Der Vortrag „Zellbiologische Grundlagen 1“ von Dr. rer. nat. Peter Engel ist Bestandteil des Kurses „Medizin Repetitorium Vorklinik“. Der Vortrag ist dabei in folgende Kapitel unterteilt:
Eine biologische Membran besteht aus einer Doppelschicht amphiphiler Lipidmoleküle.
Ganglioside gehören zur Klasse der Phosphoglyceride.
Sulfatide besitzen eine positive Gesamtladung.
Die Mitochondrien und der Zellkern gehören zu den Organellen, die von einer Doppelmembran umgeben sind.
Das Cholesterin ist ein Hauptbestandteil bakterieller Membranen.
Plasmalogene werden auch Etherlipide genannt, da das Glycerin mit einem langkettigen Alkohol über eine Etherbindung verbunden ist.
Cerebroside gehören zu den Glykolipiden.
Das Cardiolipin ist ein Diphosphatidylglycerin.
Phosphatidsäure ist ein Strukturelement der Sphingolipide.
Phosphatidsäure enthält 3 Esterbindungen.
Eine typische Membran besitzt eine Dicke von 5µm.
Die α-helikalen Bereiche eines transmembranären Proteins sind über Lipidanker in die Membran eingelagert.
Die Membranlipide sind asymmetrisch auf die beiden Monolayer verteilt.
Caveolen sind Einstülpungen in der äußeren Kernmembran.
Das Caveolin wird bei der Endozytose in die innere Kernmembran verlagert.
Caveolen enthalten Proteine, die über einen GPI-Anker verankert sind.
Manche Viren nutzen Caveolen, um in die Zelle zu gelangen.
Caveosomen bilden sich durch Dynamin-abhängige Abschnürung der Caveolen.
Caveosomen sind nie an dem Prozess der Transzytose beteiligt.
Proteine können über Acyl-Reste in der Membran verankert sein.
Die Farnesylierung ist eine posttranslationale Modifikation.
Phosphatidylserin im äusseren Monolayer stabilisiert die Zellmembran.
Phosphatidylserin befindet sich ausschließlich innerhalb des äußeren Monolayers.
Phosphatidylinositol und Phosphatidylserin tragen eine negative Nettoladung.
Der gerichtete zytoplasmatisch-nukleäre Transport ist energieunabhängig.
Die Kernporenproteine werden an ihrer Kernlokalisationssequenz erkannt.
Die innere Kernmembran ist von einer Schicht aus Mikrofilamenten bedeckt.
Der Zerfall der Kernlamina wird durch eine Methylierung der Lamine eingeleitet.
Die Ribosomen im perinukleären Raum sind für die Synthese von nukleären Proteinen verantwortlich.
Das Heterochromatin entspricht dem transkriptional aktiven Chromatin.
Der Verpackungsgrad des Chromatins hat keinen Einfluss auf die Transkriptionsaktivität.
Aufgrund einer hohen Anzahl saurer Aminosäuren sind die Histone unter physiologischen Bedingungen negativ geladen.
Ca. 90% des Chromatins besteht aus Nukleinsäuren.
Nukleosomen sind charakteristische Strukturen des Nukleolus.
Die Acetylierung von Histonen führt zu einer stärkeren Wechselwirkung zwischen DNA und Histonen.
Histone werden während der M-Phase gebildet.
Histone stabilisieren die mitochondriale DNA.
Im Nukleolus erfolgt die Synthese der 45S rRNA.
Die snoRNA ist an der Prozessierung der rRNA beteiligt.
In den Cajal-Körperchen findet die Modifikation der snoRNA und der snRNAs statt.
NORs sind auf den kurzen Armen der akrozentrischen Chromosomen zu finden.
Das Fibrillarin ist ein Bestandteil der snoRNPs.
Die Sklerodermie ist durch das Auftreten von Autoantikörpern gegen Histone gekennzeichnet.
Im Nukleolus erfolgt die Synthese der ribosomalen Proteine.
Die große und die kleine Untereinheit der Ribosomen werden jeweils aus ihren Bestandteilen innerhalb des Nukleolus assembliert und getrennt voneinander ins Zytosol transportiert.
Die ribosomalen Proteine werden innerhalb des Nukleolus gebildet.
