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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Flashcards
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.
Beschrifte: Querschnitt der Darmwand
Lösung:
Charakteristisches Merkmal für eukaryontische Zellen? Was beschreibt Zellbiologie?
eukaryotisch: Zellen besitzen Zellkern in dem die Erbinformationen gespeichert sind (Gegensatz: Prokaryonten)
Zellbiologie beschreibt, wie Zellen funktionieren
Chloroplasten 1
Nenne 6 mögliche Lokalisierungen für Proteine!
- äußere Membran
- Intermembranraum
- innere Membran
- Stroma
- Thylakoidmembran
- Thylakoidraum
Chloroplasten 2
Beschreibe denTransport ins Stroma!
- ähnlich wie Transport in mitochondriale Matrix
- N-terminale Signalsequenz, die nach dem Transport im Stroma abgeschnitten wird
- Energie aus GTP oder ATP-Hydrolyse
Chloroplasten 3
Beschreibe denTransport in die Thylakoidmembran und den Thylakoidraum!
- zweite, hydrophobe Signalsequenz, die nach Abschneiden der N-terminalen Signalsequenz exponiert wird
- mehrere Mechanismen für Transport in Thylakoid
- Energie aus GTP oder ATP-Hydrolyse & H+-Gradient
Durch welche Moleküle werden Hemidesmosomen bzw. focal adhesions an extrazellulärer Matrix bzw. Basallamina verankert?
Integrine (Transmembranproteine)
focal adhesion: Integrine verbinden
Actinfilament (intrazellulärer Ligand) mit
Fibronektin (extrazellulärer Ligand)
Hemidesmosomen: integrine verbinden
Intermediärfilament (intrazellulärer Ligand) mit Laminin in Basallamina (extrazellulärer Ligand)
Endoplasmatisches Retikulum 1
Welche Vorgänge kennst du, die im ER stattfinden?
- Translation
- Proteinfaltung
- posttranslationale Modifikationen von Proteinen
- Proteintransport (von Transmembranproteinen)
- Bildung und Abschnürung neuer Kernmembranen (nach der Mitose)
Endoplasmatisches Retikulum 10
Beschreibe den Transport in die ER-Membran!
→ von Typ I-Proteinen & von Typ II-Proteinen
- nach der Signalsequenz kommt hydrophobe Stop-Transfer Sequenz (alpha-Helix)
- Translokation wird an der Stop-Transfer Sequenz gestoppt
- nascierendes Protein wird in Membran entlassen
- Signalsequenz wird abgespalten, Stop-Transfer-Sequenz ist Transmembranteil des Proteins
- Protein wird fertig synthetisiert
Endoplasmatisches Retikulum 11
Beschreibe den Transport in die ER-Membran!
→ von MultiplePass-Proteinen
- nach der Signalsequenz kommt hydrophobe Stop-Transfer Sequenz (alpha-Helix)
- Translokation wird an der Stop-Transfer Sequenz gestoppt
- nascierendes Protein wird in Membran entlassen
- Signalsequenz wird nicht abgespalten
- Stop-Transfer-Sequenz & Signalsequenz sind Transmembranteile des Proteins
- Protein wird fertig synthetisiert
Endoplasmatisches Retikulum 2
Wodurch unterscheiden sich glattes und rauhes ER?
Glattes ER
- metabolischen Prozesse
- Kohlenhydratstoffwechsel
- Entgiftung der Zelle
Rauhes ER
- Proteinbiosynthese
- Membranproduktion
Endoplasmatisches Retikulum 3
Wie können das glatte ER und das rauhe ER voneinander getrennt werden?
Durch Zentrifugation
Da sie unterschiedliche Dichten haben, lassen sich die beiden ER durch Zentrifugation voneinander trennen.
Endoplasmatisches Retikulum 4
Was wird ins ER transportiert?
Proteine, die bestimmt sind, für:
- das ER-Lumen,
- die ER-Membran,
- andere Organellen,
- oder die Plasmamembran
(Weiterbeförderung vom ER durch Vesikeltransport)
Endoplasmatisches Retikulum 5
Wie werden Proteine ins ER transportiert?
- Protein hat eine N-terminale Signalsequenz mit hydrophobem Bereich
- Synthese erfolgt an ER gebundenen Ribosomen (rER)
- Protein wird noch während der Proteinbiosynthese ins ER transportiert
Endoplasmatisches Retikulum 6
Was heißt Synthese?
Als Synthese bezeichnet den Vorgang, mit welchem aus Elementen eine Verbindung oder aus einfach gebauten Verbindungen ein komplizierter zusammengesetzter, neuer Stoff hergestellt wird.
Endoplasmatisches Retikulum 7
Wie vermittelt die ER Signalsequenz ER Lokalisationen?
- SRP bindet an das nascierende ER-Signalpeptid
(SRP = signal recogintion particle)
- SRP+ER-Signalpeptid+Ribosom+mRNA binden an einen SRP-Rezeptor in der ER-Membran
- der SRP-Rezeptor dirigiert das Ribosom zum Translokationskanal
- Signalpeptid öffnet Translokationskanal durch ER-Membran und bindet an Kanal
- SRP und SRP-Rezeptor dissoziieren ab
Endoplasmatisches Retikulum 7
Wie vermittelt die ER-Signalsequenz, ER Lokalisationen?
- SRP bindet an das nascierende ER-Signalpeptid
(SRP = signal recogintion particle)
- SRP+ER-Signalpeptid+Ribosom+mRNA binden an einen SRP-Rezeptor in der ER-Membran
- der SRP-Rezeptor dirigiert das Ribosom zum Translokationskanal
- Signalpeptid öffnet Translokationskanal durch ER-Membran und bindet an Kanal
- SRP und SRP-Rezeptor dissoziieren ab
Endoplasmatisches Retikulum 8
Beschreibe den Transport ins ER-Lumen!
- Signalpeptid bleibt an Translokatorkanal
- gebunden
- Rest der Polypeptidkette wird durch die Membran
- gefädelt
- Signalpeptidase im ER-Lumen schneidet nach Signalpeptid
- Signalpeptid wird in die Membran entlassen
- Protein wird ins ER-Lumen entlassen
- Faltung des Proteins erfolgt im ER-Lumen
(einige Proteine verbleiben im ER-Lumen;
sie haben ein Retetntionssignal [=zutückhaltend] von 4 carboxyterminalen Aminosäuren)
Erkläre die Diffusionsbarriere.
hydrophile Moleküle können nicht durch die Membran diffundieren
Konzentration einer Substanz im Zellinneren kann sich von ihrer Umgebungkonzentration unterscheiden
-> Konzentrationsgradient= chem. Gradient
Erkläre ein Beispiel für aktiven Stofftransport.
transportierendes Carrierprotein Na+-K+-Pumpe
pumpt Na+ und K+ gegen elektrochem. Gradienten durch Plasmamembran (Na+ nach außen, K+ nach innen)
hydroysiert ATP zur Energiegewinnung
Gib 3 Phospholipide an.
Phosphatidylethanolamin
Phosphatidylcholin
Phosphatidylserin
