Diffusion Osmose Quellung Cytoskelett. Mikrotubuli Microfilamente

Transkript

1 Organellen

2 Diffusion Osmose Quellung Cytoskelett Mikrotubuli Microfilamente

3 Bestehen aus rrna und Proteinen An ihnen erfolgt die Proteinbiosynthese 2 Größeklassen 80 S und 70 S S = Svedberg = Einheit des Sedimentationskoeffizienten (20 C, s) 2 morphologische und funktionelle Untereinheiten 70 S: Prokaryonten, 80 S: Eukaryonten

4 Oft an mrna perlschnurartig aneinandergereiht: Polyribosomen oder Polysomen Polysomen für sekretorische Proteine und Glykoproteine: membrangebunden. Große Untereinheit sitzt im ER bis pro Zelle (40 % der Trockenmasse bei wachsenden Zellen!)

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8 Mit Doppelmembran Zellkern Mitochondrien Plastiden Mit einfacher Membran Vakuole Golgi Endoplasmatisches Retikulum

9 ER: durchzieht Cytoplasma, 5-6 nm dick, von Biomembranen begrenzt Kommunizierendes System von Hohlräumen, Kanälen und Zisternen Inhalt in Zusammensetzung wesentlich vom Cytoplasma unterschieden; Ca-Speicher In Bewegung Glattes und rauhes ER (Protein-synthese)

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11 Glattes ER Hormonsynthese Kohlenhydratspeicherung Entgiftung Calcium-Speicher Raues ER Proteinbiosynthese Membranproduktion

12 Glattes, spezialisiertes ER in Muskelzellen Speichert Ca 2+ Beim Eintreffen eines elektrischen Impulses (Aktionspotential) in das Sarkoplasma (Cytoplasma der Muskelzellen): Ausschüttung von Ca 2+ Ca 2+ diffundiert zwischen die Aktin- und Myosinfilamente der Muskelfibrillen und löst das Ineinandergleiten der Filamente aus Es kommt zur Kontraktion der Muskelfaser Keine weiteren Erregungen: Ca 2+ wird aktiv in das SR zurückgepumpt Eine erneute Kontraktion wird verhindert Das SR dient der Regulation der Muskelkontraktion

13 Ca 2+ im Cytosol: wichtiger second messenger Spielt die regulierte Freisetzung von Ca 2+ aus dem ER eine Schlüsselrolle in der intrazellulären Signalgebung EinigeWirkungen eines erhöhten Ca 2+ -Spiegels: Enzyme werden aktiviert oder gehemmt die Genexpression wird reguliert in Neuronen wird die synaptische Plastizität beeinflusst in der Muskulatur kontrahieren die Muskelfasern (Calcium- Ionen werden aus dem sarkoplasmatischen Retikulum (SR) freigesetzt) Zellen des Immunsystems setzen Antikörper frei usw.

14 Stapel abgeflachter, durch Membranen begrenzter Hohlräume Proteine des rer werden weitergeschleust, auch Synthese und Um- und Abbau cis (=Regenreations-, Bildungsseite) und trans- Seite (=Sekretions-, Reifungsseite) Zisternenprogression oder Vesikeltransport Gesamtheit = Dictyosomen

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18 (1) Kernmembran. (2) Kernpore. (3) Raues ER. (4) Glattes ER. (5) Ribosom auf dem rauen ER. (6) Proteine, die transportiert werden. (7) Transport-Vesikel. (8) Golgi-Apparat. (9) cis-seite des Golgi-Apparates. (10) trans-seite des Golgi-Apparates. (11) Zisternen des Golgi-Apparates

19 Peroxisomen Durch eine einfache Membran abgegrenzt Spalten Wasserstoff von einem Substrat ab auf Sauerstoff H 2 O 2 Katalase Blattperoxisomen Glyoxysomen Durch eine einfache Membran abgegrenzt Fettabbau, Glyoxylsäurezyklus Speichergewebe fettreicher Samen

20 Begrenzung durch eine einfache Membran: Tonoplast Saures Innenmedium Speicher von Proteinen, Salzen, sekundäre Stoffwechselprodukte (Coffein, Opiate etc.), wasserlosliche Farbstoffe (Anthocyan, Betacyan) Regulation des Turgors Kristalle

21 Erzeugung eines prallen Zustands der Zelle durch den Turgor Speicher für Stoffe, die giftig wirken oder den Stoffwechsel stören könnten: Proteine, organischen Verbindungen und Ionen Schutz vor Tierfraß oder Pilzbefall: Gift- oder Bitterstoffen (z. B. Calciumoxalatkristalle) Einlagerung von Farbstoffen: blau-violett-rote Antho- Betacyane, gelbe Flavone Wachstums- und Bewegungsvorgängen durch osmotische Aufnahme von Wasser Verdauung von Makromolekülen (vgl. Lysosomen bei Tieren) Speicherfunktion: bei den Hülsenfrüchtlern, in den Keimblättern: Vakuolen mit Speicherproteinen Gerbstoffe bei Verwundung: desinfizierende Schicht, bringen Proteine des Zytoplasmas zum Stocken (Wundverschluss)

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24 Zellorganellen in tierischen Zellen Von einer einfachen Biomembran umschlossene Vesikel mit saurem ph-wert Sie enthalten Verdauungsenzyme Werden teilweise im Golgi-Apparat gebildet Funktion: zersetzen Biopolymere in ihre Monomere

