Zellbiologie der Eukaryoten
Prüfungsvorbereitung
Prüfungsvorbereitung
Was ist eine präsynaptische und was eine postsynaptische Zelle?
prä: jene, die die Botschaft absendet
post: jene, die die Botschaft empfängt
Wie erfolgt die Umwandlung eines chemischen Signals in ein elektrisches?
Neurotransmitter befinden sich in einem Vesikel. Durch einen Reiz öffnet sich der Calciumkanal und Calciumionen strömen ein, wodurch das Vesikel mit der Membran verschmilzt und die Neurotransmitter freigesetzt werden. Die Neurotransmitter binden an den Rezeptor der postsynaptischen Zelle, der Ionenkanal der posts. Zelle öffnet sich, Ionen strömen ein und das Membranpotential ändert sich (elektrisches Signal)
Was sind Neurotransmitter?
kleine Moleküle (zB Acetylcholin, GABA, Serotonin,...)
binden an Ionenkanäle der Zielzelle (Rezeptoren der Neurotransmitter): Ionenkanäle der Zielzellen sind ligandenregulierte Na+ oder Cl- Ionenekanäle
wirken erregend (=lösen Aktionspotential aus) oder hemmend (verhindern Aktionspotential)
werden rasch wieder abgebaut
viele Psychopharmaka modulieren die Wirkung von Neurotransmittern
Welche Typen von Neurotransmittern gibt es? Gib Beispiele an.
erregend: Acetylcholin, Glutamat
hemmend: GABA (Barbiturate und Beruhigungsmittel binden an GABA, regulierte Rezeptoren erhöhen die hemmende Wirkung von GABA), Glycin
Was ist Acetylcholin?
Neurotransmitter der Wirbeltier-Motoneuronen und einiger neuronaler Bahnen im Gehirn.
Wird in der Synapse von Acetylcholinesterase gespalten.
Wirkt an verschiedenen Rezeptoren
Manche dieser Rezeptoren werden auch durch Nikotin stimuliert, dh nikotinische Acetylcholinrezeptoren. Nikotinwirkung wird durch sie vermittelt. Andere Acetylcholinrezeptoren werden durch Pilzgift Muskarin stimuliert -> muskarinische Acetylcholinrezeptoren
Was ist Glutamat?
L-Glutamat: wichtigster erregender Neurotransmitter im ZNS der Wirbeltiere
synaptisch freigesetzt und bindet an spezifische Glutamat-Rezeptoren
Unterscheidung zwischen ionotrope und metabotrope Glutamatrezeptoren
Ionotrop: bestehen aus membranständigen Proteinuntereinheiten, die extrazelluläre Bindungsdomänen für ihre Liganden besitzen und einen Ionenkanal bilden.
Metabotrop: G-Protein-gekoppelter Rezeptor, leiten Signale über GTP- bindende Proteine ins Zellinnere weiter
Was ist GABA?
g-Amino-Buttersäure
wichtigster inhibitorischer Neurotransmitter im ZNS
GABA a Rezeptor ist ein ligandengesteuerter Chloridionenkanal (ionotrop), der sich öffnet und ein inhibitorisches Signal auslöst sobald GABA an ihn bindet
Dieser Rezeptor gehört zu den g-Protein-gekoppelten Rezeptoren (metabotrop), vermittelt eine erhöhte Öffnungswahrscheinlichkeit von Kaliumkanälen
GABA c Rezeptor ist ein ionotroper Rezeptor
Was ist Glycin?
inhibitorischer Neurotransmitter im ZNS
bindet an spezifische Rezeptoren (GlyR)
gehört wie GABA a und nikotinischer Acetylcholinrezeptor zur Klasse der liganden-gesteuerten Ionenkanäle (ionotroper Rezeptor)
Was sind Kompartimente und woru dienen sie?
