Molekularbiologie
beschäftigt sich mit
den Grundlagen des Lebens (Biologie) auf molekularer Ebene
Betrachtung der Funktion, Regulierung und Interaktion verschiedener Biomoleküle
Genetik
= Vererbungslehre
Basis bildet das Genom (Bauplan zur Bildung eines Lebewesens)
molekularen Grundlagen der Vererbung (Molekulargenetik)
Verteilung bestimmter genetischer Ausprägungen in unterschiedlichen Populationen (Populationsgenetik)
Weitergabe von Information, die nicht in der DNA gespeichert ist an eine Tochterzelle (Epigenetik)
Gentechnologie (Gentechnik)
Teilgebiet der Biotechnologie wo biologische Vorgänge technologisch angewendet werden
Erforschung von Methoden, deren Grundlage etwa Eingriffe in die Erbsubstanz von Lebewesen bilden
industrielle bzw. technische Anwendung dieser Methoden
Zellen im Verbund
Atome (C,H,O,N,…)
Moleküle (DNA, Lipid, Protein,…)
Zellen (Adipozyt, Myozyt, Immunzelle,…)
Gewebe (Muskel, Fett, Bindegewebe,…)
Organe
Organsystem
Organismus
Zellen sind
die grundeinheiten des Lebens, aus denen alle Organismen bestehen
höchst unterschiedlich in Form und Funktion
Historisches
Begriff Zelle = Robert Hooke (1635 - 1703)
erste Mikroskop = Antoni van Leeuwenhoeck (1632 - 1703)
alle Lebewesen sind aus Zellen aufgebaut = Schwann und Schleiden (1804 - 1881)
Jede Zelle entsteht aus einer anderen Zelle = Virchow (1821 - 1902)
Zelldurchmesser
1 - 100 μm
Zellkern
enthält DNA
Ort der DNA-Replikation
kleine Moleküle diffundieren frei durch die Poren, Proteine zB. brauchen bestimmte AS-Sequenzen (Kernlokalisierungssequenz, NLS)
Nucleolus (Kernkörperchen)
nicht von einer Membran umgeben
einer oder mehrere pro Kern
Zusammenbau der Ribosomen-Untereinheiten aus Proteinen und rRNA
Chromatin und Chromosom
Chromatin = DNA + Protein
besteht aus einer bestimmten Anzahl an Chromsosomen (Mensch 2n = 46)
Verdichtung des Chromatins bei der Zellteilung, sodass Chromosomen sichtbar werden
Endomembransystem
Zwischenraum der Kernhülle
ER
raues ER (enthält Ribosomen, Ort der Proteinbiosynthese)
glattes ER (chemische Modifikation von Proteinen, Lipid- und Steroidsynthese, Glykogenabbau)
Golgi-Apparat (weitere Modifikation, verpacken von Proteinen in Vesikeln, Glykosylierung)
Lysosome
Transportvesikel
Lysosom
in Tierzellen = Zerlegung von Makromolekülen in ihre Monomere
primäres Lysosom (verdauungsenzyme)
Stoffe oft von außen in die Zelle (Phagosom, Phagozytose)
Mitochondrien
Kraftwerke der Zelle
Erzeugung von ATP aus KH und FS
unter Verbrauch von O2 = Zellatmung
Zahl der Mitochondrien variiert (zB. Leberzelle 1000)
können sich unabhängig vom Zellkern teilen
innere Membran bildet Mitochondrienmatrix (enthält Proteine, aber auch eigene Ribosomen und DNA)
Plasmamembran
grenzt Zelle ab
kontrolliert Stoffaustausch zwischen Zellinnerem und Umwelt
umschließt Cytoplasma
flüssiges Cytosol (H2O, gelöste Ionen, kleine Moleküle, lösliche Makromoleküle)
unlösliche Partikel (zB. Ribosomen)
Ribosomen
teils frei im Cytoplasma, teils an die Membran des ER gebunden
aus rRNA und Proteinen
Cytoskelett
Halt, Reißfestigkeit und Form
Fixierung von Zellorganellen in ihrer Position
Tritt mit extrazellulären Strukturen in Wechselwirkung
ermöglicht
rasche Transportvorgänge innerhalb der Zellen
Formveränderung und Fortbewegung
Kontraktion
aus
Aktinfilamenten
Intermediärfilamenten
Mikrotubuli
Aktinfilamente
Zellbewegung
Stütze in den Mikrovilli der Darmschleimhautzellen
Intermediärfilamente
nur in Tierzellen
Mensch: mehr als 50 verschiedene Typen (in 6 verschiedenen Klassen) von Intermediärfilamentproteinen
zB. a-Keratin (Haare, Nägel, Epidermiszellen,…)
Verankerung von Zllstrukturen an ihrem Bestimmungsort
Widerstand gegen Zugspannungen (Desmin in Muskelzellen, Neurofilamente,…)
stabiles inneres Skelett in manchen Zellen
bauen “Schienensystem” für Motorproteine auf
Tubulin (a-Tubulin, ß-Tubulin)
Dimere, Ketten
Mikrotubuli-Organisationszentrum (MTOC); Centriolen
Spindelaparat (➡️ Zellteilung)
Extrazelluläre Matrix
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