25 Genetisches Steuerzentrum Kommandozentrale Enthält Chromosomen mit Genen Oft Form einer Kugel Meist 5 bis 25 µm Durchmesser Homogen, stärker lichtbrechend als das Plasma

26 Kernhülle: 2 ca. 7,5 nm dicke Membranen dazwischen: perinucleärer Raum (10-15 nm) steht mit dem Innenraum des ER in Verbindung Poren (20 bis 100 nm) Kernlamina (Faserschicht aus Proteinen) Karyoplasma: Enzym- und Strukturproteine

27 Chromosomen und Chromatin (Phasenkontrast od. basische Farbstoffe): Euchromatin Heterochromatin Nukleolus: Ein od. mehrere (Nukleoli) Vorstufen der ribosomalen RNA (45 S)

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29 Nucleoli Zellkern, 3-D Modell

30 Porenkomplex Annulus aus 8 Untereinheiten Zentral Granulum Bei erhöhter Transkriptionsrate ist auch die Zahl der Kernporen erhöht (Transkription im Zellkern, die Translation jedoch außerhalb; jedes fertige mrna-molekül muss den Zellkern verlassen)

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35 1: Doppelmembran 2: Äußerer Ring 3: Speichen 4: FG (F=Phenylalanin; G=Glycin)-Geflecht 5: Filamente

36 Passiver Transport Kleine Moleküle bis ca Da (Dalton) können frei durch die Kernpore diffundieren Moleküle von etwa Da benötigen bereits 2 min für die Passage Größere Teilchen mit einem Durchmesser von bis zu zwei nm oder Da können die Kernporen nicht selbständig passieren. Transport von mrna aus dem Zellkern Import von Proteinen Transport von Proteinen in den Zellkern erfolgt nur, wenn das Protein eine Kernlokalisationssequenz besitzt. Außerdem werden bestimmte Transportmoleküle (Importine) benötigt

37 Atomare Masseneinheit 1 12 der Masse eines Atoms des Kohlenstoff- Isotops 12 C Isotop: gleich viele Protonen (gleiche Ordnungszahl), aber verschieden viele Neutronen enthalten Kohlenstoff (C) liegt hauptsächlich in den stabilen Isotopen 12 C und 13 C vor

38 Komplex aus DNA und speziellen Proteinen Interphasekern: Euchromatin: DNA aktiv Heterochromatin: besteht hauptsächlich aus inaktiver DNA Konstitutives Heterochromatin, das nie exprimiert wird Fakultatives Heterochromatin, das manchmal exprimiert wird. Bekannteste Beispiel: Barr- Körperchen, eines der beiden X-Chromosomen in den Zellen weiblicher Säuger. Es ist stillgelegt um die Gendosis eines weiblichen Säugers einem männlichen X,Y-Individuum anzugleichen

39 Chromosomenformwechsel: Selbstständige Elemente in der Transportform während der Teilung (Mitose) Definierte Größe und Form Haplonten: 1 Satz Chromosomen, Diplonten: je 2 identische Chromosomen (homologe Chromo-somen Tri-, tetra-,..polyploid

40 Langer, kurzer Arm primäre Einschnürung (Kinetochor) Ansatzstelle für Spindelfasern Manche: sekundäre Einschnürung; Bildung des Nukleolus; NOR Durch besondere Färbemethoden: Banden

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43 Proteine mit basischen Charakter (Lysin, Arginin) 5 Fraktionen: H1, H2A, H2B, H3, H4 Bilden (+ DNA) Nucleosomen (2x(H2A, H2B, H3, H4) = Core) werden durch H1 zusammengehalten = Chromatosomen

44 Stark unterschiedliche Proteine Oft sauer (glutamin- u. asparaginsäure-reich)

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46 Chromosom in Chromatiden gespalten; rot: Telomeren. In der Mitte setzt das Kinetochor an Die DNA ist in einem sog. Supertwist aufgeschraubt DNA nach Entfernung von H1, das Histon, das die Partikel verklebt Die DNA ist um die Histonpartikel gewunden

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49 Nucleosom H1 DNA

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55 Mitose G 1 = Gap = Lücke S = Synthesephase G 2 = Gap = Lücke G 0 = Arbeitskern

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59 M = Mitose G 1 = Gap = Lücke S = Synthesephase G 2 = Gap = Lücke G 0 = Arbeitskern

60 D = Differenzierung R = Embryonalisierung

61 Mitose (Karyokinese) Chromosomen in 2 identische Längs-hälften gespalten: Chromatiden Aufteilung auf die Tochterkerne Rückbildung des Interphasekerns Kontinuierlich ablaufender Vorgang Pro-, Meta-, Ana- und Telophase

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63 Umwandlung der Chromosomen von der Funktions- in die Transportform Kondensation der Chromosomen Bildung des Spindelapparates (bis zu 100 Mikrotubuli, 2 Arten von Spindelfasern) Auflösung der Kernhülle und Nucleoli

64 Fertigstellung der Spindel Äquatorialplatte Kernhülle und Nucleoli nicht mehr nachweisbar

65 Teilung der Kinetochore Chromatiden wandern zu den Polen Streckung der Spindel

66 Rückwandlung der Chromosomen von der Transport- in die Funktionsform

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69 Endomitose Endoreduplikation Amplifikation Unterreplikation Restitution DNA-Gehalte, die nicht ein Vielfaches von 2 sind

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71 MITOSE Diploid 4C n=2 MEIOSE Diploid 4C n=2 Reifeteilung I 2C Reifeteilung II Synthese Diploid 4C n=2 2C n=1

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