Kompartimente= Organellen
von Einfach- oder Doppelmembran begrenzt
dienen räumlicher Trennung verschiedener Prozesse (störende Wechselwirkungen sollen vermieden werden)
Warum erfolgt ein Proteintransport in Organellen?
fast alle Proteine werden im Cytosol hergestellt
Organellen vermehren sich durch Vergrößerung und Teilung, um zu wachsen müssen Proteine nachgeliefert werden
Proteine werden zur Modifikation bzw zur Sekretion in Organellen transportiert
einige Enzyme kommen nur in bestimmten Organellen vor
Gib einen Überblick über den Transport zwischen den Zellorganellen
Welche Transportmechanismen gibt es und wo erfolgen sie?
durch Poren: Transport durch Kernporen
durch Membranen: in Chloroplasten Mitos, ER, Peroxisomen
über Vesikel: in/vom Golgi Apparat, Plasamembran, Endosome, Lysosome
Wie sind Kernporen aufgebaut?
durchdringen die Doppelmembran des Kerns
3000-4000 Poren in tier. Zellen
bestehen aus großem Proteinkomplex, ca 50 Proteine (Nukleoporine)
oktagonale Symmetrie
enthalten einen/mehrere Transportkanäle
Wo und wie erfolgt der Kerntransport?
durch den Kanal/die Kanäle der Poren
Proteine und Protein/RNA Komplexe: Proteine mit Mr<60 000 können frei diffundieren, größere werden aktiv transportiert
sowohl Import als auch Export möglich: manche Proteine werden cyclisch importiert und exportiert "nuclear shuttle protein"
Proteine enthalten ein Import- (NLS) bzw. Exportsignal (NES)
Was ist das Importsignal?
nuclear-localisation-signal (NLS)
von vielen Proteinen bereits ermittelt
häufig kurze Sequenz, reich an basischen AS
kann an irgendeiner Stelle der Primäsequenz im Protein sein, muss aber an der Oberfläche liegen
Was ist ein Exportsignal?
nuclear-export signal (NES)
bei wesentlich weniger Proteinen charakterisiert als Imports.
enthält häufig Leucine; eher hydrophob
Erkläre den Transportmechanismus
Import und Export im Prinzip gleicher Mechanismus aber in entgegengesetzte Richtung
verläuft über Import- und Exportrezeptoren "Karyopherine"
Rezeptoren binden an NLS oder NES des zu transportierenden Proteins "Cargo" und an Nucleoporine
Transportenergie aus Hydrolyso von GTP
Welche Moleküle werden importiert?
Histone, DNA und RNA Polymerasen, Transkriptionsfaktoren, ribosomale Proteine, Spleißfaktoren, snRNPs
Welche Moleküle werden exportiert?
ribosomale Untereinheiten, snRNA, tRNA, mRNA als “hnRNP-Partikel” (hnRNPs = heterogenounuclear ribonucleoproteins)
Was passiert mit der Kernmembran wenn sich die Zelle teilt?
Sie löst sich auf.
Aufbau eines Peptids/ Proteins?
Peptide haben in der Regel eine frei NH2 Gruppe und eine feie COOH- Gruppe
Richtung des Peptids wird immer vom Aminoende zum Carboxyende angegeben.
Beschreibe den Aufbau der Fettsäuren.
hydrophiler Karbonsäurekopf
hydrophober Kohlenwasserstoff "tail"
Beschreibe den Transportmechanismus von Motorproteinen an Mikrotubuli:
Motorproteine "wandern" Mikrotubuli entlang
ATP Hydrolyse bewirkt Konformationsablösung --> Ablösen des Kopfes vom Mikrotubuli --> der nächste Schritt kann gemacht werden
Bild zum besseren Verständnis:
Beschreibe die Funktionsweise des Fluoreszenzmikroskops
Aus weißem Licht aus Xenon- oder Quecksilberdampflampe wird durch Anregungsfilter für das Fluorochrom geeignete Wellenlänge herausgefiltert -> dichroischer Spiegel lässt nur Licht mit langer Wellenlänge durch, kurze WL wird reflektiert, Spielgel so wählen, dass kritische Wellenlänge zwischen Anregungs- und Emissionsmaximum des Fluorochroms liegt -> Anregungslicht wird durch das Objektiv zum Präparat gelenkt, während langwelligeres Fluoreszenzlicht (rot) Spiegel passiert und durch Okular zum Auge gelangt.
Beschreibe die Trennung der Chromatide in der Anaphase:
Chromosomen ordnen sich in Metaphasenplatte an
Verbindung Schwesterchromatide proteolitisch geteilt
Anaphase A: Chromatide werden zu Spindelpole gezogen (Mitosemikrotubuli werden durch MT Abbau verkürzt)
Anaphase B: Spindelpole rücken auseinander
Beschreibe Lipidaggregate. Welche Formen gibt es und wie bilden diese das Aggregat?
