Bio

Zellbiologie

Zellbiologie


M. S.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Zellbiologie auf Universitätsniveau. Sie behandeln zentrale Themen wie die Struktur und Funktion von Zellen, einschließlich Organellen wie dem Zellkern, Mitochondrien, und dem Endoplasmatischen Retikulum. Die Karteikarten vertiefen sich in die Unterschiede zwischen pflanzlichen und tierischen Zellen, die Rolle von DNA, RNA und Proteinen, sowie die Prozesse der Zellatmung und Energiegewinnung. Besonders nützlich sind sie für Studierende der Biologie, die ein fundiertes Verständnis der zellulären Mechanismen und deren Bedeutung für lebende Organismen erlangen möchten.
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Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
26.02.2015 / 19.03.2025

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Wie läuft die PBS ab?

PBS lässt sich in 2 Phasen einteilen: Transkription (Im Zellkern), d.h. die Übersetzung der DNA-Sequenz in RNA und die Translation (im Cytoplasma), d.h. die Übersetzung der mRNA Nucleotidsequenz in AS-Sequenzen eines Proteins.

 

Was genau geschieht während der Transkription?

Transkription: 1) RNA-Polymerase katalysiert die Transkription                                                                                     2) RNA-Polymerase bindet an Promotorsequenz auf DNA und beginnt in 5'-->3'-Richtung mit der Transkription               3) RNA-Polymerase gleitet DNA entlang, dabei wird die Doppelhelix entwunden                                                           4) Nur 1 Strang wird transkribiert --> codogener Strang                                                                                             5) RNA-Nucleotide lagern sich nach Basenpaarungsprinzip an Basen des DNA-Matritzenstrangs --> RNA-Polymerase       verknüpft sie zu einem Molekül                                                                                                                           6) Terminatorsequenz zeigt Ende des Moleküls --> mRNA wird freigesetzt und gelangt durch Kernporen aus dem               Zellkern                            

Was geschieht während der Translation?

Translation: 1) Ribosom besteht aus 2 Untereinheiten welche getrennt sind wenn dieses inaktiv ist                                                 2) Zur Aktivierung des Ribosoms nimmt mRNA mit kleiner Untereinheit Kontakt auf; tRNA lagert sich an                           große Untereinheit und ein funktionsfähiges Ribosom entsteht                                                                                3) Passende AS lagern sich an tRNA mit entsprechendem Codon; Ribosomen haben 2 Bindungssellen                             für tRNA so werden je 2 AS von 2 tRNA verknüpft                                                                                                 4) mRNA und Ribosom gleiten 3 Basen weiter und nächstes Codon wird mit passender tRNA und ihrem                           Anticodon gepaart so entsteht eine Polypeptidkette mit genau festgelegter AS-Sequenz                                         5) tRNA-Moleküle die AS abgeben haben werden wieder frei und können neue AS aufnehmen                                      6) Stoppcodon beendet Translation --> Polypeptid und tRNA verlassen Ribosom --> Ribosom zerfällt in                             2 UE

Was können Sie über die tRNA sagen?

bringt AS entsprechend Codonfolge auf mRNA zum Ribosom; 70-80 streckenweise gepaarte Nucleotide --> Kleeblattähnliche Form; Anticodon --> Triplett komplementär zum Codon auf mRNA-Strang; Synthetasen (Enzyme): 2 Spezifische Bindungsstellen eine für AS und eine für tRNA --> Zuordnung der jeweils richtigen AS

Was sind Viren?

Viren bestehen aus Erbsubstanz (DNA/RNA) und einer Proteinhülle die die Erbsubstanz umgibt.

Vorgehen: Bsp. Bakteriophage, 1)nach dem sie sich an die Bakterie angelagert hat injiziert sie die virale DNA                  2) Die Bakterie produziert jetzt aufgrund der eingebauten viralen DNA neue Virenbestandteile                                           3) Die Zelle platzt schließlich und neue Viren werden frei --> lytischer Zyklus; es kann jedoch auch sein, dass die Bakterie erst eine Zeit im lysogenen Zyklus verharrt d.h. sie pflanzt sich fort wobei alle nachkommen ebenfalls die virale DNA haben aber sie produziert noch keine Virenbestandteile

Geben Sie Beispiele für Viren.

