Biologie 3

• Prokaryoten
  • Haben keinen Zellkern
  • Enthalten DNA in einem als Nucleoid bezechneten Zellberein
  • Verfügen über nicht durch Membranen umschlossenen Organellen
  • Enthalten Cytoplasma womit das gesamte Innere einer solche Zelle bezeichnet wird
• Eukaryoten
  • Enthalten den Grossteil der DNA in einem Organell, dem Zellkern, umgeben von einer Doppelmembran
  • Verfügen über membranumhülte Organellen
  • Haben Cytoplasma im bereich zwischen der Plasmamembran und dem zellkern
  • Eukaryotische Zellen sind im allgemeinen viel grösser als Prokaryotische

• Die Ribosomen bestehen aus körperchen von rRNA und Proteinen
• Sind nicht von einer Membran umhüllte
• Die Ribosomen sind die Organellen für die Proteinsynthese
• Ribosomen bestehn aus zwei untereinheiten.
• Zellen welche viele Proteine synthetisieren besitzen besonders viel Ribosome und wie nicht anders zu erwarten besonders auffällige Nucleoli
• Ribosomen produzieren Proteine an zwei Orten der Zelle
• Es gibt freie Ribosomen welche im Cytosol verstreut sind
  • Die meisten Proteine welche von freien Ribosomen hergestellt werden erfüllen später ihre Aufgaben im Cytosol. z.B. Enzyme
• Und es gibt membrangebundene Ribosomen welche an der Aussenseite des Endoplasmatischen Reticulums vorkommen
  • Die Proteine welche an Membrangebunden Ribosomen hergestellt werden, werden meistens für den einabu in Membranen gebraucht. Oder sie werden in vesikel verpackt und zu anderen Organellen geschickt. Oder sie werden aus der Zelle ausgeschleust.
• Die zellen welche auf die Produktion von bestimmten Proteinen spezialisiert sind enthalten meist eine grosse Anzahl von membrangebunden Ribosomen.

• Im Zellkern ist die DNA mit Proteinen in Form des Chromatin organisiert.
• Das Chromatin liegt im Zellkern als formlose Masse
• Sobald sich die Zelle auf die Zellteilung vorbereitet verdichtet sich das fädige, verflochtente Chromatin, bis es so dick ist, dass man getrennte Strukturen, die Chromosomen erkennt.
• Jede Eukaryotenart hat eine charakteristische Anzahl Chromosomen
• Im Menschlichen Zellkern befinden sich 46 Chromosomen mit ausnahme von geschlechts,- Ei,- Samenzellen welche nur 23 Chromosome Besitzen
• Auf der Chromosomen befindet sich praktisch die ganze DNA

• Enthält den grössten Teil der Zelleigenen DNA
• Mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 5nm ist der Zellkern in der Regel am leichtesten zu erkennen
• Der Zellkern ist von einer Kernhülle umschlossen welche das innere des Kerns (karyoplasma) vom Cytoplasma abtrennt
• Die Kernhülle ist eine Doppelmembran welche löcher von 100nm Durchmesser aufweisen genannt Kernporen
• Der Zellkernkomplex steuert den Transport bestimmter Makromoleküle und anderer Teilchen in den Zellkern oder aus ihm heraus
• Die innenseite der Kernhülle ist von der Kernlamina bedeckt. Eine Netzförmige Anordnugn von Proteinfasern welche dem zellkern Stabilität verleit.
  • Funktion
    • Steuert die Proteinsynthese
    • Der Zellkern produziert messenger RNA mRna welche ins Cytoplasma transportiert wird.
    • Sobald die mRNA im Cytoplasma angekommen ist translatieren die Ribosomen seine genetische Information in die Primärstruktur eines ganz bestimmten Polypeptids
    • Die mRNA wie auch die rRNA werden anhand von informationen der DNA hergestellt.

• Der Nucleolus befindet sich im Zellkern und grenzt an das Chromatin
• Er lässt sich nicht teilen
• Im Nucleolus wird eine besondere Art der RNA die ribosomale RNA die rRNA gebildet.
• Mit hilfe der rRNA und mit Proteinen welche aus dem Cytoplasma herantransportiert werden. Bilden sie die Hauptbausteine der Ribosomen die sogenannten (Ribosomen-untereinheit)
• Die untereinheiten wandern dann durch die Kernporen ins Cytoplasma wo sie sich zu fertigen Ribosomen zusammenfügen
• Manchmal existieren zwei oder drei Nucluoli ihre Zahl ist abhängig von der jeweiligen Organismenart und dem Entwicklungsstadium der Zelle

