die Zelle/Optometrie

kornförmige Zelle, die von einer Doppelmembran umgeben ist

- äussere Membran grenzt Zytosol ab (Kanaälre für Durchlass von Molekülen)

- innere Membran bildet Cristae/ grosse Einfalzungen (= mehr Reaktionen)

   in Cristae befinden sich Enzyme für die ATP-Produktion (Zellatmung)

- Matrix = Raum innerhalb der Cristae 

Enzyme für Fettsäurenabbau und Zitratzyklus

ADP wird zu ATP

Ribsosomen und Mitochondriale DNA und RNA befinden sich da

- Intermembranraum liegt zwischen äusserer und innerer Membran

= Kraftwerke der Zelle, Energieform ATP

- universelle Energieträger

- vermehren sich durch Teilung (variabel und bei Bedarf)

bei der Teilung bleiben Kompartimente der Matrix wie auch der Intermembranraum getrennt

- Atmungskette (oxidative Phoporylierung)

- 2/3 der Proteine, Enzymem Ribosomen, mRNA und tRNA sind hier gelagert

Adenosintriphosphat

- gibt Energie ab und wird zu Adenosindiphosphat

- ADP kann Phosphatteilchen wieder aufnehmen und wird zu ATP

- ADP + P + Energie = ATP

- schnell verfügbar, wird permanent verbraucht und nachgebildet, zelle hat über 1 Milliarde ATP-Moleküle, Lebensdauer weniger als 1 Minute

1) Glykolyse - Nährstoffe verbrennen für Energiegewinnung (Traubenzucker)

2) oxidative Phopholysierung/Decarbonisierung - Zugabe von Sauerstoff für Energiefreisetzung

3) Citratzyklu/Krebszyklus - Abbau von Stoffen durch aktivierte Essigsäure

4) Atumungskette - Bildung von 24 ATP's

- Doppelmembran aus 2 Lipiddoppelschichten, äussere mit rER verbunden

- Kerporen (3000-4000)

werden durch Proteine gebildet

regulieren Stoffaustausch zwischen Zytoplasma und Zytoskelett

Grosse Proteine können die Poren nicht frei passieren -> aktiver Transportvorgang

- genetisches Material (DNA) eingebettet (Erbgut der Zelle), Reziplikation und Transkription der DNS

- Informations und Steuerzentrum der Zelle

- umgeben vom rER

Nucleoli/Nucleolus

- bildet Untereinheit der Ribosomen (Ort der tRNA-Synthese)

- kugelförmiger Körper ohne Membranbegrenzung

- Gruppe von Proteinen, DNA und RNA eingebettet

Chromatin = Material aus denen Chromosomen bestehen

Chromosomen = in ihnen ist das Erbgut gespeichert

Chromatid = beide Armen des Chromosoms, welche über das Zentromer zusammengehalten werden

- genetischer Code, Organisationsform der DNA

- Übertragung der Information für die Proteinbiosynthese

- jedes einzelne Chromosom besteht aus einem DNA-Molekül das mit Proteinen verdrillt ist

- X oder Y Darstellung gilt nur während der Zellteilung (zum Ablesen), normalerweise sind si dekondensiert

- 1 Chromosmensatz besteht aus 46 Chromosomen

- identische Verdoppelung der genetischen Information bei der Zellteilung

- besteht aus 2 Zentriolen (zylindrische Struktur, aus Mikrotubuli aufgebaut, stehen rechtwinklig zueinander)

- befindet sich in der Nähe des Zellkerns

- während Zellteilung orgnisieren sie die Mitosespindel

- während Zellteilung verdoppeln sie sich, damit ich auch nachfolgende Zellgenerationen teilen können

Genom

- vollständige genetische Informationen der Menschen

- 30 000 bis 40 000 Informationseinheiten (Gene)

- Genom besteht aus mehreren, bis zahlreiche strangförmige Chromosomen (menschliche Körperzellen besitzen 23 Paare, also 46 Chromosomen)

Desoxyribonukleinsäure

- Die DNS ist in Form einer Doppelhelix organisiert

- ist ein Polymer aus verschiedenen Bausteinen/Nukleotiden

besteht aus Phosphat-Rest, Zucker (Desoxyribose), und eine der vier Basen/Aminosäuren

Adenin-Thymin

Guanin-Cytosin

- 

- sie ist abhängig von Gen und genetischem Code

- Genexpression besteht aus Transkription, Translation und Regulationsmechanismen

Transkription) Abdruck des Gens - mRNA ins Ribosom

Translation) mRNA wird abgelesenund Aminosäuren in verschlüsselter Reihenfolge zu einem Protein zusammengesetzt

- Information/Rezept für den Aufbau von Eiweiss

- 4 verschiedene Nukleotide bestimmen den Code 

4^3 Kombinationsmöglichkeiten = 64

für viele Aminosäuren gibt es mehrere verschiedene Codierungen

- jeweils 3 Nukleinbasen (Triplet/Codon) verschlüsseln eine Aminosäure

20 proteinogene Aminosäuren = 61 Mögliche Proteinrezepte

3 Triplets dienen als Start- oder Stopp-Codon

- im Zellkern wird der DNS-Doppelstrang entwickelt durch das Enzym RNS-Polymerase

