Zellluläre Biochemie

• Speichern Informationen in Form von DNA
• Verwenden Replikation basierend auf Matritzen für die Genomverdopplung
• Transkribieren DNA zu RNA und transltatieren diese RNA weiter zu Proteinen
• Verwenden Proteine für die meisten Funktionen
• Verwenden ähnliche "building blocks" um ihre Biomelküle aufzubauen
• Brauchen freie Energie um zu überleben und lokale Ordnung herzustellen
• Werden von semipermeablen Membranen umgeben

Laut dieser Theorie waren die proeukarytoischen Zellen räuberische Zellen welche Bakterienzellen aufgenommen haben. Die Phagozytose anderer Prokaryoten erhöht den horizontale Gentransfer und kann damit ein evulotinonärer Vorteil sein. Dafür benötigten sie ein flexible Membran, sowie ein aktiv bewegliches Zytoskellet. Um das eigene Erbmaterial bei der Aufnahme eines fremden Bakteriums zu schützen, war auch eine Art Nukleus von Vorteil. Diese Proeukaryoten waren vermutlich anaerob, auf der frühen Erde gab es nun jedoch vermehrt Sauerstoff, sodass die Aufnahme von aeroben Bakterien einen Vorteil darstellt. Dabei wurden die aeroben Bakterien bei der Aufnahme nicht zerstört sondern, lebten als ein Symbiont im Zellinneren weiter. Diese entwicklten sich dann im Laufe der Evulotion zu den heutigen Mitochondrien. Einige dieser eukaryotischen Zellen nahmen zusätzlich noch photosynthetische Prokaryoten auf, die heutigen Chloroplasten.

In einem 2020 veroeffentlichten Paper wurde das sog. E3 Modell (entangle-engulf-endogenize) postuliert. Hiebei wird auf Grund der Struktur von Asgaard Archea (vermutlich aehnlich zu LAECA) ein zunaechst symbiotisches Leben von Archeae und Bakterium vorgeschlagen, waehrend sich Zellkern und anderen Eigenschaften von heutige Eukaryoten erst spaeter entwickelt haben.

LUCA: last universal common ancestor

LAECA: last archeo-eukaryotic common ancestor

LECA: last eukaryotic common ancestor

Mycoplasma genitalium besitzt das kleinste bekannte genom mit 580kb bzw. 525 Genen. Wie viele dieser Gene werden für das Leben benötigt? Das JCVI hat versucht basierend auf rationalem Design nicht lebenswichtige Gene auszunocken. Dieser Versuch ist jedoch fehlgeschlagen. Vor diesem Hintergrund wurde anschließend eine stochastische/randomisierte Methode mit Hilfe von Transposonmutagenese durchgeführt. Hierbei konnte ein noch kleineres Genom von 531kb hersgestellt werden also ca. 10% kleiner als M. genitalium. Nun konnten die Gene anhand ihrer Funktion beschrieben werden. Dabei konnten jedoch immernoch ca. 17% der Gene keine spezifische biologische Funktion zugeordnet werden. Dies könnte Scavenger Enzyme sein. Der Stoffwechsel der Zelle ist suboptimal und bildet Nebenprodukte die toxisch sein können. Diese Enzyme können diese Nebenprodukte inaktivieren, damit sie der Zelle nicht schaden, also Schutzmechanismen. Durch Optimierung der Stoffwechselwege könnte dann noch ein einfacherer Organismus gebaut werden.

Bestandteile:

• Hydrophober Schwanz/Schwänze
• Hydrophiler Kopf, besteht aus Glycerol, Phosphat und Choline (siehe Bild)

Cholersterol moduliert die Membranfluidität. Bei physiologischen Temperaturen verrringert es die Fluidität in dem sich das hydrophobe Colesterol in die Lipiddoppelschicht einlagert. Dadurch werden Fettsäureketten in ihrer Mobilität beschränkt, wodurch die Durchlässigkeit der Membran verringert wird, da sich bei hoher Mobilität sonst stochastisch kleine Wasserkanäle oder ähnliches in der Membran bilden können.

Mizelle: Phospho-Lipid Moleküle mit nur einem Schwanz können sich energetsich günstig als Kugel anordnen, wobei der hydrophile Kopf nach außen zeigt und der hydrophobe Schwanz nach innen, z.B Fettröphen im Zellinneren.

Lipid-Doppelschicht: Phopholipid Moleküle mit zwei Schwänzen bilden Lipid-Doppelschichten aus. Diese besitzten jedoch an den Rändern hydrophobe Bereiche die Wasser ausgesetzt sind. Deshellb runden sich die Ränder ab, obwohl dies energetisch ungünstig ist, ist dies weniger ungünstig als der Kontakt mit Wasser.

Plastizität, ggf. unterschiedliche Membranfluidität. Außerdem unterschiedliche Membranstängige Enzyme, z.B Transporte und Kanäle. Die Membran kann auch die Assemblierung von Proteinen beinflussen durch sog. Raft Domains. Heterogene Membranzusammensetzungen können als auch Zellsignale dienen, z.B für die Apoptose.