Die Zelle Eine chemische Fabrik im Nanomaßstab

Transkript

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2 Die Zelle Eine chemische Fabrik im Nanomaßstab Peter Schuster Institut für Theoretische Chemie, Universität Wien, Österreich und Österreichische Akademie der Wissenschaften Höhere Technische Bundeslehranstalt Hollabrunn,

3 Die Zelle Eine chemische Fabrik im Nanomaßstab Peter Schuster Institut für Theoretische Chemie, Universität Wien, Österreich und Österreichische Akademie der Wissenschaften Bundesgymnasium und Bundesrealgymnasium Wieselburg,

4 Die Zelle Eine chemische Fabrik im Nanomaßstab Peter Schuster Institut für Theoretische Chemie, Universität Wien, Österreich und Österreichische Akademie der Wissenschaften Höhere Technische Bundeslehranstalt Mistelbach,

5 Die Zelle Eine chemische Fabrik im Nanomaßstab Peter Schuster Institut für Theoretische Chemie, Universität Wien, Österreich und Österreichische Akademie der Wissenschaften Bundesgymnasium und Bundesrealgymnasium Krems,

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7 Die Zelle Eine chemische Fabrik im Nanomaßstab Peter Schuster Institut für Theoretische Chemie, Universität Wien, Österreich und Österreichische Akademie der Wissenschaften Höhere Technische Bundeslehranstalt Hollabrunn,

8 Web-Page for further information: Photographs are taken from Joachim Ude und Michael Koch, Die Zelle. Atlas der Ultrastruktur, 2.Auflage Gustav Fischer Verlag Jena Stuttgart, 1994

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10 Die prokaryotische Zelle

11 Elektronenmikroskopische Schnitte durch Escherichia coli Bakterien

12 Zellteilung in Corynebacterium periplanetae

13 Die tierische eukaryotische Zelle

14 Die pflanzliche eukaryotische Zelle

15 Mitose Eukaryotische Zellteilung

16 Mitochondrien aus Säugetierzellen

17 Zellmembran und Zellwand

18 Chiralität bei Aminosäuren: D,L-Alanin NH2 CH3-CH COOH

19 H OH The autocatalytic Soai reaction Kenso Soai, et al. Asymmetric autocatalysis and amplification of enatiomeric excess of a chiral molecule. Nature 378: , 1995.

20 R = - CH 2 -C 6 H 5 Penicillin G: 41 Atome Molgewicht Da Molekulare Struktur von Penicillin

21 Hämoglobin: Atome Molgewicht: Da Röntgenkristallographie Molekulare Strukturen der Biomoleküle

22 Proteinkristall Röntgendiffraktometer Proteinkristallographie Molekulare Struktur Diffraktionspattern Elektronendichtemodellierung

23 Die Molekulare Struktur der Phenylalanyl-Transfer-RNA

24 Verarbeitung der biologischen Information in der Zelle

25 James D. Watson, 1928-, and Francis Crick, 1916-, Nobel Prize fifty years double helix The three-dimensional structure of a short double helical stack of B-DNA

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27 Der Mechanismus der DNA Replication

28 O 5' - end CH 2 O N 1 5'-end GCGGAUUUAGCUCAGUUGGGAGAGCGCCAGACUGAAGAUCUGGAGGUCCUGUGUUCGAUCCACAGAAUUCGCACCA 3 -end O OH N k = A, U, G, C O P O CH 2 O N 2 Na O O OH O P O CH 2 O N 3 Na O Definition der RNA Struktur O OH O P O CH 2 O N 4 Na O O OH O P O 3' - end Na O

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30 Die molekulare Struktur des Ribosoms

31 Die molekulare Struktur des Ribosoms

32 Der Zitronensäure- oder Krebszyklus als Energiequelle der Zelle in den Mitochondrien

33 The citric acid or Krebs cycle (enlarged from previous slide).

34 A B C D E F G H I J K L 1 Biochemical Pathways The reaction network of cellular metabolism published by Boehringer-Mannheim.

35 Die molekulare Struktur des Komplexes aus dem Regulationsprotein cro-repressor und der spezifischen Bindungsstelle an der - Phagen B-DNA

36 A model genome with 12 genes Regulatory gene Structural gene Regulatory protein or RNA Enzyme Metabolite Sketch of a genetic and metabolic network

37 E. coli: Genomlänge Nucleotides Zahl der Zelltypen 1 Zahl der Gene Mensch: Genomlänge Nucleotides Zahl der Zelltypes 200 Zahl der Gene Komplexität in der Biologie

38 Die Schwierigkeit einer Definition des Begriffs Gen. Helen Pearson, Nature 441: , 2006

39 ENCODE stands for ENCyclopedia Of DNA Elements. ENCODE Project Consortium. Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project. Nature 447: ,2007

40 Cascades, A B C..., and networks of genetic control Turing pattern resulting from reactiondiffusion equation? Intercelluar communication creating positional information Development of the fruit fly drosophila melanogaster: Genetics, experiment, and imago

41 dv d t = C 1 3 I g Na m h ( V VNa) g K n 4 M ( V V K ) g l ( V V ) l dm = α (1 m) dt dh dt dn dt m β m = α (1 h) h β h = α (1 n) n β n m h n Hogdkin-Huxley OD equations A single neuron signaling to a muscle fiber

42 The human brain neurons connected by to synapses

43 Web-Page for further information:

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