Beim Menschen, bei Tieren und bei Pflanzen.

Mensch: Polio, HIV, Masern, Mumps, Röteln, Ebola, Schnupfen, Meningitis, Enzephalitis, Herpes, Hepatitis C und B, Pocken, Dengue, Sars, Grippe

Tiere: Maul- und Klauenseuche, BSE ,Vogel- und Schweinegrippe, Afrikanische Pferdepest, Klassische Schweinepest, Pest der kleinen Wiederkäuer, Rinderpest, Vesikuläre Schweinekrankheit

Pflanzen: Tabakmosaikvirus, Gurkenmosaikvirus, Tomatenmosaikvirus, Kartoffelviruskrankheit

Was sind Prokaryoten?  

Zu den Prokaryoten gehören die Archae (z.B. in Black-Smokern), Cyanobakterien (Blaualgen) und die "echten Bakterien".

Allgemein:

  • einfacher, unkompartimentierter Aufbau der Zellen (keine Zellorganellen, kein echter Zellkern)
  • meist realtiv klein
  • Ringchromosom und Plasmide, besitzen einfache Genome
  • mehrschichtige Zellwand
  • alle Zellbestandteile befinden sich frei im Cytoplasma

Alle grundlegenden Stoffwechselvorgänge und Ernährungsformen entwickleten sich bereits bei den Prokaryoten; extrem vielfältige Physiologie

Was sind Archaea und Cyanobakterien?

Archaea: meistens anaerober Lebensstil; gewinnen Energie z.B. durch Methanbildung; Zellwand entweder aus Proteinen oder KH; auch Membran anders als bei echten Bakterien

Cyanobakterien: einzellige in Kolonien oder Fäden vereinigte Pflanzen; vermehren sich durch Spaltung; blaues Aussehen ist Folge des Farbstoffs der ihr Chlorophyll überdeckt; wichtige Bestandteile des Planktons (frei im Wasser treibende Organismen; meist in sonnendurchfluteter oberster Wasserschicht); einige bilden unter bestimmten klimatischen Bedingungen Toxine; andere dienen menschl. Ernärhung z.B. Oscillatoria in wenig sauberem Wasser

Was sind die "echten Bakterien"?

einfachst gebaute Zelltypen; Vermehrung durch Teilung; Zellwand aus Murein (KH-Kette mit Peptidkette vernetzt); meist heterotroph und auf Feuchtigkeit angewiesen; wichtige Destruenten; oft in Symbiose; ohne Bakterien würde gesamtes heutiges ÖKS innert kurzer Zeit zusammenbrechen

Bakterien als Krankheitserreger: Treponema pallidum (Erreger Syphillis), Borrelia burgdorferi (Erreger Borreliose), Mycoplasma pneumoniae (Lungenentzündung Menschen), Salmonella (Lebensmittelvergiftung), Lepra, Cholera, Blutvergiftung; etwa die Hälfte aller Krankheiten beim Menschen durch Bakterien verursacht, viele durch deren Toxine.

Welche wichtige Rolle spielen Bakterien?

  • Hälfte heutiger Antibiotika von Bodenbakterien der Gattung Streptomyces (diese bilden Stoffe gg. andere Mikroben); einige Antibiotika wirken gegen Mureinsynthese, Zellwand von krankheiterregenden Prokaryoten wird dadurch löchrig, gleichzeitg werden unsere eukaryotischen Zellen nicht geschädigt, Darmsymbionten (E. Coli)sterben manchmal --> große Probleme durch resistene Keime (sorgloser Umgang, Tierhaltung, überhasteter Gebrauch) --> Bakterien können ihre Plasmide (mobile DNA-Elemente) mit Resistenzgenen über alle Artgrenzen weitergeben
  • Abwasseraufbereitung
  • Umwandlung von Milch in Joghurt
  • Käseproduktion
  • Aceton und Butanol Produktion
  • Vitaminproduktion
  • kontaminierte Böden entgfiten

Was sind Eukaryoten?

