BIO112 - Zellbiologie

N-Glykosylierung genannt. Geschieht auch im ER. Spezifische Proteine (Oligosaccharyl Transferase) heften hierbei an Lipide im ER-Membran. Gebundene Oligosaccharide an Proteine mit N-Glycosylation-Seiten (Asn).

N-Glycolisierung findet an Asparaginresten statt

Das Signal für die Glykolisierung ist ein Tripeptid: Asn (N), (beliebig), Ser/Thr

Zuckerbindende Proteine (Lektine) überprüfen die Faltung des synthetisierten Proteins

Sind Proteine nicht komplett gefaltet, werden sie im ER festgehalten

Überschreitet die Menge fehlgefalteter Proteine einen Grenzwert, wird die "unfoldet protein response" (UPR) aktiviert. Dies führt dazu, dass die Zelle versucht, mehr Chaperone ins ER zu bringen, um die fehlerhafte Proteinfaltung zu korrigieren

Kann die Fehlfaltung der Proteine dauerhaft nicht behoben werden, transportiert die Zelle diese aus dem ER zurück ins Cytoplasma, wo sie polyubiquitiniert und anschliessend vom Proteasom abgebaut werden

Coat Komplexe konzentrieren Cargo und verformen Membranen zu Transportvesikeln

Cargorezeptoren erkennen Aminosäuresequenzen in Cargoproteinen und reichern diese so in Domänen an, aus denen dann Vesikel gebildet werden

Transport vom ER zum Golgi geschieht in COPII gecoateten Vesikeln

Coatkomplexe werden über GTPasen an Membranen rekrutiert und binden das Cargo

Coatkomplexe sind modular organisiert: Cargo, GTPase, GEF (Aktivierung -> Belädt GDPasen zu GTPasen), Cargorezeptor

COPI Coat ist verantwortlich für den Transport in retrograde Richtung -> dies ist wichtig, damit ER nicht selbst aus Zelle sekretiert wird

Retrogrades Cargo trägt das KDEL-retentionssignal das COPI bindet

Auch der COPI-coat ist modular organisiert: Aktivierung durch Arfl GTPase, Cargo Interaktion durch bestimmte COPI subunits

- Aktivierung

- Vesikel coating

- Abschnürung

- Coatentfernung

- Transport

- Tethering

- Fusion

Aktivierung der Snares (Proteine, spezialisiert auf Fusion von Membran, was Energie kostet welche durch ATP bereitgestellt wird) durch AAA ATPase

Durch Snare-Komplexe vermittelt. Dazu müssen Snares auf beiden Seiten der Fusionspartner sitzen, sie erkennen sich spezifisch. 

V-Snare (auf Vesikel) und t-Snare (auf target membrane) 

Einzelreaktionen der Membranfusion sind: 

- Docking, wobei V- und T-Snare aneinander binden

- Stalk Bildung

- Hemifusion, wobei sie sich stärker verwickeln und die äussere Schicht der Lipiddoppelschicht fusioniert

- Fusion, die innere Schicht der Lipiddoppelschicht vermischt sich ebenfalls

- Vermischung der Lumen

Geschieht nach Ca2+-Influx schnell, aus einem "vorbereiteten Zustand" heraus. Hierbei sind die Snares schon vorbereitet, was eine extrem schnelle Neurotransmitterfreisetzung ermöglicht

Geschieht durch die AAA-ATPase NSF

Vesikel werden über organell-spezifische Ankettungsproteine (tether) am Zielorganell eingefangen (Ankerproteine fangen Vesikel da Snare zu kurz). Diese Ankerproteine erkennen kleine GTPasen (Rab-GTP), die organellspezifisch auf Membran geladen sind. Rab-GTPasen kodieren mit Anker und Snare gemeinsam für die Spezifität der Vesikel und führen so zur Organellidentität. 

Rab-GTPasen binden Effektoren, wenn sie mit GTP beladen sind

Rab-GTPase-Kaskaden vermitteln die Gerichtetheit des Vesikeltransports - die Effektoren des Rabproteins aktivieren das nächste

Tierische Zelle:

- Chromosomen bewegen sich zu den Polen des Zellkerns

- Mitotische Spindel entsteht zwischen den Centrosomen

Pflanzliche Zelle: 

- Kortikale Mikrotubuli ordnen sich im Präprophasenband an

- Prophasenspindel formt sich um den Zellkern

Pflanzliche Zelle: 

- Präprophasenband verschwindet

Tierische Zelle

- Bildung einer fokussierten Spindel

Pflanzliche Zelle: 

- Bildung einer diffusen Spindel

Tierische Zelle: 

- Polare Segregation der Chromosomen

Pflanzliche Zelle: 

- Paralelle Segregation der Chromosomen

Tierische Zelle: 

- Kontraktiler Actinring bildet sich und beginnt Zelle durch Kontraktion/Abschnüren zu trennen

Pflanzliche Zelle: 

- Phragmoplast formt sich von innen heraus

Tierische Zelle: 

- Actinring trennt neue Tochterzellen vollständig

Pflanzliche Zelle: 

Phragmoplast trifft neue Zellmembran -> neue Membran zwischen Tochterzellen entsteht

Ist ein Stapel spezialisierter Zisternen. 

