen
Modifikation von Proteinen
Glattes ER
zahlreiche chemische Umsetzungen
Lipidsynthese (Öle, Phospholipide, Steroide)
KH-Stoffwechsel, Steroiden und Polysacchariden (Pflanzen)
Modifikation toxischer Moleküle (Entgiftung), Glykogenabbau (Tiere)
Calcium-Speicher
glatt, ohne Ribosomen
feine netzförmige Struktur von Röhren
sekretorische Proteine
verlassen das ER durch Abschnürung von Transportvesikeln und werden zu ihrem Bestimmungsorten transportiert (zB. Golgi-Apparat)
Golgi-Apparat - Aufbau
Gesamtheit der Dictyosomen
Membransäcke, abgeflachte Zisternen + Vesikel = Dictyosom
cis-Seite: Empfängerseite, von Transportvesikel aus dem ER (können mit Golgi-Apparat verschmelzen)
trans-Seite: Senderseite, Abschnürung von Vesikel zum Transport zur Plasmamembran oder anderen Orten in der Zelle
unterschiedliche Zisterne = Reaktionen
Dictyosomen
Stapel abgeflachter, durch Membran begrenzter Holräume, die als Zisternen bezeichnet werden
Golgi-Apparat - Funktionen
Modifikation und Sortierung der im ER gebildeten Moleküle
Verpackung in Vesikel zum Weitertransport an zellulären Bestimmungsort
Fracht- und Umbauzentrum der Zelle
tierisch: nahe des Zellkerns
pflanzlich: über das gesamte Cytoplasma verteilt
Zellwandsynthese
Cellulose-Synthase.Komplex
Golgi-Vesikel
Vesikeltransport entlang von Aktinfilamenten
Zellwandbildung
Die Mittellamelle besteht größtenteils aus Pektinen, die in die noch flüssige Zellplatte im Bereich des Phragmoplasten eingelagert werden
Gel-Charakter
geringe Ausdehnung
Peroxisomen - Aufbau
kleine Zellorganellen
0,2 - 1,7 um Durchmesser
mit einfacher Membran, die Sauerstoff verbrauchen und daher primär zur Entgiftung der Zelle dienen
granulärer Inhalt mit Enzymen für Wasserstoffperoxid (H2O2)-Abbau
im Cytoplasma
aus Abschnürungen des ER
Peroxisomen - Funktion
entgiften den stark reaktiven Sauerstoff
verbinden ihn mit Wasserstoff zu Wasserstoffperoxid (H2O2)
Abbau von toxischen Peroxiden
in allen Eucyten
Abbaureaktionen
H2O2 Bildung und Abbau
Microbodies
kleine Organellen mit einfacher Membran
immer in engem Kontakt zu Mitochodnrium bzw. Plastiden
für deren Zellentgiftung
Schutzmechanismen in Zusammenhang mit dem oxidativen Metabolismus der Mitochondrien/Plastiden, bei dem das oxidative Zellgift Wasserstoffperoxid (H2O2) entstehen kann
wird durch Katalase entgiftet
Mitochondrien - Aufbau
von Doppelmembran umschlossenes Organell
eigene Erbsubstanz
in fast allen eukaryotischen Zellen
1 - 3 um lang, 1 um Durchmesser
innere Membran gefaltet = Cistae (Leisten)(Oberflächenvergrößerung)
enthält Enzyme für die Zellatmung und ATP-Synthese
Granula als Calciumspeicher
Matrixraum = Membranzwischenraum
Enzyme für oxidative Stoffwechselwege, DNA und Ribosomen
Mitochondrien - Funktion
Kraftwerke der Zelle
wandeln Energie in verwertbare Form um
➡️ bilden während der Dissimilation (=Zellatmung) das energiereiche Molekül ATP
Bildung der Eisen-Schwefel-Cluster
Calcium-Speicher: können Calciumionen aufnehmen und abgeben
Regulierung der Apoptose (programmierter Zelltod)
ß-Oxidation von FS
Mitochondrium - Funktion Matrix
oxidative Decarboxylierung
Zitronensäure-Zyklus
Mitochondrium - Funktion Christae
Endatmung
Protonengradient
ATP-Syntase
Plastiden - Formen
Proplastid
Amyloplasten
Gerontoplasten
Etioplasten
meristermatische Plastid aus dem alle anderen Plastiden entstehen
Form
ähnlich einem Mitochondrium
Vorkommen
in meristermatischen geweben
Vegetationspunkt
Kambien
Größe
2 um
Charakteristik
häufig kleine Stärkekörner
