Unterschiede zwischen Prokaryoten und. Eukaryont. Unterschiede prokaryotische eukaryotische Zelle. Zellaufbau Prokaryoten. Zellaufbau Eukaryoten

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1 Unterschiede zwischen Prokaryoten und Prokaryoten lassen sich in 2 Reiche unterteilen: Eubakterien und Archaebakterien werden in 4 Reiche unterteilt: Protozoen (Einzeller), Pilze, Pflanzen und Tiere Unterschiede prokaryotische eukaryotische Zelle Eukaryont Prokaryont Merkmal Eukaryont Prokaryont Chloroplast bei Pflanzen: Zellkern Mitochondrium Endoplasmatisches Reticulum Plasmid Golgi-Apparat Ribosomen : Kernhülle (80S) : DNA frei im Plasma : Mesosom (70S) Zellwand Einteilung in: Zellgrösse RNA- und Proteinsynthese bei Pflanzen: Cellulose Tier- und Pflanzenzellen ca µm RNA-Synthese im Kern; Proteinsynthese im Cytoplasma : Murein Bakterien und Cyanobakerien ca µm gekoppelt im Cytoplasma Zellaufbau Prokaryoten 1. Zellmembran 2. Zellplasma 3. DNA (ringförmiges Bakterienchromosom) frei im Plasma 4. Zellwand aus Murein 5. Plasmid (zusätzlicher kleiner DNA-Ring) 6. Membraneinstülpung (für Zellatmung: Mesosom bzw. Photosynthese bei Cyanobakterien) 7. 70S-Ribosomen 8. Bakterien-Geißel (nur manche Arten) Zellaufbau

2 Zellwand Prokaryoten Murein-Schicht Mauerwerk aus Zuckerketten Quervernetzung durch Oligopeptide Lysozym (Enzym aus Tränenflüssigkeit und Speichel) spaltet diese Quervernetzung im Murein = natürlicher Abwehrmechanismus Gram-Färbung (H.C.J. Gram; 1884) 1. Grampositive Bakterien: (gramfest) bleiben nach Anfärbung mit bestimmten Farbstoffen (z.b. Gentianaviolett) und kurzem Spülen mit Alkohol violett gefärbt (dicke Mureinschicht) Zellformen bei Prokaryoten 2. Gramnegative Bakterien: (gramfrei) werden durch Alkohol entfärbt (dünne Mureinschicht); Nachfärbung mit Fuchsinrot 1. Kokken: kugel- oder eiförmig (A, B, C, E, J); z.b. Staphylo-, Strepto- und Pneumokokken 2. Stäbchen: zylindrische Form (D); z.b. Anthrax, Bacillus 3. Spirillen: gekrümmt oder spiralförmig (F, G, H, I) Zellmembran Lipiddoppelschicht aus Kopf (wasserlöslich) und Schwanz (fettlöslich) bildet die Zellmembran feste Hülle aus Cellulose (Pflanzen) oder Chitin (Pilze) bildet die Zellwand Abgrenzung und Stabilität langes fadenförmiges Molekül aus Glucose- Einheiten = Polysaccharid

3 Pantoffeltierchen Euglena Das Skelett der eukaryotischen Zelle (Cytoskelett) kein Skelett wie z.b. Wirbelsäule, eher Baugerüst (Stützfunktion) wichtig für Bewegung von Mitochondrien, Chloroplasten, Vesikel, mrna oder Proteinen zu bestimmten Orten innerhalb der Zelle Trennung der Chromosomen während der Meiose (Zellteilung) und Transport in 2 verschiedene Zellen entlang der Microtubuli Veränderung der Gestalt von Zellen sowie Bewegung durch Microtubuli 3 Haupttypen von Filamenten 1. Actinfilamente (dynamische Netze unterhalb der Zellmembran) 2. Mikrotubuli (aus Tubulin bestehend, Transport auf Schienen ) 3. Intermediärfilamente (z.b. Keratin; fangen mechanische Belastungen auf, z.b. Muskelzellen) Kompartimentierung Mitochondrium ( Kraftwerke der Zelle ; 1,5 µm gross; Zellatmung) Endoplasmatisches Reticulum: Stapel von Membranen mit (rauh) oder ohne (glatt) Ribosomen an der Aussenseite; Transport- und Kanalsystem Chloroplast: doppelte Membranumhüllung mit Thylakoiden (Ausstülpungen der inneren Membran; münzenartige Stapel); Orte der Photosynthese

4 Zellkern Golgi-Apparat: Lamellensystem mit abgeplatteten, schüsselförmig übereinandergelagerten Membransäckchen (Diktyosomen); Empfang und Versand von Vesikeln mit unterschiedlichem Inhalt (z.b. Lysosomen) von Doppelmembran umgeben, dadurch Trennung von Kernplasma und Zellplasma Kernporen innerhalb der Kernmembran für kontrollierten Stoffaustausch mit dem Zellplasma Chromatingerüst in Kernplasma eingebettet, bestehend aus DNA, Proteinen und Histonen nur besitzen Zellkern, Einteilung von Organismen nach Vorhandensein eines Zellkerns: Organismus E.coli Hefe Genomgrössen und Anzahl der Gene Genomgrösse (kb) Gene kb pro Gen 1 3 Sequenz. bis Gene bekannter Funktion 60% 40% Prokaryoten Drosophila Maus % 15% ohne Zellkern mit Zellkern Mensch % Molekulargenetische Unterschiede 1. Genomanordnung : ein Gen pro Promotor (monocistronisch) Prokaryoten: Anordnung in Operons (polycistronisch) Cistron = Bezeichnung für ein Gen Entfernung der Introns bei 2. Introns nicht-codierende Sequenzen innerhalb der mrna, werden im Prozess des Spleissens entfernt : häufig grosse Introns Prokaryoten: keine Introns