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... 36 2.2.2 Centromeren ...
... 47 2.4.1 Prinzip der Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) ...
... 47 3 Zellzyklus & Zellteilung ...
... 49 3.1 Zellzyklus ...
... 49 3.1.1 Übersicht ...
... 49 3.1.2 Kontrolle des Zellzyklus ...
... 49 3.1.3 Apoptose ...
... 51 3.2 Mitose & Cytokinese ...
... 53 3.2.1 Phasen der Mitose ...
... 53 3.2.2 Endomitose ...
... 54 3.2.3 ...
... 73 6.1 Einführung ...
... 73 6.2 Unterschiedliche Lebensweisen ...
... 73 6.2.1 Einteilung nach Art der Energiequelle ...
... 73 6.2.2 Einteilung nach Art der Elektronendonatoren ...
... 74 6.2.3 Einteilung nach der Kohlenstoffquelle ...
... 74 6.2.4 Parasitische Lebensweise ...
...74 6.2.5 Kommensalismus ...
... 74 6.2.6 Symbiose ...
... 74 6.2.7 Konsumenten 1. und 2. deren Wirkmechanismus ...
... 81 6.3.8 Bakteriengattungen und wichtige Vertreter ...
... 83 6.3.9 Bakteriengenetik ...
... 86 6.4 Eukaryonte Mikroorganismen ...
87 6.4.1 Protozoen ...
... 87 6.4.2 Pilze (Fungi) ...
... liegt das genetische Material in Form eines Nukleoids vor. Komplexe Chromosomen aus DNA und assoziierten Proteinen, die in der Lage sind während der Zellteilung komplexe Strukturen zu bilden: Komplexe, membranumschlossene Strukturkomponenten eukaryontischer Zellen, Organellen (Golgi, Lysosomen, Endosomen, Peroxisomen), spezialisierte Organellen zur aeroben Respiration (Mitochondrien) und Fotosynthese (Pflanzen), komplex aufgebautes Cytoskelett aus Mikrofilamenten, intermediären Filamenten und Mikrotubuli. Zellbiologische Grundlagen: Prokaryonten / Eukaryonten ! Kompartimentierung eukaryontischer Zellkompartimentierung. Kompartimentierung eukaryontischer Zelle: Plasmamembran, Protoplasma, Zytoplasma, Zellkern, Organellen, Zytosol ohne Membran, Zytosol mit Membran ...
... Fertilisation 1.2: Charakteristischer Aufbau einer eukaryontischen Zelle und der Extrazellularmatrix (ECM) ...
1.2.1 Aufbau und Funktionen biologischer Membranen am Beispiel der Plasmamembran: Biologische Membranen sind aus Lipiden und Proteinen aufgebaut. Die amphipathischen (= amphiphilen) Lipid-Moleküle (= Membranlipide) bilden eine Doppelschicht (Bilayer). Die Lipide sind asymmetrisch auf die beiden Monolayer verteilt. Die Mebranlipide lassen sich wie folglt unterteilen: Phosphoglyceride enthalten u. a. Glycerin und Phosphorsäure (Bsp. Lecithin = Phosphatidylcholin), Grundgerüst ist die Phosphatidsäure. Sphingolipide (enthalten u. a. Sphingosin), Sphingophospholipide (Phosphorsäurehaltige Sphingolipide), Sphingoglykolipide (Cerebroside und Ganglioside u. a.) Cholesterin ...
... Cholesterin, Sphingoglykolipide v. a. äusserer Monolayer, innerer Monolayer, innere Mitochondrienmembran, Phosphatidylcholin (PC), Phosphatidylserin (PS) Phosphatidylethanolamin (PE), Phosphatidylinositol (PI), Cardiolipin, äusserer Monolayer, Cerebroside, Ganglioside, v. a. äusserer Monolayer, Sphingomyelin (SM) Phosphoglyceride. Zellbiologische Grundlagen: Charakteristischer Aufbau von Eukaryonten, Verteilung einiger Membranlipide auf die beiden Bilayer der Plasmamembran. Caveolen und Lipid rafts. Caveolae = lat. für kleine Kavität. Caveolae. finden sich in der Plasmamembran nahezu aller Zellen. Es handelt sich um Mikrodomänen der Membran, die sich im elektronenoptischen Bild als tiefe „flasks“ = eingesenkte Bereiche darstellen. Diese Mikrodomänen, welche auch unter der Bezeichnung „lipid rafts “ bekannt sind, enthalten große Mengen an Cholesterin und Glykosphingolipiden sowie GPI-verankerte Proteine. Das Hauptprotein der Caveolen ist das integrale Membranprotein Caveolin ...