  • Alle Lebwesen die nicht zu den Prokaryoten gehören --> Pflanzen, Pilze, Tiere
  • können ein- oder mehrzellig sein
  • Gliederung in verschiedene Zellkompartimente mit spezialisierten Aufgaben macht Zelltypus effizienter

Allg.:

  • Zellen mit echtem Zellkern (Kern ist von einer Doppelmembran mit Kernporen umschlossen)
  • DNA mit Histonen assoziert (Proteine)
  • durch verschiedene Zellorganellen stark gegliederte Zelle
  • Organellen lassen sich einteilen in 3 Klassen: mit doppelter Membran; mit einfacher Membran; ohne Membran

Was ist die Cytoplasmatische Matrix?

  • Grundmasse in der verschiedene Organellen eingelagert sind
  • besteht aus Wasser (70-90%), Proteinen, Ionen, löslichen KH und freien Nukleinsäuren
  • plastische Verformbarkeit, Kontraktilität (kann sich zusammenziehen), kann schrumpfen und qullen und Sol/Gel - Transformationen durchführen --> Eigenschaften beruhen auf Wechselwirkungen mit Cytoskelettelementen

Was ist die Zelluläre Membran?

  • besteht aus Doppelschicht polarer Lipide --> Skelett
  • im Skelett eingelagert befinden sich Proteine mit verschiedensten Funktionen
  • Funktionen: Abgrenzung von Räumen; Stoffaustausch; Erkennung von eigenen oder fremden Stoffen/Zellen und Molekülen, z.B. Botenstoffen
  • Aufbau von Potentialen (z.B. Nervenzellen)
  • Einbau wichtige Stoffwechselenzyme, Transport- und Porenproteine

Welche Organellen mit doppelter Membran gibt es? Was sind deren Eigenschaften?

Zellkern:

  • äußere und innere Membran mit Poren die Makromoleküle durchlassen
  • Inneres: wirres Fadengemisch --> Chromatin, besteht aus teilweise entspiralisierten Chromosomen, hauptsächlich DNA und assoziierte Histone
  • meist 2 Nukleoli aus RNA --> Kernkörperchen welche der Ribosomenherstellung dienen

Mitochondrien:

  • in pflanzl. und tier. Zellen
  • Kraftwerke der Zellen --> enthalten Enzyme welche Abbau von energiereichen zu energiearmen Stoffen bewerkstelligen --> Zellatmung --> stellen Energie für Organismus bereit
  • äußere Membran glatt; innere Membran mit Einstülpungen zur Oberflächenverrößerung (mehr Stoffwechsel)
  • haben DNA und können sich selbst mittels Teilung vermehren

Plastiden: kommen nur in Pflanzen vor; enthalten eigene DNA und Ribosomen; aus Proplastid (Vorstufe) differnzieren                     sich:

  • Chloroplast: grün; Ort der FS: Produktion energiereicher organ. Verb. (Zucker C6H12O6) aus Sonnenlicht, CO2 und Wasser dabei wird O2 freigesetzt; enthalten gr. Farbstoff Chlorophyll, Enzyme und andere Moleküle; in niederen Pflanzen vielgestaltig (schrauben-, stern-, kugel-, stäbchen-, gitterförmig) in höheren immer linsemförmig; können sich z.B. in Kartoffeln wieder bilden wenn diese in der Sonne liegen
  • Chromoplast: Farbstoffspeicher; verleihen mit ihren hauptsächlich roten und gelben Pigmenten Blüten und Früchten die Farbe; enthalten Karotinoide
  • Amyloplasten: farblose Plastiden; hauptsächlich in Knollen und Wurzeln wo sie Stärke speichern, z.B. in Karoffeln bilden sie Stärkekörner
  • Leukoplast: KH-Speicher; bilden sich aus Proplastid wenn kein Licht vorhanden ist; DNA und RNA wird durch KH Einlagerung zerstört

Welche Organellen mit einfacher Membran gibt es? Was sind ihre Eigenschaften?