- nun liest dieses Enzym die Base am Strang ab und knüpft währenddessen einen komplementären Strang aus RNA-Basen = mRNA

Adenin-Uracil/ Thymin-Adenin/ Guanin-Cytosin/ Cytosin-Guanin

- mRNA Strang löst sich und DNA geht in ursprüngliche Form zurück

- mRNA ist noch unreif -> nicht für Proteine codierende Stücke (Introns) werden herausgeschnitten und entstandene Bruchstücke wieder zusammengefügt (Spleissen)

- jetzt verlässt Reife mRNA den Zellkern und gelangt ins Zytoplasma

- mRNA geht zu Ribosomen im Zytoplasma

- Codons der mRNA werden in Aminosäuren und damit in Proteine übersetzt (Codon-Sonne)

- tRNA ist Bindeglied zwischen mRNA-Codon und Aminosäure

- Ribosom bringt tRNA und mRNA in Kontakt, indem es mRNA abliest

- jedes passende tRNA bindet samt ihrer Aminosäure Peptidbindungen (Aminosäuren werden aneinander geknüpft, Start-Codon AUG/Methonin und Stopp-Codon UAG, UGA, UAA)

- für mehr Stabilität werden Proteine gefaltet - komplexe Proteine

- wenn nötig wird das Protein noch nachbearbeitet

- das fertige Protein bleibt in der Zelle oder geht via Exozytose weiter

- Mitose = Kernteilung (es entstehen 2 identische Tochterzellen), somatische Zelle = Körperzellen bilden unseren Körper

- Meiose = Reproduktionsteilung/Reduktionsteilung (Chromosomenzahl im Zellkern wird halbier, wenn Zellen fusionieren gehen Angaben in fusionierte Zelle über), Keimzellen = Gameten

Zellteilung besteht aus 2 Phasen

1) Interphase (Vorbereitung)

2) M-Phase (Aufteilung)

auf M-Phase kann erneut eine Interphase folgen, oder Zelle geht in Ruhestand (G0-Phase)

Interphase (Vorbereitungsphase)

- G1-Phase: wachsen der Zelle (Zytoplasma und Zellorganellen vermehren sich, weitere Proteine produzieren für Mitosespimdel, Replikation des Zentrosoms)

- S-Phase: Replikation/Verdoppelung der DNS durch RNA-Polymerase (aus 1 Chromatid werden 2 identische Chromatide, die über das Zentromer verbunden sind)

- G2-Phase: Prüfung ob die DNA-Replikation fehlerfrei war

M-Phase

- Prophase: Chromsomen kondensieren und werden dadurch sichtbar, Mitosespindel bildet sich, gleichmässige Verteilung der Chromatiden

- Metaphase: Kernmembran ist vollständig aufgelöst, Mitosespindel vollständig gebildet (Ende dieser Phase, wenn alle Chromatide so ausgerichtet sind, dass Zentromere parallel zur Äquotorialebene verlaufen)

- Anaphase: Spindelfasern verkürzen sich und ziehen Chromatide zu Polen (gleichmässige Aufteilung)

- Tlophase: Mitosespindel zerfällt, Chromatide des jeweiligen Pols bilden Kernmembran (dekondensieren), Komplette Druchtrennung des Zytoplasmas (Zytokinese)

- voneinander getrennte Räume gewährleisten die interne Gliederung der Zelle 

- Umschliessung der Zelle

- bildet die Kernmembran

- unterschiedliche Mikroumgebung -> Arbeitsteilung in der Zelle möglich (Zellorganellen)

- unterschiedliche Reaktionsräume = mehr Stoffwechselreaktionen möglich

- Differenzierung und Leistungssteigerung

- Phospholipide haben einen hydrophilen Kopf mit einem hydrophoben Schwanz

- diese werden durch nichtkovalente Wechselwirkungen zusammengehalten

- zylinderförmige amphiphile (beides liebend) Phospholipidemoleküle bilden in wässrigen Lösungen Doppelschichten

- die Membran ist ca 5-10nm dünn

- alle Lipide (Phopholipide, Cholesterin, Glykolipide) sind amphiphil

- Fluidität ist das Fliessverhalten der Lipid-Doppelmembran

- ist eine der wichtigsten Membran-Eigenschaften und für viele Funktionen entscheidend - Lipidmoleküle innerhalb der Membran sind sehr beweglich (Rotation, Flexion, laterale Diffusion) -> dies macht die membran semipermeabel (bspw. für Alkohol, Harnstoffe, Kohlenstoff)

- die Phopholipide haben einen Einfluss auf die Signalverarbeitung

- die Lipidzusammensetzung ist immer verschieden und nicht symmetrisch

- unterschiedliche Zellen haben unterschiedliche Phopholipide und unterschiedliche Mengen