Fettsäuren haben einen hydrophilen Kopf und einen hydrophoben Schwanz und können im Wasser Oberflächenfilme oder kleine Micelle bilden.
- Triacylglyceride: bilden große runde Fetttröpfchen im Cytoplasma
- Phospholipide und Glycolipide: bilden geschlossene Lipid-Doppelschichten und sind Basis für alle Zellmembranen
Beschreibe Struktur und Funktion der Cloroplasten.
Struktur:
Doppelmembran, Thylakoide, Grana, Stoma
Funktion:
Energiegewinneun, Speicher der Chloroplasten-DNA
Beschreibe Struktur und Funktion der Mitochondrien.
Struktur:
Doppelmembran, innere Membran vielfach gefaltet (Cristae), Matrix - Innenraum, Intermembranraum
Funktion:
Energiegewinnung, Speicher der mitochondrialen DNA
Beschreibe Struktur und Funktion des Cytoskeletts.
Struktur:
Keine Membran! Aktinfilamente, Mikrotubuli,Intermediärfilamente
Funktion:
Zellbewegung und Zellform, Transportvorgänge innerhalb der Zelle, Zellteilung: koordiniert die Trennung der Chromosomen
Beschreibe Struktur und Funktion des Cytosols= Cytoplasmas
Struktur:
wässriges Gel, in das die Organellen und das Cytoskelett eingebettet sind, umschlossen von der Plasmamembran
Funktion:
Stoffabbau und -Synthese (zB. Proteinbiosynthese an den Ribosomen)
Beschrifte die Bestandteile der Membran
Beschrifte die Bestandteile des Fluoreszenzmikroskops
Beschrifte die Pfeile und bestimme die Art der Mikroskopie!
Beschrifte die Pfeile.
Wo befindet sich das "alpha"-C-Atom und welche Eigenschaften hat es?
Welche zwei Formen des Moleküls sind dargestellt?
Zwei Formen: non-ionized und ionized
Beschrifte!
Beschrifte!
Beschrifte!
Beschrifte.
Beschrifte.
Beschrifte.
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Cartes-fiches
Was ist ein Zellcortex?
Beschrifte die Zeichnung.
Plasmamembran wird an der cytoplasmatischen Seite von einem Proteingerüst verstärkt "Zellcortex"
in Erythrocyten: Hauptkomponente Spektrin
in anderen tierischen Zellen: Actin
Was ist eine Peptidbindung? (Evtl Skizze)
Ist eine Säureamidbindung, eine freie Aminogruppe und eine freie Carboxylgruppe gehen verloren
Was ist eine Quartiärstruktur? Nenne ein Beispiel und dessen Aufbau.
Mehrere Polypeptidketten aneinandergelagert.
z.B.: Hämoglobin: besteht aus 4 Polypeptidkette, 2 "alpha"-globin-Ketten und 2 "beta"-globin-Ketten
Was ist eine Zelle?
Kleinste lebende Einheit!
- Membran-umhüllt
- Gefüllt mit einer wässrigen Lösung mit gelösten Stoffen
- Fähigkeit Kopien herzustellen/ sich zu vermehren/ teilen
Was ist Epidermolysis bullosa simplex?
Erbkrankheit -Mutation in Keratingenen
Ausbildung der Keratinfilamente (Intermediärfilamente) in der Haut gestört
-> Haut gegenüber mechanischen Belastungen sehr empfindlich
Was ist extrazelluläre Matrix?
Anteil tierischen Gewebes, der zwischen den Zellen im sogenannten Interzellularraum liegt
Was ist für die 3-dimensionale Faltung der Proteine verantwortlich?
3 Arten von nicht-kovalenten Bindungen:
- Wasserstoffbrückenbindung
- elektrostatische Interaktionen
- Van-der-Waals-Wechselwirkungen
Was ist Glykocalyx?
- kohlehydratreiche Außenseite: Glycolipide, Glycoproteine, Proteoglykane
- bildet schleimige Oberfläche -> Schutz
- Dient Zell-Zell-Erkennung und Adhäsion: wird von Lectinen erkannt (sind Proteine die bestimmte Oligosaccharide erkennen)
- zelltyp-spezifisch
Was ist hier abgebildet? Welche ist die innere und welche die äußere Seite?