Endoplasmatisches Retikulum: dient als intrazelluläres Transportsystem; differenziert Mebranen und produziert versch.                                                   Vesikel; wird der Form nach unterteilt in:

  • sER: glatt, enthält keine Ribosomen, produziert z.B. ätherische Öle
  • rER: rauhes Aussehen Folge von Ribosomen, sie dienen der PBS

Golgi-Apparat:

  • Gesamtheit aller Dictyosomen; Stapel von Flachen membranumgrenzten Räumen
  • Fertigstellung von Proteinen bei Pflanzen auch Polysaccharide
  • anschließend Transport in andere Zellorganellen oder zur Zelloberfläche

Lysosomen:

  • Vakuolen gefüllt mit abbauenden Enzymen --> intrazelluläre Verdauung und Autolyse (Selbstauflösung)
  • Bildung im Golgi-Apparat

Vakuolen:

  • in Tierzellen sehr klein in Pflanzenzellen sehr groß
  • membranumschlossene, flüssigkeitsgefüllte Räume
  • Speicherung von Stoffen zur späteren Verwendung oder Entsorgung von schädlichem Material

Welche Organellen ohne Membran gibt es? Was sind ihre Eigenschaften?

Organellen ohne Membran entstehen durch Zusammenlagerung aus ihren molekularen Bausteinen.

Ribosomen: 

  • bestehen aus RNA und Proteinen
  • maßgeblich an PBS beteiligt
  • setzten sich aus 2 UE zusammen die sich um einen mRNA-Strang zusammensetzen
  • setzen AS gemäß Code der mRNA zu einer Polypeptidkette zusammen
  • 2 Bindungstellen für mRNA und tRNA

Cytoskelett:

  • stützende Struktur, an Bewegungen innerhalb der Zelle beteiligt
  • besteht aus versch. Elementen: Miktrotubuli und -filamente können je nach Bedarf zusammengebaut, zerlegt und an einen anderen Ort transportiert werden
  • Formveränderungen, z.B. Kriechbewegungen der Amöben
  • Mikrotubuli: gerade, röhrenförmige Stäbe, Bauelemente des Kernspindelapp., der Cilien und Flagellen
  • Mikrofilamente: Aktinfilamente, verankern Cytoskelett in Zellmembran

Centriolen:

  • meistens 2 pro Zelle
  • bauen Spindelapp. auf
  • Vermehrung durch Zusammenlagerung

Welche Verbindungen zw. Zellen gibt es?

 

Plasmodesmen:

  • Poren zw. Pflanzenzellen mit Cytoplasma durchzogen, enthalten oft Kanäle des ER
  • machen Kontakt zw. versch. Zellen möglich

Verknüpfung tier. Zellmembranen:

  • durch Kanäle und bestimmte Proteine die die Zellen zusammenhalten (Kollagene, Desmosomen)

Bau eines Virus?

  • keine Zellen und haben keinen eigenen Stoffwechsel
  • besteht aus Proteinaußenwand und kann etnweder RNA oder DNA enthalten
  • Bakteriphagen sind Viren die ausschließlich Bakterien befallen
  • Größe: ca 10-30 nm

Sind Viren Lebenwesen?

  • keine richtigen Lebwesen
  • keinen eigenene Stoffwechsel oder eigene Fähigkeit zur Reproduktion
  • Reproduktion erfolgt ausscließlich über Befall von Wirtszellen

Was ist AIDS? Was genau ist der AIDS-Test?

  • Acquired Immune Deficiency Syndrome --> Mensch und Affen
  • Auslöser ist Infektion mit Human Immunodeficiency Virus
  • HIV greift körpereigene Immnunzellen an --> Schwächung des Immunsystems --> Mensch stirbt nicht an HIV sondern mehreren anderen Krankehiten welche das Immunsystem nicht mehr bekämpfen kann
  • HIV wird durch den Austausch von Körperflüssigkeiten übertragen

Körperflüssigkeiten, die HIV enthalten können, sind

  • Blut
  • Samenflüssigkeit
  • Scheidenflüssigkeit
  • Flüssigkeitsfilm auf Schleimhäuten (z.B. Penisschleimhäute, Darmschleimhaut, Scheidenschleimhaut)
  • Muttermilch

Eintrittspforten, über die HIV in den Körper eindringen kann, sind

  • Schleimhäute, das heißt Darmschleimhaut, Vaginalschleimhaut und Schleimhäute des Penis
  • blutende Wunden und entzündete Hautflächen

AIDS-Test: Bastiert auf Nachweis von Antikörpern zur Markierung von HIV. Ein Nachweis dieser liefert ein HIV positives Testergebnis.

Bekmäpfungsmöglichkeiten heute? Probleme?

