Zellbio Vetmed 1. JK ab Kap. 12

24h= vollständiger Zellzyklus

• 30 min auf Mitose,
• 9 h G1-Phase
• 10 h S-Phase
• 4.5h G2-Phase

G1-Phase, (G0-Phase), S-Phase, G2-Phase dann=> Mitose (gehört nicht mehr zu Interphase)

Zellen von Vertebraten haben einen diploiden Chromosomensatz mit einem Chromosom von jedem Elternteil. während der G1--Phase finden Proteinsynthese und Zellwachstum statt und die Zellen führen ihre spezifische Funktion aus.

In der G1-Phase können die Zellen vieler Organismen den Zellzyklus unterbrechen und in die G0-Phse eintreten. dort können sie Tage, Wochen oder für die gesamte Lebenszeit verbleiben (Nervenzellen), andere werden durch bestimmten Reiz in Zellzyklus zurückgeholt

Zellen, die nach ihrer Differenzierung nie wieder in den Zellzyklus (aus der G0-Phase) kommen. Bsp Nervenzellen und Herzmuskelzellen

ist die Synthese-Phase, in dieser werden die Chromosomen verdoppelt, nach dieser und einem zeitlichen Abstand, der G2-Phase, beginnt die Mitose

etwa eine Stunde

Prophase, die kondensierten Chromosomen werden sichtbar durch die Verdrillung der Schleifen der 30n, dicken Chromatinfasern

in später Prophase sind die zwei identisch spiralisierten Filamente, die Chromatiden, erkennbar

Jede Chromatide besteht aus einem DNA-Molekül=> jede Zelle ist zu Mitosenbeginn also aus 4 Kopien, weil schon ein Chromosom 2 Chromatiden enthält

die zwei Chromatiden werden am Centromer zusammengehalten=> mikroskopisch als Einschnürung der kondensierten Chromosomen erkennbar, seine Lokalisierung wird durch einen Abschnitt der chromosomalen DNA bestimmt, dieser wird als Centromer-DNA bezeichnet.

Der mitotische Apparat aus dem Spindelapparat und aus dem Asteren-Paar.

Am Pol jeder Halspindel: Zentrosom

von Zentrosom aus unterschiedliche Gruppen von Mikrotubuli, alle ihre Minus-Enden zeigen zum Zentrosom

ziehen in jeder Aster strahlenförmig vom Zentrosom zum Cortex der Zelle

Die Kinetochormikrotubuli halten die Chromosomen an den als Kinetochoren bezeichneten Anheftungsstellen fest

Polmikrotubuli liegen ähnlich wie die Kinetochormikrotubuli, gehen aber keine Wechselwirkung mit den Chromosomen ein und überlappen mit den Polmikrotubuli die von dem anderen Zellpol her hinüberziehen

Es ist die zentrale Organisationsstruktur für den Spindelapparat, der weitaus grösser als der Zellkern ist. wird auch MTOC=Mikrotubuliorganisationszentrum genannt.

es bildet den Keim für die Polymerisation von zytosolischen Mikrotubuli, diese entspringen sozusagen von dem MTOC. Das Zentrosom hilft nebst dem auch jeweils bei der Bildung weiterer Mikrotubuli-assoziierter Strukturen und Organellen, bspw. Mitochondrien, Golgi-Apparat und ER. 

seine Bildung beruht auf der Duplikation der Zentrosomen und ihrer Wanderung zu gegenüberliegendn Seiten der Zelle.

die Kernmembran löst sich auf und die kondensierten Chromosomen sind bereits an den Kinetochormikrotubuli befestigt und bewegen sich zum Äquator der Spindel. alle Chromosomen werden äquatorial angeordnet. Dann wartet der Zellzyklus solange, bis alle Kinetochore von Kinetochormikrotubuli eingefangen worden sind.

Sie beginnt erst, wenn alle Kinetochore von Kinetochorenmikrotubuli eingefangen wurden 

im Verlauf der Anaphase kürzen sich die Kinetochormikrotubuli und die Schwerster-Chromatide wandern entlang dieser Mikrotubuli zu den entgegengesetzten Zellpolen, die Zellpole wandern dann noch weiter auseinander und bringen somit die Chromosomen an die Position, an der die Kerne der zukünftigen Tochterzellen entstehen werden.

Die Vesikel, die durch den Zerfall der Kernhülle in der Prophase entstanden sind heften sich in der Telophase an die Oberfläche der dekondensierenden Chromosomen=> durch Fusion dieser Vesikel bildet sich um jedes Chromosom eine kontinuierliche Doppelmembran, darin können die Kernporenkomplexe eingebaut werden, die während der Prophase zu Sub-Porenkomplexen zerfallen waren

die zwei Minikerne, die bei der Telophase entstehen  und mit Spindelpolen verbunden sind. aus ihnen gehen die Kerne hervor. 

Zweiteilung des Plasmas, deswegen gibt es dann zwei Tochterzellen, Golgi-Apparat und ER sind während Mitose ebenfalls in einzelne Vesikel zerfallen, fügen sich nach Mitose in beiden Tochterzellen wieder zu Organellen zusammen.

Übergänge G1-Phase=> S-Phase,

Metaphase=> Anaphase

Anaphase=> Telophase

Zytokinese

Durch gesteuerten Proteinaufbau und -abbau=> so gibt es nur eine Richtung, in der die Zelle den Zellzyklus durchlaufen kann. 