• Viele veschiedene Membranen einer Eukaryote gehören zu einem innerern Membransystem. Dessen Membranen sind entweder unmittelbar verbunden, oder es erfolgt ein ausstausch über Vesikel
• Nich alle Membranen gleichen sich jedoch in Strucktur und Funktion
• Dicke, molekulare Zusammensetzung und Stoffechselfunktionen einer Membran sind nicht ein für alle Mal festgelegt und können sich während ihrer existenzdauer ändern.
• Das innere Membransystem umfasst:
  • Kernhülle
  • ER
  • Golgi-apparat
  • Lysosomen
  • Vesikel
  • Vakuolen
  • Plasmamembran

• Der Golgi-Apparat besteht aus abgeflachten durch Membran begrenzte Hohlräume die wie Pitabrote übereinander gestappelt sind
• Jede Zysterne ist von einer Membran umschlossen die den inneren Hohlraum vom Cytosol trennt.
• In der Umgebung des Golgi-apparats befinden sich viel Transportvesikel die dem Stoffaustausch der Zisterne und anderen Strukturen dienen.
• Häufig sin in einer Zelle mehrere soleche Stapel( Dictosome) vorhanden. Welche untereinander in Verbindung stehen.
• Den Golgiapparat kann man sich als grosse Fertigungs-, Lager-, Sortier- und Versandzentrale der Zelle vorstellen.
• Im Golgi-apparat werden Produkte des ER abgewandelt, gespeichert und dann weiterbefördert.
• Der Golgiapparat besitzt eine eindeutige Polarität das heisst die Zisten an seiner konvexen und seine konkaven Seite unterscheiden sich in ihrer Struktur.
• Die Beiden Pole werden als Cis und Trans-Seite bezeichnet
• Die Konvexe( Cis-seite) welche dem ER und dem Zellkern zugewannt ist nimmt in der Regel die Substanzen auf auf der (Konkaven) Trans-seite welche zur Plasmamembran zeigt verlassen sie den Golgiapparat.
• Zwischen ER und Golgiapparat werden die Substanzen mit Transportvesikel befördert. Sie schnüren sich vom ER ab und verbinden sich dann mit der Membranen des Golgi-Apparats
• Die Produkte vom ER werden während ihrem Weg durch den Golgiapparat chemisch abgewandelt.
• Der Golgi-Apparat stellt nicht nur Moleküle fertig sondern synthetisiert auch selbst Makromoleküle
• Viele von den Zellen ausgeschiedenen Polysacchariden sind Produkte des Golgiapparats
• Bevor der Golgi-apparat die verschiedenen Produkte in den Tranportvesikeln zu ihrem bestimmungsort entlässt kennzeichnet er diese mit dem Bestimmungsort.

• Das Er ist ein umfangreiches Membranlabyrinth
• Es macht über die Hälfte der Membranmende in eine Eukaryotischen Zelle aus
• Das innere des ER das ER-Lumen ist durch die ER-membran vom Cytosol getrennt
• Da die ER-membran direkt in die Kernhülle übergeht steht deren Membranzwischenraum mit dem Er-Lumen in verbindung
• Es gibt zwei Arten von ER
  • Das Glatte ER
  • Das Raue ER

• Wirkt bei vielfälltigen Stoffwechsel mit
• Hilft bei der beseitigung von Giften und Arzneimitteln
• Die Enzyme des Glatten ER sind auch von Bedeutung für die Synthese von:
  • Fettsäuren
  • Phospholipiden
  • Steroiden ( unter anderem die geschlechtshormone der Wirbetiere) und anderen Lipiden

• Das Raue ER produziert Proteine
• Jede einzelne Polypeptidkette die an einem membrangebunden Ribosom entsteht wird durch die ER-Membran ins ER-Lumen geschleust.
• Dort angelangt wird sie von Enzymen zurechtgeschnitten und falltet sich anschliessend in ihre native Konformation
• Glykoproteine ( sekretorischen Proteine, Absonderungen) werden im innenraum des ER von spezialisierten, in die ER-Membran eingelagerten Enzymen, angeheftet. ( in ein vesikel gepackt)
• Die Vesikel verhindern den Kontakt von Proteinen welche im Cytosol vom freien Ribosomen produziert worden sind mit dem der Proteine von den Membrangebundenen Proteinen.
• Das Raue ER produziert ausserdem neue Membranen