  • Kondome
  • Aufklärung
  • in Verbindung mit anderen Geschlechtskrankheiten wie z.B: Syphilis wird die HIV-ÜBertragung während GV wahrscheinlicher
  • viele Entwicklungsländer haben Populationen in welchen Geschlechtskrankheiten weit verbreitet sind, die Individuuen sind sich dessen oftmals nicht bewusst

Unterschiede Prokaryoten -  Eukaryoten?

Prokaryoten:

  • einfacher unkompartimentierter Aufabau
  • emhrschichtige Zellwand und/oder Membran
  • keinen Nukleus in welchem Erbmaterial aufbewahrt wird
  • Ringchromosome und Plasmide
  • Unterteilung in 3 Kategorien: Archaea (anaerob lebende Organismen die Energie z.B. durch Methanbildung gewinnen); Cyanobakterien (einzellige, mehrzellige oder zu Fäden vereinigte Pflanzen, Vermehrung durch Spaltung, FS --> Plankton, einige können unter best. klimatischen Veränderungen giftige Substanzen bilden); Echte Bakterien (einfachst gebaute Zelltypen, Vermehrung durch Teilung, Zellwand oft aus Murein, heterothroph nur selten autotroph)

Eukaryoten:

  • komplexer kompartimentierter Aufbau
  • Nukleus vorhanden, Aufbewahrungsort des genetischen Erbmaterials
  • Cytoskellet 
  • können Gewebe bilden

Wozu dienen Mitochondrien?

  • doppelte Membran --> Endosymbiontentheorie
  • primär für Zellatmung verantwortlich --> Kraftwerke der Zellen
  • Zellatmung: Kohlenhydrate und Lipide werden mit Einbindung von Sauerstoff in ATP umgewandelt; ATP oder Adenosintriphosphat ist der in fast alle Zellen verwendete Energielieferant

 

Wozu Plastiden? Wo kommen diese vor?

  • Zellorganellen der Pflanzen und Algen
  • nur in eukaryotischen Zellen die FS betreiben
  • Äquivalent der Mitochondrien in Tierzellen
  • auch Chlorplasten genannt
  • Chlorplasten sind Ort der FS und haben wie Mitochondrien eine Doppelmembran
  • aus dem Proplastid differenzieren sich:

Was besagt die Endosymbiontentheorie?

  • größere organellenfreie Prokarytoen haben kleinere bakterienähnliche Organismen als Beute in die Zelle aufgenommen
  • wurden nicht verdaut sondern lebten im Cytoplasma der Wirtszelle weiter
  • Verhältnis zwischen den Zellen entwicklete sich weiter zu einer Symbiose
  • es entstand ein neue Organismus der nicht mehr getrennt werden konnte
  • Vorläufer der Mitochondrien: Prokaryoten welche aus oragnischer Nahrung mithilfe von Sauerstoff Energie gewinnen konnten
  • Plastiden in Pflanzenzellen könnten aus blaualgenähnlichen Organismen welche FS betreiben hervorgegangen sein
  • diese Vorstellung liefert auch Erklärung für die Doppelmembran mancher Organellen; äußere entspricht Phagocytosevesikel und die innere der des Prokaryoten

Diffusion und Osmose, Definition und Unterschiede?

  • Diffusion: selbständige Durchmischung von Partikeln von Orten höherer Konzentration zu Orten niedriger Konzentration --> Triebkraft = Brwon'sche Molekularbewegung
  • Osmose: Diffusion von Partikeln oder Flüssigkeiten über semi-permeable Membranen, wie z.B. in Zellen im menschlichen Körper
  • Diffusion von Partikeln ist nicht spezifisch sondern folgt der Eigenbewegung der Moleküle, wohingegen die Osmome selektiv Moleküle durch die Membran lässt

Wie sind zellulare Membranen aufgebaut? Funktionen?

  • Zelluläre Membranen sind aus Phospholipiden aufgebaut welche in einer Doppelschicht angeordnet sind
  • hydrophilen Köpfe nach außen gerichtet und hydrophoben Schwänze nach innen
  • Zusätzlich sind in Membranen Proteine eingelagert welche Struktur und Festigkeit liefern aber auch esenntielle Funktionen für den Transport haben
  • Membranen dienen der Indentifizierung, Abgrenzung, Aufbau von Potenzialen und dem Transport

Organellen mit einfacher Membran?