Modifiziert Zuckeranteile auf Proteinen und Lipiden. Er ist die Hauptsortierstation im sekretorischen Weg aller Eukaryoten. 

Aufgrund spezifischer Enzymbesetzung gibt es verschiedene Ebenen: Cis, medial, trans

Es gibt eine geordnete Abfolge spezialiserter Kompartimente

Haben die Aufgabe, Biopolymere in deren Monomere zu zersetzen. In Pflanzen wird diese Aufgabe von den Vakuolen erfüllt.

Aufnahme und Abbau von extrazellulärem Material. Coat der hier arbeitet: Clathrin. Clathrin wird nicht mit GTPasen aktiviert, die Adaptoren werdne über PI4, 5P2 und Cargo rekrutiert.

COPI = Golgi zu ER

COPII = ER zu Golgi

Clathrin = Endocytose

Konstitutive Sekretion = läuft ständig (z. B. Antikörperproduktion)

Signal-vermittelte Sekretion = wird aktiviert (z. B. Insulinproduktion)

Grundprinzip der Energiegewinnung sowohl in Mitochondrien als auch in Chloroplasten. 

Dabei wird ein Protongradient aufgebaut: 

-> Aus der Energie des Gradienten wird aus ADP und einem Phosphat ATP gemacht. Dieses kann für verschiedenste Dienste eingesetzt werden und ist eine hoch energetische, chemische Verbindung (Energiewährung der Zelle)

Energie aus Sonnenlicht gebraucht, um Protonengradienten zu erzeugen und später nochmals NADPH (chemisches Molekül und Derivat des NADH) anzuregen. Energie daraus kann gebraucht werden, um Kohlenstoff zu fixieren.

2n CO2 + 2n H2O -> 2(CH2O)n + 2n O2

NADH wird genutzt, um Protonenpumpe anzutreiben:

2(CH2O)n + 2n O2 -> 2n CO2 + 2n H2O

Vorläufer der Chloroplasten

Kraftwerk der Zelle. Haben ihre eigene DNA und eigene Maschinerie für Proteinsynthese. Haben Membranstruktur im Inneren

Haben eigene DNA und eigene Maschinerie für Proteinsynthese. Ebenfalls Membranstruktur im Inneren

Enhalten sehr viel Membranoberfläche, da oxidative Phosphorylierung an Membran gebunden ist. 

Aufbau: Äussere Membran - Zwischenmembranraum - innere Membran - Matrix (innerster Raum, dort liegen auch Ribosomen und DNA) 

Strategisch in Zelle platziert, je nach dem, wo Energie benötigt wird. Transport über Mikrotubuli. 

NADH und O2 wird genutzt, um Elekronen anzuregen. Diese werden durch Proteinkomplexe geschleust. Dadurch werden Protonen in den Intermembranraum gepumpt und ein Protonengradient entsteht. Dieser wird nun genutzt um ATP herzustellen. 

In den Mitochondrien werden ebenfalls Fettsäuren abgebaut (Beta-Oxidation)

3 verschiedene Proteinkomplexe, die Protonen auf unterschiedliche Art durch Nutzung von Elektronen aus der Matrix pumpen. Elektronen werden zwischen den Komplexen durch Ubiquinone und Cytochrome transportiert.

Produziert über Protonengradienten ATP. 

Besteht aus sehr vielen Proteinuntereinheiten. Eine grobe Unterteilung in 2 Teile ist möglich:

- F1ATPase: wenn allein, baut ATP ab

- F0-Teil: ist am Membran befestigt -> treibt ATP-Synthese an

Ort der Photosynthese. Ist wie auch Zellkern durch Turgor an Zellwand gedrückt. 

Bei Tag (und Licht): Lichtreaktion: Herstellung von ATP und NADPH

Bei Nacht: Dunkelreaktion: Nutzung des Protonengradienten, Energie aus ATP und NADPH zur Bildung von Zucker und CO2

Stärkespeicher

Haben eine Rolle als Statoliten: Können Gravitation wahrnehmen und richten dadurch das Wachstum