Durch cyklinabhängige Kinasen (cyclin-dependent kinases, Cdks), kommen in heterodimeren Komplexen gemeinsam mit regulatorischer Untereinheiten, den Cyklinen vor

sie phosphorylieren die beteiligten Proteine an besonderen STellen und können so einige aktivieren und andere inhibieren.=> Koordination ihrer Aktivitäten wird möglich

Gehalt jedes Cyklins ändert im Verlauf des Zellzyklus, Cdks werden erst mit Assoziation mit einem der Cykline als Kinasen aktiv, können mit versch. Cyklinen binden und so versch. Proteine phosphorilieren

es geht nachher in den Golgiapparat, dann in oder zu: 

• Plasmambembran
• Lysosom
• Zelloberfläche (Sekretproteine)

1. es bleibt einfach im Zytoplasma
2. es geht ins Mitochondrium
3. es geht in einen Chloroplast
4. es geht in ein Peroxisom
5. es geht in den Zellkern

alle zytosolischen , Grosszahl der mitochondrialen, chlorpasten und peroxisomalen Proteine

die Zuordnung ist möglich, weil sie mit einer spezifischen Signalsequenz ausgestattet werden und so posttranslational erkannt werden. Andere Signalsequenzen lassen sie dann auch den Bestimmungsort innerhalb der Organelle finden. Dafür erkennen Rezeptoren innerhalb und an der Oberfläche der Organellen bestimmte Signalsequenzen

Die Proteine, die von dem Ribosom synthetisiert werden enthalten an ihrem N-Terminus eine spezifische Signalsequenz, die das Ribosom zur Membran des ER dirigiert.

das heisst, dass die Proteine die Membran des ER während der Translational durchqueren

lösliche Proteine: zuerst im ER-Lumen, anschliessend im Lumen anderer Organellen (oder Sekretion aus der Zelle)

integrale Membranproteine: werden evt. in der Membran des rauen ER integriert, einige von ihnen verbleiben, andere gehen in Plasmamembran, Membran des glatten ER, des Golgi-Apparat, des Lysosom oder der Endosomen.

Ribonukleoproteinpartikel (hnRNP), sind verschiedene Proteine die naszierende RNA-Transkripte binden bilden diese heterogenen Partikel.

Messenger-RNPs (mRNP)

das Kernexportsignal (nuclear export signal, NES)

Zellkernlokalisierungssignal (nuclear localization signal, NLS)

NES=Nuclear export signal

NLS= nuclear localization signal

Shuttle-Proteine haben beide, weil sie zwischen Zellkern und Zytoplasma hin und her gehen

sie interagieren mit einem spezifischen Kerntransportrezeptor, beim Export ist dieser im Zellkern, für den Import im Zytosol

Das Ran-Protein wirkt noch mit, es kann als GTPase mit gebundenem GDP oder gebundenem GTP vorkommen. Wenn es GTP gebunden hat kann es den zu transportierenden Stoff binden.

Frachtkomplex entwickelt wahrscheinlich zahlreiche Kontakte mit den Nukleoporinen und transportiert den Komplex durch die Kernpore.

nachher dissoziiert der Frachtkomplex wieder (Frachprotein und übrige Komponenten werden freigesetzt, letztere gehen wieder in entgegengesetzte Richtung, so können sie weitere Transporte bewerkstelligen)

mitochondriale rRNA- und tRNA-Moleküle und Untereinheiten integraler Membranproteine. werden an Ribosomen in den Mitochondrien gebildet und dann sofort zu ihren Bestimmungsorten transportiert.

wurden im Mitochondrium an freien Ribosomen synthetisiert und nach der Freisetzung ins Zytosol wegen ihren Signalsequenzen erkannt und ins Mitochondrium aufgenommen

An Kontaktstellen an denen sich die Aussen und Innenmembran stark annähern.

Mitochondrium hat doppelte Membran, somit geschieht die Zielsteuerung über zwei Signalsequenzen und zwei membrangebundene Rezeptorsysteme, das äussere lenkt Protein zum Organell, das Innere übernimmt Steuerung im Organell. 

ihre Untereinheiten wurden zum Teil im Zytosol und zum Teil im Mitochondrium gebildet

Cytochrom-c-Oxidase und F0F1-ATP-Synthase gehören dazu

1. die Zielsteuerung von Proteinen aus dem Zytosol in die mitochondriale Matrix erfolgt allein über die N-terminale Matrix-Signalsequenz

2. Proteine können nur im entfalteten Zustand von Mitochondrien importiert werden

3. Das Einschleusen der Vorstufenproteine in die Matrix findet an den seltenen Kontaktstellen zwischen der äusseren und inneren Mitochondrienmembran statt

sie sind im Zellkern kodiert und werden an freien Ribosomen im Zytosol gebildet in bereists vorhandene Peroxisomen importiert => vergrössern sich und spalten sich bei gewisser Grösse, Signalsequenz am C-Terminus bleibt

extrazelluläre Proteine, Enzyme, lösliche und membranständige Proteine von ER, Golgi-Apparat, Lysosomen und Plasmamembran

sie werden von ER-gebundenen Ribosomen gebildet und gehen kotranslationell ins ER über. Dann werden sie von einem Transportvesikel mit 50nm Durchmesser umschlossen und gehen in den Golgi-Apparat (durchlaufen ihn kontinuierlich oder werden in sekretorischen Vesikeln gespeichert)