Lysosomen, Golgi-Apperat, ER, Vakuolen

Ribosomen? Bau und Funktion

  • Doppelte Membran, ermöglichen die Eiweißbildung --> binden AS aneinander
  • bestehen aus Proteinen und RNA
  • setzen sich aus 2 UE zusammen welche um einer mRNA-Strang gebunden sind
  • 2 Bindestellen für tRNA an welchen die Polypeptidkette wächst

Unterschiede tierische und pflanzliche Zelle?

    

Definition: Endo-, Exo-, Pino-, Phagocytose?

Endocytose: Aufnahme von Substanzen außerhalb der Zelle durch Einbuchtung der Zellmembran und folgender Abschnürung zu einem Vesikel

Exocytose: Ausscheidung von Abfallstoffen und Sekrteten der Drüsen durch Vesikel die mit Zellmebran fusionieren um den Inhalt nach draußen zu befördern

Pinocytose: Endocytose mit Flüssigkeiten in denen Stoffe geköst sind

Phagocytose: Endocytose mit Feststoffen

Mit welchen Mechanismen bewegt sich eine Amöbe?

  • mittels Pseudopodien welche an jeder Stelle der Zellmembran entstehen können
  • einzelne greifen nach vorn, heften sich am Untergrund fest und ziehen den Körper nach
  • amöbide Bewegung wird durch lokale Kontraktion von Mikrofilamenten des Cytoskeletts bewirkt

Was sind Plasmodesmen?

  • Poren zwischen Pflanzenzellwänden die der Kommunikation dienen
  • Plasmodesmen sind mit Cytoplasma durchzogen und enthalten oft Kanäle des ER

Was ist Zellatmung? 

  • Stoffwechselprozess in dem aus Zucker, Fetten und anderen Nährstoffen mithilfe von Sauerstoff Energie gewonnen wird
  • Energie wird in eine universell für die Zelle verwendbare Form umgewandelt --> ATP
  • findet primär in den Mitochondrien statt

Was ist reverse Transkriptase, wo findet sie Anwendung?

  • Enzym welches nur in Viren vorkommt
  • dient der Umschreibung von RNA in DNA welche in die Wirtszellen-DNA integriert wird und somit beginnt die Zelle virale Proteine zu produzieren

Ist der genetische Code universell? Was bedeutet das?

  • ja, alle Lebwesen egal welcher Gattung entahlten DNA und/oder RNA
  • --> alle heutigen Lebewesen haben einen gemeinsamen Urahn

Was sind Viroide?

  • Kranheitserreger welche aus einem ringförmigen RNA Einzelstrang gebaut sind

Cytoplasmatische Matrix? Funktion?

  • Grundmasse in welche versch. Organellen eingelagert sind
  • besteht aus Wasser, Proteinen, Ionen, löslichen KH und freien Nukleinsäuren
  • primäre Bestandteile: Mikrofilamente sowie Mikrotubuli
  • kann Sol/Gel Transformationen durchführen und sich verformen

Wie wird der intrazelluläre Transport bewerkstelligt?

  • Hauptverantwortlich ist das ER --> steht in Verbindung mit allen anderen Organellen
  • zusätzlich werden Stoffe mithilfe von Vesikeln transportiert welche wiederum ihrer Bewegungsenergie von dem Cytoskellet erhalten

 

Vergleich Viren, Bakterien, Pflazenzelle, Tierzelle?

Viren:

  • DNA oder RNA in Form von Plasmiden, kein Zellkern
  • Proteinmembran
  • Fortpflanzung via Wirtszelle

Bakterien:

  • Kein Zellkern, DNA oder RNA in Form von Chromatin
  • oftmals Membran aus Murein
  • Vermehrung durch Zellteilung
  • einige besitzen Chlorplasten

Pflanzenzellen:

  • Zellkern, Vakuolen, Zellwände und Cholorplasten
  • Zellmembran von Zellwand umhüllt
  • Fortpflanzung via Meiose und Mitose

Tierzellen:

  • Zellkern, Lysosomen und Peroxisomen
  • Zellmembran aus Phospholipiden
  • Fortpflanzung durch Meiose und Mitose

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