Zellbiologie Zelle und Zellorganellen II

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1 Zellbiologie Zelle und Zellorganellen II

2 Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Zellkerns

3 Allgemeiner Überblick über den Zellkern (Nucleus) Der Zellkern ist die Schalt- und Überwachungszentrale einer eukaryotischen Zelle. Er ist für die Regulation der Zellaktivitäten zuständig und Speicher der Erbinformation. Speicher der genetischen Information (verpackt in Chromosomen) Ort der DNA-abhängigen DNA- Synthese REPLIKATION Ort der DNA-abhängigen mrna- Synthese TRANSKRIPTION (Genexpression) 1 Der Zellkern wird durch eine sehr komplex aufgebaute Doppelmembran aus zwei Doppellipidschichten vom Zytosol der Zelle abgegrenzt. Die äußere Membran geht dabei stufenlos in das Endoplasmatische Retikulum über. 1 Karyoplasma (Proteine, DNA, RNA) 2 Chromatinfäden 3 Kernmembran 4 Nukleolus 5 Kernpore

4 Intranukleare Strukturen Der Nukleolus Die Nukleoli sind die Ribosom-Fabriken einer Zelle. Ribosomen lesen die Gensequenzen der mrna ab und polymerisieren die dort codierten Proteine. - eine Zelle besitzt gewöhnlich 1 3 Kleinkerne - Nucleoli besitzen keine eigene Membran - befinden sich immer in Nachbarschaft einer bestimmten, auf einem Chromosom lokalisierten Bereichs (Lokalität für die Gene der rdna) - Synthese rrna Verbindung mit durch die Kernporen eingeschleusten ribosomalen Proteine Ribosomen Ausschleusung aus dem Kern in das rauhe endoplasmatische Retikulum - Die Kleinkerne werden bei der Mitose aufgelöst und in den dabei entstehenden Tochterkernen neu gebildet Sind lebensnotwendig, da sie die Proteinfabriken in der Zelle aufbauen...

5 Chromosomen Die Chromosomen enthalten die Erbsubstanz (DNA) einer eukaryotischen Zelle. Name: Die Substanz im Zellkern, die sich einfärben läßt Farbkörperchen besteht aus einem aufgewickelten, an bestimmte Proteine (Histone) gebundenen fadenförmigen DNA-Doppelstrang p-arm Centromer Beide Teile des Chromosoms enthalten die gleiche Information Telomer METAPHASEN CHROMOSOM q-arm Aufgewickelter DNA-Faden aller menschlichen Chromosomen erreicht eine Länge ~ 2 Meter!

6 Das Endoplasmatische Retikulum (ER) Das endoplasmatische Retikulum ist das größte Membransystem einer Zelle und entwickelt sich aus der äußeren Lipidschicht der doppelten Kernmembran.

7 Aufgaben des ER Das ER besteht aus einem weit verzweigten Membran-Netzwerk aus Röhren, Bläschen und Zisternen (sackähnlichen Strukturen), die von der ER-Membran umgeben werden. Die ER- Membran schließt das Innere des ERs, das ER-Lumen, vom Zytosol ab. Das Membranlabyrinth des ER macht über die Hälfte der gesamten Membranmenge in einer Eukaryotenzelle aus. - Synthese von Membranlipiden, Hormonsynthese, Kohlenhydratspeicherung (glattes ER) - Proteinbiosynthese an den angelagerten Ribosomen, Membranwachstum (rauhes ER)

8 Der Golgi-Apparat Der Golgi-Apparat bildet einen membranumgrenzten Reaktionsraum in einer eukaryotischen Zelle und stellt eine Erweiterung des ER dar. Er ist zumeist in der Nähe des Zellkerns positioniert (fixiert durch ein System von Mikrotubuli). - Geburtsort verschiedener Vesikel (z.b. Lysosomen) - Post-translatorische Modifikation von Proteinen ( Faltung ) - Weitertransport des Inhalts der ER-Transportvesikel zur Membran und aus der Zelle heraus