5 3. Gendichte : gering; Genom enthält viele nicht-codierende Bereiche; z.b. Human-Genom enthält nur 15% Gene mit bekannter Funktion, 85% Schrott ) Prokaryoten: hohe Gendichte (z.b. E.coli 60% Gene mit bekannter Funktion) 4. RNA-Polymerasen (Proteinbiosynthese) Prokaryoten: nur 1 RNA-Polymerase, die aus 5 Untereinheiten besteht bestehend aus 2 x α, β, β, und ω, die zusammen das Kern- Enzym (Core) bilden und der σ-untereinheit Kern-Enzym und σ-untereinheit bilden das komplette Enzym (Holoenzym) RNA-Polymerasen wandeln Basensequenz der DNA in mrna (Boten-RNA) um Bindung an DNA erfolgt über σ-untereinheit, die anschliessend vom Enzym abgespalten wird : bestehen aus 3 Polymerasen, die aus 8-12 Untereinheiten aufgebaut sind RNAPI synthetisiert ribosomale RNA, sitzt im Zellkern RNAPII transkribiert Gene, die für Proteine codieren (Synthese der mrna, Boten-RNA) RNAPIII synthetisiert kleine RNAs, wie z.b. trna Synthese in 5-3 -Richtung keinekorrektur-lesefunktion 5. Promotoren Synthese der RNA beginnt an einer ganz bestimmten Stelle im Genom Polymerase bindet bevorzugt an Stelle, die etwas vor dem Genanfang (Startpunkt der Transkription) liegt Erkennungs- und Bindestelle = Promotor Bindungsstellen für eukaryotische und prokaryotische Polymerasen unterscheiden sich Prokaryotische Polymerase erkennt Sequenzabfolge 5 - TATAAT-3 (Pribnow-Box oder 10-Region) als +1-Region gilt das Nucleotid am Startpunkt der RNA- Synthese 35 Nucleotide vor Start liegt weiterer AT-reicher Abschnitt (-35-Region), ebenfalls wichtig für Bindung nach Bindung an die DNA wird die σ-untereinheit entfernt Erkennungsstelle der eukaryotischen Polymerase wird TATA-Box genannt (-25-Region, AT-reich), bestimmt auch die Position +1 als Startpunkt der Transkription zusätzlich Verstärker (Enhancer)-Sequenzen, liegen vor Promotor; Stimulation der Trankription durch Proteine, die an die DNA binden

6 6. Ribosomen (Orte der Translation) 80 S Ribosomen 60S und 40S Untereinheit Molmasse: Da ( ) Grösse: 32 x 22 nm Prokaryoten 70S Ribosomen 50S und 30S Untereinheit Molmasse: Da ( ) Grösse: 29 x 21 nm Multienzymkomplex aus RNA und vielen verschiedenen Proteinen ribosomale RNA ist Hauptbestandteil der Ribosomen Kontakt zwischen Codon der mrna und Anticodon der trna 7. Translation (mrna-protein) 8. Shine-Dalgarno-Sequenz (Prokaryoten) findet nach der Transkription im Cytoplasma statt keine Shine-Dalgarno- Sequenz erste Aminosäure ist Methionin (AUG) Prokaryoten Transkription und Translation laufen fast zeitgleich im Cytoplasma ab (kein Kern) Ribosom bindet an Shine- Dalgarno-Sequenz erste Aminosäure ist Methionin, welches modifiziert wird (N-Formylmethionin) kleine 30S Ribosomenuntereinheit lagert sich an das mrna- Molekül an einer bestimmten Stelle an Shine Dalgarno Sequenz: wenige Basen (5 -Richtung) vor dem Translationsstartcodon (AUG) in der mrna SD geht vorübergehende Basenpaarung mit einem Teil der 16S rrna (rrna ist Bestandteil der Ribosomen) ein und ermöglicht der 30S Untereinheit, an die mrna zu binden nach Bindung der ersten trna mit der Startaminosäure (N- Formylmethionin) lagert sich die grosse Untereinheit an 9. Kozak-Sequenz () nach der Transkription wird die mrna verändert: Capping (Anhängen einer Kappe aus Guaninresten an das 5 -Ende) und Polyadenylierung (Anhängen von Adeninen an das 3 - Ende) Bindung der kleinen 40S Untereinheit an die mrna wird durch Proteine (z.b. eif4e), die an die Cap-Struktur binden, ermöglicht Kozak-Sequenz: 5 -nicht translatierte Region vor AUG Ribosom wandert an mrna entlang bis sie auf ein Startcodon (AUG) trifft dann wird 60S Untereinheit angefügt

7 ENDE

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