• Lysosome verdauen Makromoleküle
• In Lysosymen befinden sich Enzyme zur Hydrolyse von EndosomenPoteinen, Polysacchariden, Fetten und Nucleinsäure
• Am besten wirken die Enzyme in den Lysosomen in einem sauren Milieu PH 5. Das Lysosom pumpt zu diesem Zweck H+ ionen aus dem Cytosol ins innere des Lysosoms. Dies ist auch eine art Schutzmechanismus. Ist ein Lysosom beschädigt oder tretten die Enzyme sonst aus dem Lysosom aus sind sie in der Zelle kaum aktiv.
• Die Enzyme des Lysosoms sowie auch dessen Membran werden vom Rauen ER gebildet und zur Weiterverarbeitung durch en Golgiapparat geschleust.
• Die Pflanzen besitzen keine Lysosyme deren aufgabe übernimmt dort die Zellsaftvakuole
• Die Verdauungsprodukte darunter einfache Zucker, Aminosäure und makromoleküle wandern anschliessend in die Zelle und werden dort als Nährstoffe aufgenommen.
• Das "fressen" von kleinstlebewesen und anderen Substraten geschieht durch Umschliessung durch die Llysosomen und wird als Phagocytose bezeichnet.
• Lysosome können auch Zelleigenes Material wiederverwerten dieser Vorgang wird als Autophagie bezeichnet. So werden z.B andere Organellen durch die Lysosome eingeschlossen und in ihre Monomere zerlegt und anschliessend durch die Zelle neu aufgebaut. Die zelle erneuert sich mit hilfe der Lysosomen ständig.

• Es gibt verschiedene Vakuolen
  • Nahrungsvakuolen
  • Kontraktile vakuolene
    • Pumpen übrschüssiges Wasser aus den Zellen
  • Zentrale Vakuole bei Pflanzenzellen
  • Zellsaftvakuole
  • Tonoplast
• Die zentrale Vakuole entsteht durch die verschmelzung von kleineren Vakuolen die Ihrerseits von ER und vom Golgi-apparat stammen.
• Die Zellsaftvakuole bei Pflanzenzellen dient unter anderem zur Spicherung organischer Verbindungen.
• Die Zellsaftvakuole ist auch ein wichtiges rerservoir von Pflanzenzellen für anorganischen Ionen
• In der Zellsaftvakuolen werden auch Makromoleküle verdaut.
• Die Vakuole trägt zum wachstum der Pflanzen bei indem sie Wasseraufnimmt

• Mitochondrien findet man in fast allen Eukaryotenzellen
• In den Mitochnodrien findet die Zellatmung statt bei welcher Zucker Fette und andere Nährstoffe mit Hilfe von Suaerstoff in ATP umgewandelt werden und somit Energie in eine brauchbare Form umgewandelt wird.
• Die Zelle besitzt je nach ihrer Stoffwechselaktivität hunderte bis tausende Mitochondrien
• Jedes Mitochondrium ist von zwei Membranen eingehüllte. Jede Membrand ist eine Phospholipiddoppelschicht.
• Die äussere Membran ist glatt die innere Zeigt zahlreiche Einfaltungen welche man Cristae nennt.
• Das Mitochondrium ist in zwei Kompartiemente unerteil das eine der Intermembranraum ist der enge Zwischenraum zwischen innen und aussenmembran. Das zweite Kompartiment ist der von der Innenmembran umschlossene Raum die Matrix
• Die Matrix enthält Ribosomen sowie mitochondriale DNA und zahlreiche Enzyme des Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsels.
• An der Zellatmung beteiligte Proteine unter ihnen das Enzym das die ATP-synthese bewirkt sind in die Innenmembran eignelagert.
• Durch die Cristae besitzt die Innenmembran eine grosse Oberflche was der Produktivität der Zellatmung zugute kommt.

• Die Chloroplasten sind spezialisierte Plastide
• Chloroplasten enthalten den grünen Farbstoff Chlorophyl, sowie Enzyme und andere Moleküle welche an der Photosynthese beteiligt sind.
• Der Inhalt der Chloroplasten ist vom Inhalt des Cytosols durch zwei membranen abgetrennt.
• Im inneren des Organells befindet sich ein weiteres Membransystem das als scheibenförmig abgeflacht vesikel (Thylankoide )angeordnet ist.
• In manchen bereichen sind die thylankoide wie Münzen übereinander gestappelt und bilden das sogennante Grana
• Der Raum auuserhalb der Thylankoide nennt man Stroma
• Die Chloroplasten bewirken die Photosynthese