... bezeichnet wird. Nur Moleküle geringen Molekulargewichts können durch die Poren diffundieren. RNA und Proteine gelangen über einen noch wenig charakterisierten Prozess in beiden Richtungen durch die Kernporen. Kernständige Proteine besitzen in der Regel eine spezifische Abfolge von Aminosäuren, die sogenannte Kern-lokalisations-Sequenz (NLS), über die das Protein nach der Synthese im Cytoplasma an einen Rezeptor des NLC bindet und nach einer Konformationsänderung in den Kern transloziert wird. An dem Transport sind G-Proteine der Ran-Familie beteiligt. Zytoplasmatisch-nukleärer Transport, konstitutiv passiver Transport, schnelle Diffusion von Molekülen < 5 kDa (z. B. Ionen, Nukleotide), langsame Diffusion von Proteinen < 60 kDa, spezifisch gerichteter, aktiver Transport der Proteine oder Ribonukleoproteinkomplexe > 60 kDa. Import: z. B. ribosomale Proteine, Transkriptionsfaktoren, Enzyme für die DNA-Replikation, Transkription, Histone, snRNPs, snoRNPs. Export: ribosomale UE, mRNA (mRNPs), snRNA. Die innere Fläche der Kernmembran ist durch ein fibrilläres Netzwerk überzogen, der sogenannten Kernlamina , die aus Proteinen, hauptsächlich aus Laminen aufgebaut ist. Die Lamine gehören ...
... diesem kompakten Zustand = Heterochromatin (Näheres siehe Aufbau und Funktion eukaryontischer Chromosomen). c) Nukleolus: Der Nukleolus (Kernkörperchen ) besteht aus einer Pars fibrosa und Pars granulosa nucleoli. Innerhalb der Pars fibrosa nucleoli werden multiple Kopien des Gens für die 45S-Vorläufer rRNA transkribiert. Die Gene der 5S-rRNA und der ribosomalen Proteine liegen außerhalb des Nukleolus. Da die rRNA nicht für Proteine kodiert, d. h. nicht wie eine mRNA mehrmals abgelesen werden kann, benötigt man viele rRNA Gene, um die benötigte Menge an rRNA für den Bau großer Mengen an Ribosomen herstellen zu können. Die 45S-rRNA wird durch die RNA-Polymerase I transkribiert. Die 5S-rRNA wird durch die RNA-Polymerase III transkribiert. Die Gencluster des 45S-rRNA Gens liegen auf den humanen Chromosomen 13, 14, 15, 21 und 22 und werden auch Nukleolus-Organisator Regionen (NOR) genannt. Von den etwa 200 Kopien der rRNA Gene (haploides Genom) werden Millionen von Kopien an rRNA gebildet. In der Pars granulosa nucleoli werden die ...
... genannt 1.2.3 Zytoskelett: Das Zytoskelett ist aus drei verschiedenen Fasertypen aufgebaut: MIKROTUBULI (24 nm), INTERMEDIÄRFILAMENTE (10 nm), MIKROFILAMENTE (Actin-Filamente, 8 nm). Insgesamt besitzt das Zytoskelett jedoch bei weitem nicht nur eine formgebende Funktion für die Zelle. Darüber hinaus hält das Cytoskelett viele Organellen in Position, ist wesentlich am Transport von Material zwischen den Organellen beteiligt. Weiterhin sind sie in Form Kraft erzeugender Strukturen an der Motilität von Zellen beteiligt. Drei Familien von Motorproteinen sind bisher beschrieben und charakterisiert worden: Kinesine und Dyneine, die sich entlang von Tubulinen bewegen und Myosine, welche entlang von Mikrofilamenten wandern. Die Motorproteine sind in der Lage die chemische Energie des ATP in mechanische Energie umzuwandeln. ...