Zellbiologie der Eukaryoten

Prüfungsvorbereitung

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Romana Polacek
Diese Lernkarten bieten einen grundlegenden Einblick in die Zellbiologie der Eukaryoten, mit Fokus auf den Transport von Proteinen, die Struktur und Funktion der Plasmamembran sowie die Rolle von Mikrotubuli und Vesikeln. Sie erklären, wie Moleküle wie Na+ und K+ durch die Membran transportiert werden und welche Signalsequenzen dabei eine Rolle spielen. Ideal für Studierende, die die Grundlagen der Zellbiologie verstehen möchten, um komplexere biologische Prozesse besser nachzuvollziehen.
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Allemand
Catégorie
Biologie
Créé / Mis à jour
08.05.2013 / 12.07.2017

Flashcards

Welche Bedeutung hat die Natrium-Kalium-Pumpe?

 

Na+- Gradient wird für Transport anderer Moleküle benutzt: Symport Glukose/ Na+ aus Darm in Darmepithelzellen, Antiport: Na+/H+ Abgabe nach außen zur Konstanthaltung des pHs im Cytosol

Aufrechterhaltung des osmotischen Gleichgewichts, Na+ muss draußen bleiben, damit osm. Gleichgewicht erhalten bleibt.

Na+/K+ Gradient wird für die Weiterleitung von Aktionspotentialen in Nerven und Muskeln verwendet.

 

Wie wird das Membranpotential beeinflusst?

 

Durch Aktivität der Na+K+Pumpe entsteht kein elektrischer Ladungsunterschied zwischen Innen und Außen.

Membran der ruhenden Zelle für K+ über passive Ionenkanäle besser zugänglich als für Na+, daher diffundieren K+ Ionen wegen großem Konzentrationsunterschied von Innen nach Außen.

Diese passive Rückdiffusion führt wegen positiver Ladung zu Ladungsverzerrung bzw Potentialdifferenz wobei das Innere negativer als das Äußere wird.

 

Erkläre den Glukose-Na+-Symport.

 

aktiver Transport von Glukose gegen den Konzentrationsgradienten

Energie kommt aus elektrochemischen Na+-Gradienten

kooperative Bindung sorgt dafür, dass Glukose nur dann transportiert wird, wenn Na+ gebunden hat -> daher Glukosetransport von außen ins Cytosol häufiger als umgekehrt

 

Wie funktionieren Ionenkanäle?

 

Selektivität kommt durch Form und Größe des Kanals zustande

Öffnen und Schließen ist ein Zufallsprozess, wird aber reguliert, durch Patch-clamp-Technik messbar

Selektivität von Ionenkanälen beruht auf Größe der Ionen

Ionen sind in wässriger Lösung von Hydrathülle umgeben, Ionenkanäle transportieren Ionen ohne Hydrathülle (Beispiel K+-Kanal: Kanal simuliert Hydrathülle durch bereitstellen von Carbonylgruppen)

 

Wie erfolgt die Regulierung von Ionenkanälen?

 

die Zeit die der Kanal offen bzw. geschlossen ist wird beeinflusst.

Regulation durch Spannung (Membranpotential), Liganden und Druck

 

Welche Funktionen haben Ionenkanäle?

 

Spannungsreguliert: Membranpotential, Nervenleitung, Blattschließreaktion in Mimose

Ligandenreguliert: Nervenleitung

Druckreguliert: Wahrnehmung von Schallwellen

 

Was sind Ionophore?

 

kleine hydrophobe Moleküle, die bestimmte Ionen durch die Membran schleußen

Mobile carriers: Valinomycin (K+)

Channel-forming: Gramicidin (K+, H+, Na+)

werden von Prokaryonten synthetisiert (als biolog. Waffen)

für experimentelle Zwecke nützlich

 

Wie erfolgt die Nervenleitung?

 

Erfolgt über Neuronen

Neuronen haben die Funktion des Empfangens, Weiterleitens und Übertragens von Signalen

Signal= elektrische Potentialänderung der Plasmamembran= Aktionspotential

 

Woraus bestehen typische Säugerneuronen?

Beschrifte die Abbildung.

 

Dendriten, Zellkörper, Axon (meist 1/Neuron, 1mm-1m lang), Zielzellen: Muskelzellen, andere Neuronen

 

Beschrifte die Abbildung

 

 

Was ist ein Aktionspotential?

 

  • elektrische Erregungswelle= Nervenimpuls:

lokale Änderung des Membranpotentials durch spannungsregulierte Na+ und K+ Kanäle

wird in der Regel am Zellkörper oder Dendriten gestartet

wird durch Verstärkung entlang des Axons propagiert

kann chemisch auf andere Zellen übertragen werden

Mechanismus wurde um 1940-1950 am Riesenaxon des Tintenfisches geklärt

  • Aktionspotential setzt sich aus zeitlicher und örtlicher Komponente zusammen
 

Skizzieren Sie ein Aktionspotential (Kurve inkl. Beschriftung)

 

 

Ruhepotential von -60 - -70 mv. Schwellenspannung von -55 mV muss überwunden werden (nach dem alles-oder-nichts-Prinzip), durch den Reiz wird das Membranpotential um 20 mV verschoben -> dadurch wird der Schwellenwert erreicht. Es kommt zur Ausbildung des Aktionspotentials welches nach einer Hyperpolarisationsphase wieder das Ruhepotential erreicht.

Depolarisierung der Membran breitet sich auch auf benachbarte Membranregionen aus

 

 

Wie erfolgt die Übertragung des Signals vom Axon auf die Zielzelle?

 

erfogt an speziellen Kontaktstellen "Synapsen"

Plasmamembran von Axon und Zielzellen sind durch schmalen Spalt getrennt "synaptischer Spalt": elektrisches  Signal kann sich nicht über diesen Spalt ausbreiten, Übertragung des Signals chemisch durch Neurotransmitter

 

Was ist eine Synapse?

 

Spezialisierte Kontaktstrukturen

chemisch (häufiger) oder elektrische Botschaftsübermittlung

 

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.

 

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