• Peroxisome sind spezialisierte von einer Membran umhülte Vesikel
• Sie enthalten Enzyme sogenannte ( Oxidasen ) die Wasserstoff von verschieden Substraten abspalten und auf molekularen Sauerstoff übertragen. Dabei entsteh Wasserstoffperoxid
• Diese Reaktionen können verschiedenen Zwecke dienen
  • Manche Peroxisome bauen Fettsäuren mit hilfe des Sauerstoffs zu kleineren Molekülen ab. Welche dann zu den Mitochondrien gelangen und dort als Betriebsstoff für die Zellatmung dienen.
• Das produkt der Peroxisome das Wasserstoffperoxid ist extrem giftig deshalb enthalten die Peroxisome ein weiteres Enzym die Katalase welches das Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff umwandelt.
• Die Peroxisome wachsen durch die Aufnahme von Proteinen und Lipiden und teilen sich beim erreichen einer bestimmten Grösse.

• Die auffälligste Aufgabe des Cytoskelettes ist es die Zelle zu stützen
• Dient als Verankerung diverser Organellen
• Dient in kombination mit den Motorproteinen der Fortbewegung der Zellen
• Das Cytoskelett besteht aus drei hauptfasertypen

• Gerade hohle Stäbe
• Geben der Zelle Stütze dienen aber auch als Schienen an denen sich die Organellen welche mit Motorproteinen ausgesstattet sind, sich fortbewegen können.
• In vielen Zellen gehen Mikrotubuli von einem Centrosom aus
• Im Centrosom liegt ein Paar von Centriolen jedes aus neun ringförmig angeordneten Mikrotubui-Dreiergruppen
• Die Centriolen tragen zur organisation des Mikrotubuli-apparates bei.
• Cilien und Geisseln sind eine besondere Art der Mikrotubuli viele einzeller bewegen sich mit deren Hilfe
• Die Motorenmoleküle bestehen aus Dynein ein grosses Protein
• Die Motorenmoleküle bewegen sich entlang der Mikrotubuli

• Mikrofilamente sind widerstandsfähige Stäbe
• Man nennt sie auch Actinfillamente da sie aus Actin bestehen.
• Die Actinmoleküle sind zu einer Perlenkette Verknüpft zwei solche Sprialförmig verdreht bilden die Mikrofilamente
• Im gegensatz zu den Mikrotubuli welche Druckkräfte aufnehmen haben die Mikrofilamente die Aufgabe Zug auszuhalten
• Sie bilden ein 3D-Netzwerk Cortex genannt

• Intermediärfilamente sind eine umfangreiche Familie von Cytoskelettproteinen
• Die Intermediärfilamente sind die am schwersten löslichen Stoffe einer Zelle
• Deswegen sind die Intermedärfilamente von besonderer Bedeutung für die Reissfestigkeit, die Formgebung  sowie auch der Befestigung bestimmter Organellen der Zelle
• Der Zellkern wird von ihnen an Ort und Stelle gehalten

Benachbarte Zellen in Geweben, Organen und Organsystemen haften oft aneinander und interagieren und Kommunizieren miteinander durch den physischen Kontakt

Interzelluläre Verbindungen ermöglichen diesen Kontakt

Es gibt mehrere Typen dieser verbindungen

• Plasmodesen sind Kanäle welche die Zellwand durchstossen
• Durch sie können Wasser und niedermolekulare gelöste Stoffe frei von Zelle zu Zelle diffundieren
• Das Cytosol zieht sich durch die Plasmodesen
• Dadurch werden grosse Teile der Pflanzen zu einem lebigen ganzen
• Unter bestimmten Umständen können sogar bestimmte Proteine und RNA-moleküle durch die Kanäle von Zelle zu Zelle wandern

• An den tight junctions stehen die Membranen benachbarten Zellen in Kontakt
• Durch die sehr Enge Verbindung kann keine Gewebeflüssigkeit zweischen den Zellen hindurchsickern

• Wirken wie Nieten
• Sie verbinden die Zelle zu einer widerstandsfähigen Gewebeschicht
• Über Desomsen ist das Reissfeste Keratin-Cytoskelett an der Plasmamembran verankert

• Bilden winzige Wassergefüllte Cytoplasmakanäle zwischen den Tierzellen
• Die Kanäle werden von einem besonderen Membranprotein Connexin gebildet
• Ihr Durchmesser ist gross genug das Salzionen, Zucker, Aminosäuren und andere Moleküle bis zu einem Molekulargeweicht von 2000 sie passieren können.