Zellstrukturen und ihre Funktionen Speichervakuole/Speichervesikel

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1 Zellstrukturen und ihre Funktionen Speichervakuole/Speichervesikel Speicherung in Vakuolen/Vesikeln von: Kohlenhydrat-Schleime in einigen Zwiebeln und Knollen (z.b. Scillae bulbus) ätherischen Ölen in Ölidioblasten von Zingiber officinalis, Acorus calamus, Laurus nobilis, Cinnamomum ceylanicum, Piper nigrum Zwischenspeicherung von: CO 2 bei Crassulaceae (Dickblattgewächse), in Malat => CAM-Pflanzen (= crassulacean acid metabolism); diurnaler Säurerhythmus temporären Überschüssen an Metaboliten (z.b. Saccharose)

2 Zellstrukturen und ihre Funktionen Mitochondrien

3 Zellstrukturen und ihre Funktionen Mitochondrien (mitos = Faden, chondrion = Körnchen) von Doppelmembran umgeben äußere Membran durchlässig (Porine!) innere Membran mit Cardiolipin in Cristae (Lamellen), Tubuli (Röhren), Sacculi (allgemeine Bezeichnung) Vorkommen: in allen aeroben Zellen von Tieren und Pflanzen Form sehr variabel: rund bis fädig/ verzweigt; Größe: 1 x 3 µm Anzahl variabel: 20 bis 5 x 10 5 je nach Leistungsfähigkeit sind Kraftwerke der Zelle Citratzyklus, Atmungskette (Elektronentransport), oxidative Phosphorylierung (ATP-Synthese), Fettsäureabbau (50 bis 75 % bei Tierzellen) Leitenzym: Glutamatdehydrogenase Cytochromoxidase

4 Zellstrukturen und ihre Funktionen Mitochondrien Mitochondriopathien: Krankheiten durch Defekte im MT-Stoffwechsel vor allem Organe mit hoher Aktivität betroffen: Gehirn, Herz, Skelettmuskel, Retina (z.b. Lebersche hereditäre Optikusneuropathie) sehr heterogene Krankheitsbilder Matrixgranula = Speicherung von Calcium- und Magnesiumionen zirkuläre DNA ohne Histone (mehrere Ringe in Kettenform vorliegend) ca. 5% der mitochondrialen Proteine auf mtdna codiert => Chondriom = Gesamtheit aller Gene auf mtdna 70S-Ribosomen Vermehrung durch Teilung matrokline Vererbung, d.h. Eizelle liefert Zytoplasma mit Mitochondrien für Zygote

5 Zellstrukturen und ihre Funktionen Mitochondrien MAO: baut z.b. Dopamin im Gehirn ab, Enzym-Inhibitoren als Parkinson-Therapeutikum

6 Zellstrukturen und ihre Funktionen Mitochondrien

7 Zellstrukturen und ihre Funktionen Mitochondrien normalerweise: Protonengradient über innere Membran mit ATP- Synthese gekoppelt 2,4-Dinitrophenol ist Entkoppler, d.h. Protonen gelangen wieder in die Matrix, Wärme wird erzeugt im braunen Fettgewebe Thermogenin als Entkoppler, z.b. Winterschläfer, Neugeborene

8 2,4-Dinitrophenol

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12 Zellstrukturen und ihre Funktionen Mitochondrien Chloroplast Mitochondrium mit Cristae Vergrößerung des Intermembranraumes inaktiv aktiv

13 Zellstrukturen und ihre Funktionen Plastiden

14 Zellstrukturen und Ihre Funktionen Plastiden Entstehung: aus Proplastiden, je nach Licht: Entwicklung zu Chloroplasten (Licht), Leukoplasten oder Chromoplasten (Licht und Dunkel) Leukoplasten: Amyloplasten zur Stärkespeicherung, Elaioplasten zur Ölspeicherung, Proteinoplasten zur Proteinspeicherung Etioplasten: Chloroplasten ergrünungsfähiger Gewebe Plastiden ineinander umwandelbar Gerontoplasten: Altersform der Chloroplasten (Herbstlaub)

15 Zellstrukturen und Ihre Funktionen Plastiden Vorkommen: nur in Pflanzen kugelig bis linsenförmig, 3-8 µm Doppelmembran um Stroma, darin Thylakoidmembranen, z.t. in Stapel = Grana äußere Membran durchlässig Intermembranraum und Thylakoidinnenraum = Intrathylakoidraum Lichtphosphorylierung (ATP- Synthese), Elektronentransport, Reduktion von CO 2, Reduktion von Nitrit zu NH 4 +, Reduktion von Sulfat, Aminosäuresynthese, Fettsäuresynthese (innere Membran; im Gegensatz zu tier. Zellen!)

16 Zellstrukturen und Ihre Funktionen Plastiden Thylakoidmembran: Träger der Photosynthesepigmente, Elektronentransportkette, ATP- Synthase Stroma: Enzyme des Calvinzyklus ringförmige DNA ohne Histone Plastom = Gesamtheit aller Gene in Plastiden matrokline Vererbung

17 Zellstrukturen und Ihre Funktionen Plastiden Chloroplasten Amyloplasten Chromoplasten Chromoplasten

18 Zellstrukturen und Ihre Funktionen Plastiden Etioplast: vom parakristallinen Prolamellarkörper gehen einzelne Thylakoide aus Chromoplast: je nach Speicherform der Carotinoide Unterscheidung zwischen globulös, tubulös, membranös und kristallös

19 Polysaccharide Speicher HO HO HO CH 2 OH O 4 HO CH 2 OH O OH 1 OH α-d-glucose OH CH 2 OH O O HO OH glycosidisches C-Atom OH Maltose = α-1,4 glycosidisch verknüpfte D-Glucose HO 4 HO CH 2 OH O HO HO OH 1 glycosidisches C-Atom OH β-d-glucose CH 2 OH O OH HO O OH O CH 2 OH OH Cellobiose = β-1,4 glycosidisch verknüpfte D-Glucose Cellulose Stärke aus Amylose und Amylopektin, in Form von Assimilationsstärke in Chloroplasten oder Speicherstärke (Stärkekörner) in Amyloplasten

20 Zellstrukturen und Ihre Funktionen Zytoskelett Aktinfilamente Intermediärfilamente Mikrotubuli

21 Zellstrukturen und Ihre Funktionen Zytoskelett Vorkommen: in eukaryontischen pflanzlichen und tier. Zellen nicht in Bakterien! Funktion: dynamischer Strukturbildner, wichtig für!! die Gestalt zellwandloser Zellen!! die innere Architektur!! zelluläre Bewegungsvorgänge!! den gerichteten Stofftransport innerhalb der Zelle Struktur: Proteinpolymere, je nach Form unterscheidbar in!! Mikrofilamente = Aktinfilamente!! Intermediärfilamente!! Mikrotubuli