- erhöht die Stabilität - verhindert die Beweglichkeit der hydrophoben Schwänze, hat aber kein Einflusa auf die Fluidität

- verstärken die Barriereeigenschaft (Permeabilitätsbarriere)

- Stofftransport zusammen mit Proteinen

- zuckerhaltige Lipide

- sind sehr unterschiedlich verteilt in der Membran

- nur in der äusseren Lipidschicht zu finden

- sind für Wechselwirkungen er Zelle mit ihrer Umgebung notwendig

- Verleihen den Membranen ihre charakteristische Form

- übernehemen wichtige physiologische Aufgaben

- sind immer anders in Struktur und Einlagerungsweise:

     - Ionenkanäle, Transporter, Transmembranrezeptoren, Zelladhäsionsmoleküle, Enzyme, Erkennungsmoleküle

integrale Transmembranproteine

- durchqueren beide der Lipid-Doppelschichten

periphere Membranproteine

- membranständig

- in der Lipid-Doppelschicht verankert, aber durchqueren sie nicht

- sind nur auf einer Seite der Membran lokalisiert

- integral

- befördert bestimmte Ionen durch die Zellmembran hindurch

- integral

- befördert bestimmte Stoffe durch die Membran mithilfe Gestaltsänderung

- bspw. Aminosäuren für neue Proteinbildungen in die Zelle hinein

- integral

- erkennt spezifische Liganden und löst Änderungen der Zelle aus

- bspw. Zelle wird wasserdurchlässiger

- integral oder peripher

- katalysiert Reaktionen gegen die aktive Seite (in oder ausserhalb der Zelle)

im Normalfall wird das Lactat aus der Milch beim Enzym gespalten, bei Laktoseintoleranz wird das Molekül nicht gespalten

- integral oder peripher

- verankern sich (teils auch mit Nachbarzellen) und sorgen für Stabilität und Gestalt

- kein Stoffransport!

- integral oder peripher

- unterscheiden ihre Zellen zu Zellen von anderen Menschen

Ausnahme bei eineiigen Zwillingen

- passive Tranportprozesse benötigen keine Energie. Ihre treibende Kraft ist das Konzentrationsgefälle

- freie Diffusion: von hoher Energieseite auf niedrige Energieseite ohne Hilfe, nur für lipophile und kleine unpolare Molkeüle möglich

- erleichterte Diffusion: ist schneller als freie Diffusion, auch von hoher Energieseite auf niedrige Energieseite, aber mithilfe von Ionenkanälen und Transportproteinen

- Osmose: einseitig gerichteter Diffusionsvorgang (Wasser geht durch, Zucker nicht)

- Filtration

- aktive Transportprozesse benötigen Energie, da sie immer gegen einen Konzentrationsgradienten oder gegen einen elektrischen Gradienten verlaufen

Substanzen werden mit speziellen Transportmechanismen weitergeleitet, die unter Energieverbrauch funktionieren

- Primär-Aktiver Transport: Energie wird direkt durch ATP-Spaltung gewonnen (bspw. Natrium-Kalium ATPase)

- sekundär-aktiver Transport: Energie wird indirekt verbraucht (nutzt einnen elektrischen/chemischen Gradienten welcher auf ATP basiert, als Motor ein anderes zu tranportieren)

- alle sind Transportprozesse

- Uniport: Transport von einem Molekül in eine Richtung

- Symport: Transport von mind. 2 Molekülen in die gleiche Richtung

- Antiport: mind. 2 Moleküle werden gegeneinander ausgetauscht

- Endozytose: Einstülpungsvorgang der Plasmamembran und anschliessendes Abschnüren des Endozytose-Vesikels (Endosom)

Phagozytose = Zell-Fressen, nehmen grosse Partikel in grossen Vesikeln auf

Pinozytose = Zell-Trinken, nehmen Flüssigkeiten und gelöste Stoff mit kleinen Vesikeln auf

(Zellen können dabei Moleküle, Zelltrümmer und ganze Zellen aufnehmen)

häufig dient Rezeprot als Startsignal = rezeptorvermittelte Exozytose

- Endozytose: Ausschleusen, das Exosom verschmilzt mit der Zellemembran und gibt den Stoff frei

Stoff werden in der Zelle gebildet oder sind unverdauliche Überreste aus der Zellverdauung

hüfig dient ein Rezeptor als Startsignal = rezeptorvermitellte Exozytose

- Transzytose: Kombination aus Endozytose und Exozytose

Transport von extrazellulrem Material durch die Zelle hindurch

Vesikel werden an Nachbarzelle oder in extrazellulären Raum transportiert, Inhalt bleibt dabei unverändert

A) freie Diffusion

B) passiver Transport (Kanalprotein)

C) sekundär-aktiver Transport

D) primär-aktiver Transport (Ionenkanal)

E) passiver Transport (Transportprotein)

F) Endozytose

G) Exozytose