Eukaryoten und Prokaryoten

Transkript

1 Eukaryoten und Prokaryoten Biochemie Inhalt Zellen Prokaryoten, Eukaryoten Unterschiede und Ähnlichkeiten Zellstrukturen Evolution der Zellen Entwicklung von Mitochondrien und Chloroplasten Angriffsmöglichkeiten für Arzneimittel 1

2 Prebiotische Entwicklung Urey-Miller Experiment, aus Methan, Ammoniak, Wasser und Wasserstoff entstehen Aminosäuren. Zucker können aus Formaldehyd bzw. aus Gylkolaldehyd entstehen. Adenin kann aus Blausäure durch Kondensation entstehen. 2

3 Interstellarer Glycolaldehyd Aldolisierungsprodukte H CH CH R R CH H 2 C H H H CH H H H CH H Tetroses Hexoses R CH R Trioses CH R Pentoses nach oe et. al. 1992, 1996, 2000 R H R H R H R H 3

4 Präbiotische Verbindungen Ameisensäure Essigsäure Propionsäure Glykolsäure Fettsäuren Milchsäure Adenin Guanin Xanthin Hypoxanthin Cytosin Uracil Glycin Alanin AABA Leucin Isoleucin etc. Triosen Tetrosen Pentosen Hexosen ach Miller et al. Entstehung der Informationsübertragung und Speicherung Ursuppe Kurze RA- Sequenzen Replikation bestimmter kat. aktiver Sequenzen Bildung von Peptiden, durch kat. RA Peptid/RA Systeme Komplexe Syteme, ähnlich heutiger RA Viren Erste DA Kopie zur Langzeitspeicherung DA/RA/Proteinsystem 4

5 Aufbau der ukleinsäuren Die Purinbasen H H 2 Adenin H H H 2 Guanin H H H (Deoxy)thymidin Die Pyrimidinbasen H H 2 H 2 H H Adenosin H Cytosin H H Thymin H Uracil H Lebende Systeme Komplexität und rganisation Räumliche Trennung von Vorgängen Energiegewinnung Aufrechterhaltung des Systemes, Arbeit Reproduktion Vermehrung Zellen kleinste, lebende Einheiten 5

6 Energiekreislauf Photosynthese in Pflanzen, Algen und Bakterien Energiefluß in biochemischen Systemen Zellatmung in Tieren, Pflanzen, Algen und Bakterien 6

7 Aufbau von Zellen Merkmale aller Zellen: 1) Zellkern oder ucleoid 2) Plasmamembran 3) Cytosol Zeitlicher Ablauf der Evolution 7

8 8

9 Aufbau von Prokaryotenzellen 9

10 Zelldifferenzierung bei C. elegans 10

11 Aufbau eukaryotischer Zellen Das innere Membransystem 11

12 Der Zellkern mit Kernhülle 12

13 Doppelstrang DA 13

14 Unterschiede der Ribosomen Prokaryot Eukaryot 70 S bestehend aus 30 S und 50 S Untereinheiten 80 S bestehend aus 40 S und 60 S Untereinheiten rra 23; 16; 5 S rra 28; 18; 5,8; 5 S Mitochondriale Ribosomen Prokaryot MR Eukaryot 70 S bestehend aus 30 S und 50 S Untereinheiten S S bestehend aus 28 S und 39 S Untereinheiten rra 23; 16; 5 S rra 12 S und 16 S sowie ca. 80 Proteinen 14

15 Vergleich 30 S E. coli mit 28 S human mitochondrial subunit Sedimentationskoeffizienten (S) Svedbergeinheiten: je kleiner, desto niedriger die Masse des Teilchens, bzw. desto niedriger ist seine Dichte. 15

16 Sedimentationskoeffizienten versus Dichte Bestimmung von S mittels Dichtegradientenzentrifugation 16

17 Aufbau von Zellorganellen Struktur eines Mitochondriums, Membranen trennen die einzelnen Kompartimente und damit die einzelnen Reaktionen, sie entstehen durch Teilung homolog den Bakterien Bewegung in Zellen Bewegung von Zellorganellen durch ATP Verbrauch 17

18 Erythrocyten als Sonderfall Angriffsmöglichkeiten von Arzneimitteln Ausdifferenzierte Erythrocyten haben keinen Zellkern und auch keine sonstigen internen Membransysteme. Aminoglykosid- Antibiotika (Streptomycin) Tetracycline (Doxycyclin) Makrolide (Erythromycin) Bindung an 30 S rra Untereinheit Blockade der Aminoacyl-tRA Aktzeptorposition Hemmung der bakt. Translokation reversible Bindung an 50S 18