Was ist hier abgebildet?
a) Aktinfilamente
b) Mikrotubuli
c) Intermediärfilamente
Was ist hier Abgebildet?
Was ist hier abgebildet?
Was ist hier abgebildet?
Was ist hier dargestellt? Beschrifte das Bild.
Membranen werden über Vesikel ergänzt die vom ER (über Golgi-Apparat) kommen
Vesikelmembran ist bereits asymetrisch
Was ist hier dargestellt?
Was ist hier dargestellt?
Was ist Uniport, Symport und Antiport?
Uniport: eine Substanz wird transportiert
Symport: 2 Substanzen werden in gleiche Richtung transportiert
Antiport: 2 Substanzen werden in entgegengesetzte Richtung transportiert
Was kann man über die Stabilität von Mikrotubuli sagen?
es git stabile (langlebige) & nicht stabile (kurzlebige) Mikrotubuli
langlebig z.B.: in Cilien, Flagellen, Neuriten
kurzlebig z.B.: in Mitose
Was können Zellen?
Können sehr unterschiedlich aussehen (Hefezelle-mensch. Hautzelle)
Können ihre Gestalt ändern und sich bewegen (Fisch-Keratozyten)
Was passiert mit den Organellen bei Colchicin behandlung?
MT zerfallen
ER schrumpft zum Zellkern
Golgi zerfällt in Vesikel die sich über Zelle verteilen
Was sind Aminosäuren und welche Arten gibt es?
Sind Bausteine der Peptide und Proteine (Polypeptide)
Sind Monoamino-Monocarbonsäuren
Es gibt 20 natürliche und 8 essentielle Aminosäuren
Was sind Cadherinmoleküle und wo werden sie benötigt?
Transmembranmoleküle die Zellen dauerahft miteinander verbinden
in adherens junction & Desmosomen
interagieren mit Cytoskelett und miteinander
Interaktion ist Ca2+ abhängig
Bild zum besseren Verständnis
Was sind Cilien und was sind Flagellen?
Cilien: Wimpernbüschel an der Zelloberfläche
z.B.: Respirationstrakt
Flagellen: einige wenige längere Geißeln an Zelloberfläche
z.B.: Grünalge Chlamydomonas
Was sind die Bausteine der Organismen?
- Kohlenhydrate (Zucker): Mono- Oligo- und Polysaccheride
- Nukleinsäuren: Basen, Nukleoside, Nukleotide, DNA, RNA
- Proteine (Eiweiß): Aminosäuren, Oligo- Polypeptide
- Lipide: Fette, Steroide
- Mineralstoffe, Vitamine, Wasser
Was sind die Eigenschaften der Phospholipid-Doppelschicht-Strukturen?
Können sich in der Doppelschicht bewegen (lateral diffusion, flexion, rotation, selten flip-flop-Effekt)
Fluidität wird durch Zusammensetzung bestimmt: Je mehr ungesättigte Fettsäuren desto fluider - pflanzl. Fette viele ungesättigte Fetts. ->flüssig, tierische viele gesättigte -> fest - Cholesterin vermindert Fluidität der Membran
Bildet Diffusionsbarriere: - selektive Permiabilität abhängig von Größe und Polarität des diffundierenden Moleküls, - gut durchlässig für kleine polare (O2, CO2) Moleküle und unpolare (H2O, Ethanol) Moleküle, -undurchlässig für Ionen und größere polare Moleküle wie Na+, K+, Cl-, Nährstoffe: Zucker und AS, Proteine
Was sind die Funktionen der Lipide?
Stoffwechsel (Energiespeicher)
Wärmeisolierung, mechanischer Schutz
Aufbau der biologischen Membranen: Zellmembran, Organellen- und Kernmembran, Myelinscheiden
Hormone
Pflanzliche Farbstoffe und ätherische Inhaltsstoffe
Was sind die Funktionen des Catoskeletts?
-determiniert die Position der Organellen
-itrazellulärer Transport
-trennt die Chromatiden
-verleiht den Zellen Form & Festigkeit
-vermittelt Zellbewegung
-Muskelbewegung
Was sind die Unterschiede zwischen Carrier- und Kanalproteinen= Ionenkanäle?
