Zellbiologie

• Zellen sind komplexer organisiert als ihre Umgebung
• Abgrenzung durch Membran nach Außen
• Fähigkeit zur Reaktion (Reizbarkeit)
• Fähigkeit zur Vermehrung, Stoffwechsel, Wachstum

= Trennung (Separation) der Bestandteile einer Zelle nach einem Zellaufschluss,

z. B. Organellen und zytosolische Proteine.

• erfolgt meistens durch Zentrifugation
  • Bruchstücke der Zellmembran und Zellkerne sedimentieren zuerst, gefolgt von den Mitochondrien und das endoplasmatische Retikulum
  • im Überstand verbleiben zytosolische Protein
     
  • Bei sorgfältigem Arbeiten bleiben die Zellorganellen intakt und weitgehend funktionsfähig. Nach dem Zellaufschluss liegen die Zellbestandteile in einem „brei-artigen“ Zustand vor. Die Zellfraktionierung stellt oftmals nur den Beginn einer Proteinreinigung, einer DNA- oder einer RNA-Isolierung dar.

Theorie der bakteriellen Herkunft der Mitochondiren: aerobe symbiontische Bakterien wurden von (anaeroben) Vorläufer-Zellen durch Endozytose ins Zytoplasma aufgenommen. Diese Hypothese wird durch folgende Merkmale untermauert:

• Mitochondrien sind von 2 Membranen umgeben

• Die innere Membran enthält Cardiolipin (findet man sonst in Bakterien)

• Mt Ribosomen sind wie Bakterien Riobosomen (70S) kleiner und leichter als die zytoplasmatischen Ribosomen (80S)

• Mt besitzen eine eigenen DNA in Ringform, ohne Histone

• Elongation der Polypeptidketten wird wie bei Bakterien durch Chloramphenicol (Antibiotika) gehemmt, nicht aber durch die Porteinsynthese im Zytoplasma

Die Wand der Mitochondrien besteht aus zwei konzentrisch angeordneten Einheitsmembranen:

• Äußere Membran

• Intermediärer Spaltraum

• Innere Membran

• Matrixraum

Die innere Membran ist reich gefaltet (5-10fache Oberflächenvergrößerung), die Dichte der Falten ergibt einen Hinweis auf die Aktivität.

• Innere Membran (gefaltet zur Oberflächenvergrößerung) - Sitz der Atmungskette

  • Faltenförmig= Crista Typ, kommt am häufigsten vor

  • Finger-oder säckchenförmig = Tubulus Typ oder Sacculus Typ

    • in Steroidhormon-produzierenden Zellen
       

  • Stabförmig= Prismentyp

     

    • Astrozyten

    •  

meist ist der Anteil an gER in den meisten Zellen viel geringer als an rER

Funktionen:

Beteiligt am Lipidstoffwechsel, Lipidsynthese (Cholesterin, Triglyceride, Phospholipide).

Zellen die Steroidhormone syntheisieren haben große Mengen an gER,
z.B. in der Nebennierenrinde und in den Keimdrüsen.
Diese Zellen weisen ein typisches „schaumiges“ Zytoplasma (durch die Einlagerung von Lipidtröpfchen) auf.

Speicherfunktion:

• Bei Enterozyten im Darm kommt das aufgenommene Fett zuerst ins gER,
• in der Muskulatur wird das ER sarkoplasmatisches Retikulum genannt. Es speichert Calcium Ionen und gibt sie zur Einleitung des Kontraktionsvorganges ab.

Proteinsynthese: z.B. von Membranproteinen, Strukturproteinen, Enzymen (räumliche Trennung vom Zytosol) und sekretorische Proteine.

Modifikation (postranslational) von Proteinen: durch Abspaltung von Signalsequenzen, N-Glykosylierung, Ausbildung von Disulfidbrücken

Hoher Gehalt an Ribonukleinsäure führt zu erhöhter Affinität zu basischen Farbstoffen (HE Färbung)

Große Ansammlungen von rER in der Zelle = Ergastoplasma, Zisternen können erweitert sein durch große Mengen an Proteinen,

z.B. Plasmazelle (produziert AK), exokrine Drüsenzelle (Sekret), Nervenzelle (Neurotransmitter, Nissel Schollen!)

in Kernnähe

in Epithelzellen supranukleär

• Metabolische Leistungen
  • Modifizierung von Proteinen
     
  • Verpackung in Vesikeln + Sortieren von Proteinen "Postamt"
     
  • Recycling von Verpackungsmaterial (Membran)

• Exozytose
  • konstitutive Ausscheidung
  • regulierte Ausscheidung
     
• Apozytose (apokrine Sekretion)
   
• Holokrine Sekretion