9 Transport-Vesikel Vesikel sind mit einer einfachen Phosphorlipidschicht umgebende Hohlräume, die als Transportbehältnisse und Reaktionsräume dienen. Sie entstehen aus Ausstülpungen des Golgi-Apparates bzw. der Plasmamembran der Zelle. In Vesikel eingeschlossene Virus-Partikel (rot) ENDOZYTOSE EXOZYTOSE

10 Wie erfolgt der Transport mittels Vesikel in einer Zelle? Als Endozytose bezeichnet man einen Einstülpungsvorgang einer Membran, bei dem sich eine Einzelzelle oder ein Kompartiment einen Flüssigkeitstropfen, bestimmte darin gelöste Substanzen, Makromoleküle oder größere Nahrungsteilchen bis hin zu kleineren anderen Zellen, einverleibt. Am Ende des Einstülpungsvorgangs wird ein Vesikel ins Zellinnere abgeschnürt bzw. abgestoßen und ist jetzt Teil des Endomembransystems.

11 Exozytose ist eine Art des Stofftransports aus der Zelle heraus. Dabei verschmelzen, fusionieren im Cytosol liegende Vesikel mit der Zellmembran und geben so die in ihnen gespeicherten Stoffe frei.

12 Spezielle Vesikel Lysosomen und Peroxysomen Lysosomen entstehen aus Ausstülpungen des Golgi-Apparates. Sie speichern Enzyme, die zur Auflösung organischer Stoffe in ihre monomeren Bestandteile benötigt werden. Lysosome verdauen zelleigenes und zellfremdes organisches Material Lysosomen enthalten hydrolytische Enzyme (Hydrolasen) für die intrazelluläre Verdauung z.b. eines Bakteriums, das durch Phagozytose in die Zelle aufgenommen wurde. Nachdem das Bakterium in ein Vesikel (Phagosom) eingehüllt ist, verschmelzen andere Bläschen, die bestimmte Enzyme enthalten mit dem Vesikel. Die Enzyme werden aktiviert und verdauen das Bakterium. Insgesamt hat man bis zu 50 verschiedene Enzyme gefunden, die Kohlenhydrate, Fette oder Nukleinsäuren zersetzen können.

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14 Peroxisomen Peroxisome sind kleine ( nm), mit einer einfachen Membran umschlossene Vesikel, in der spezielle Reaktionen ablaufen, die ansonsten für die Zelle gefährlich werden konnten (Abbau von Zellgiften, insbesondere H2O2, welches beim Fettsäureabbau anfällt). In den Peroxisomen finden wichtige Stoffwechselvorgänge statt wie: Verarbeitung freier Radikale mit z.b. Katalase Synthese von Cholesterin und anderen Lipiden Gallensalzbildung Katabolismus organischer Basen, Leukotriene und Prostaglandine Alkoholabbau in der Leber Östrogenstoffwechsel Peroxisome sind ähnlich wie die Mitochondrien durch Endosymbiose in die Zelle gelangt.

15 Mitochondrien die Energiefabriken der Zelle Ein Mitochondrium ist ein von einer Doppelmembran umschlossenes Organell einer tierischen Zelle mit eigener Erbsubstanz. Es fungiert als Kraftwerk, in dem es der Zelle in ihm synthetisiertes ATP zur Verfügung stellt (Zellatmung). Große innere Oberfläche Ist durch Endosymbiose in die Zelle gelangt Vermehren sich durch Zellteilung

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17 Funktionen der Mitochondrien - Energiegewinnung (deshalb werden sie auch Kraftwerk der Zelle genannt) - enthalten alle Enzyme für die Zellatmung - enthalten ebenso Enzyme für den Fettabbau und für einen Teil des Kohlenhydrateabbaus - die Matrix steuert wichtige Reaktionsfolgen wie den Citronensäurezyklus - die Matrix ist auch für den Abbau von Fettsäuren und dem Abbau von Aminosäuren aus dem Aminosäurestoffwechsel der Zelle zuständig

18 The Inner Life of the Cell - Mitochondria Video auf Youtube...

19 Das Innere Leben einer Zelle Animation von BioVisions Video auf Youtube...

20 Nächstes Mal: Zellkern und DNA

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