Carrier transportieren oft kleine, org. Moleküle (Zucker, AS,...), Kanalproteine anorg. Ionen (Na+, K+, Ca2+, Cl-)
Carrier: Transport mit Konformationsänderung des Carriers verbunden. Kanalp.: Transport nicht mit Konformationsänderung des Kanals verbunden.
Carrier transportieren eher langsam, Kanalp. sehr schnell
Carrier transportieren aktiv oder passiv, Kanalp. nur passiv
Was sind Eigenschaften biologischer Membranen?
- asymetrisch: innere und äußer Lipidschicht sind verschieden aufgebaut
- Membranasymetrie entsteht innerhalb der Zelle
- Membranen werden über Vesikel ersetzt, die vom ER (über Golgi-Apparat) kommen
- Vesikelmembran ist bereits asymetrisch
- Flüssig-Mosaik-Modell der Zellmembran (Bild)
Was sind gap junctions?
Kanäle aus Proteinkkomplexen (Connexone) die durch Plasmamembran benachbarter Zellen gehen
bewirken einen definierten Spalt
ermöglichen interzellulären Transport von H2O, Ionen, kleinen Molekülen
Was sind Integrine?
Transmembranproteine die Matrix mit zellulärem Cytoskelett verbinden
Was sind Komponenten der extrazellulären Matrix?
-Kollagen (verleiht Zugfestigkeit, schützt vor Überdehnung)
-Elastin
-Fibronektin
-Laminin (Glykoproteine in der Basallamina)
-Proteoglycane = Protein + Glycosaminglycan "GAG" (Füllmaterial)
Was sind Lektine?
eine sehr heterogene Proteinklasse
binden spezifische Kohlehydratstrukturen
Was sind Makromoleküle?
Proteine und Lipide
Was sind MAPs und nenne einige Beispiele:
Microtubuli associated Protein
können Mikrotubuli stabilisieren oder destabilisieren
Bsp.:
stabilisieren: MAP2, tau, XMAP215,
destabilisierend: Katastrophin
Was sind Mikrovilli?
Beschrifte die Zeichnung und erkläre die Begriffe.
Ausstülpungen der Zellmembran, wenn sie, wie auf dem Bild nebeneinander angeordnet sind spricht man von Bürstenraum
Af= Aktinfilamente im Cytoplasma eines Mikrovillus
Gx= Glykokalyx, besteht aus zuckerhältigen Proteinen, dient der Erkennung von Zellen und bindet Enzyme für die Verdauung
L= Lumen des Zwölffingerdarms
P= Plasmalemma, die den Mikrovillus überzieht
* Verankerung der Glykokalyx an der Zellmembran
Was sind Peptide? Was enthalten sie? Wodurch entstehen sie?
Sind lineare (unverzweigte) Oligomere von Aminosäuren
Enhalten 2 bis 50 individuelle Einheiten, Bezeichnung nach Anzahl der Aminosäuren im Peptid (di-,tri-,..Peptid)
Entstehen durch Wasserabspaltung zwischen der Aminogruppe einer Aminosäure und der Carboxylgruppe einer zweiten (Kondensationsreaktion) -> Säureamid
Die einzelnen Einheiten sind durch Säureamidbindungen miteinander verknüpft
Was sind Phosphoglyceride und woraus bestehen sie?
sind polare Lipide
sind amphipatisch: hydrophiler Kopf und hydrophober Tail
bestehen aus Glycerin, 2 Fettsäuren und einem Phosphorsäurederivat (meist Alkohol)
Was sind Sekundärstrukturen?
Lokale, 3-dimensionale Strukturen in einem Protein: "alpha"-Helix und "beta"-Faltblatt
Entstehen weil Kette aus räumlichen Gründen nur ganz bestimmte Konformationen einnehmen kann und H-Brücken diese beiden Sekundärstrukturen maximal stabilisieren
H-Brücken innerhalb einer Kette: "alpha"- Helix
H-Brücken zwischen zwei Ketten: "beta"- Faltblatt
Was sind sind GAGs und was sind ihre Eigenschaften?
Polysaccharide aus Disaccharid aufgebaut das sich sehr oft wiederholt (bis zu 25.000 mal)
an Proteine geheftet entstehen enorm große flaschenbürstenartiges Makromoleküle
Eigenschaften
-sehr vielfältig
-stark negativ geladen
- sie ziehen Wasser sehr stark an --> hoher Quelldruck--> können starken Drücken standhalten