gelegentlich Plastoglobuli
Pigmente
keine
synthetisieren und speichern Pigmente (Blüten, Früchte)
aus Proplastiden
Leukoplasten oder
als Endstufe der Plastidenentwicklung in alterndem Gewebe durch Chlorophyllverlust aus Chloroplasten
Anlockung von Tieren
in unterirdischen Organen (Karotte)
3 - 7 - 30 um
alle Formen möglich ⬇️
glöbulös
tubulös
membranös
kristallin
Carotinoide
Xanthophylle
pigmentlose Speicherorganellen
speichern Reservestoffe (Stärke, Lipide, Öl)
Elaioplasten
Proteinoplasten
Reservestärke in Form von Stärkekörnern
Speichergewebe
Markparenchym
Spross- und Wurzelknollen
Samen
zw. 10 - 100um
Stärkekörner, einzeln oder zusammengesetzt
Ort der Photosynthese
in allen grünen Pflanzenteilen
Rindenparenchym, Xylem-/Phloemparenchym
Schließzellen
länge schwankend
5 - 7 -15 um
Grana- und Stromathylakoide
Chlorophyll a, b
Altersform von Plastiden
Abbau von Chlorophyll ➡️ Herbstfärbung
enstehen aus einem Chloroplasten im Herbst
5 - 7 um
Plastoglobuli
Protein-Lipid Extrusion Bodies
Kümmerform der Plastiden
in grünen Pflanzenteilen bei anhaltender Verdunklung
Prolamellarkörper
häufig kleinere Stärkekörner
Iridoplast
= epidermaler Chloroplast
in tropischen Begonien (Schattenpflanze)
Photosyntheseleistung der Pflanze um 10% ⬆️
> 5 um
wenig Thylakoide mit gleichmäßigem Abstand zueinander und nur 3 Granastempel
Chlorophyll
Stroma
Innenraum der Chloroplasten
Thylakoide
Membransystem innerhalb der Chloroplasten
Stroma-Thylakoide
einfache Membranbereiche
Grana-Thylakoide
mehrfach gestapelte Membranbereiche
Thylakoid Kurven
Ausstülpung der äußeren Thylakoidmembran
Plastoglobuli Core
sind neutrale Lipide, Prenylchinone, Carotinoide, Fettsäure-Phytylester, Triglyceride
Prenyllipid Stoffwechsel
Lipid Transfer
Elaioplast
entsteht aus einem Leukoplasten
eher Rarität
fett- oder ölspeichernder Leukoplast
Bestandteile des Zellkerns
Nukleolus (Kernkörperchen)
Nukleoplasma
Kernmembran
innere und äußere
Ribosome
grenzt an die innere Membran und grenzt diese vom Chromatin ab
stützt die Form des Zellkerns
Nukleolus
Kernkörperchen
nicht membranumhüllt
im Kernplasma (Inneren des Kerns)
funktionell abgegrenzt
enthält die aktiv transkribierten ribosomalen Gene und ca. 100 Proteine
DNA, RNA und Proteinen
Zusammenbau der Ribosomenuntereinheiten aus Proteinen und rRNA Molekülen
besteht aus:
fibrillären Zentrum
Transkription der rDNA
dichte fibrilläre Umhüllung
rRNA Prozessierung
granuläre Komponenten
pre-ribosomale Partikel
Ribosomenuntereinheiten
Zellkern - Aufgaben
DNA Lokalisation
Ort der DNA Replikation
Kernhülle
2 durchgängige Membranen
trennt das genetische Matrial vom Cytoplasma
Trennt Transkription der DNA (Zellkern) von Translation (Cytoplasma)
verbinden das Nucleoplasma mit Cytoplasma
erlauben Ein-/Austritt
dynamische Struktur
in Verbindung mit den Membranen des ER
periplasmatische Raum
stellt mit dem ER Lumen ein Kontinuum dar
innere Membran
enthält 10nm Filamente die das Interphasen Chromatin verankern und
Kernporen verbinden
drei Ringen, die über einen Speichenkomplex miteinander verbunden sind
ragen rippenartig in die zentrale, regulierte Porenöffnung und verengen sie
8 engere periphere Seitenkanäle
nucleare Ring an der Kernlamina
Filamente ➡️ Kontakt zu den transportierenden Frachtproteinen
Kern Import
Ribosomale Proteine
Nukleus Proteine
Histone
Transkriptionsfaktoren
snRBPs
rRNPs
Replikationsfaktoren
virales Genom
Kern Export
Ribosomale Untereinheiten
mRNA
tRNA
snRNA
rRNA
virale RNP
Last changed3 months ago