Zellbiologie/Cytologie

Zellbiologie/Cytologie

1. Eukaryoten

   • Zellkern und Cytoplasma, nach außen:Zellmembran, membranumhüllte Organellen

2. Prokaryoten/Protocyten

   • ungeschlechtliche Vermehrung, kein Zellkern, zirkuläre DNA liegt frei im Cytoplasma, keine membranbegrenzte Organellen, kleinere Ribosomen als bei Eukaryoten

3. Viren

   • infektiöse Partikel, keine Lebewesen, extrazelluläre Verbreitung, wirtsspezifisch,
   • Virion: Viruspartikel außerhalb einer Zelle
   • Bakteriophagen: Viren, die Bakterien befallen
   • Retroviren: einzelsträngige DNA wird durch Enzym (reverse Transkriptase) in DNA umgeschrieben, die von der Wirtszelle ins Genom eingebaut wird, sodass neue Viren erzeugt werden können

4. Zellorganellen

   • Doppelmembran
     • Zellkern/Nucleus/Karyon
       • Inhalt:Karyoplasma, Kernhülle --> Doppelmembran mit Kernporen, Äußere Kernmembran=von Ribosomen besetzt , innen: DNA, Kernkörperchen (Nucleoli), die v.a. aus RNA bestehen, Kernlamina (bestehend aus Intermediärfilamenten) = Kernskelett
     • Chromatin
       • besteht aus DNA und Proteinkomplexen (50% Histone)
         • Euchromatin
           • aufgekockertes Chromatin, Ort der meisten Gene und Aktivität, Genexpression
         • Heterochromatin = hauptsächlich inaktiv
           • konstitutives
             • Satelliten-DNA, repetitive Sequenzen, an den Enden der Telomere
           • fakultatives
             • das 2. X-Chromosom der Frau: Eigentlich Euchromatin, das seine Struktur ändern kann und durch Methylierung und Kondensation zu inaktivem Heterochromatin wird
     • Histone
       • hochkonservierte basische Proteine im Zellkern. H1, H2A, H2B, H3, H4, Aufgabe: Verpackung der DNA
     • Mitochondrien
       • Eigenes Erbgut (mtDNA), "Kraftwerke" --> Zellatmung, bei der ATP gebildet wird,werden matrilinear über das Plasma der Eizelle vererbt, vermehren sich durch Wachstum und Knospung
         • Mutationen der mtDNA - Muskelkrankheiten =Mitochondriopathien
         • Innere Atmung/Zellatmung: C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + 6 H2O + ATP
     • Plastiden
       • nur in Pflanzenzellen: grüne Chloroplasten (Photosynthese), farblose Leukoplasten (Reservestärke in Knollen und Wurzeln) und Chromoplasten (Blütenfarbe)
   • einfache Membran
     • Endoplasmatisches Reticulum
       • Netzwerk aus membranumhüllten Kanälen und Säckchen
         • glattes ER
           • Stoffwechselvorgänge: Lipidsynthese (Bildung von Phospholipiden und Steroiden), Calciumspeicherung in Muskelzellen, Engiftung (v.a. in Leber- und Nierenzellen), Gluconeogenese
         • raues ER (mit Ribosomen besetzt)
           • Proteinsynthese
     • Dictyosomen/Golgi Apparat
       • besteht aus Zisternen (flache, membranbegrenzte Hohlräume), die Stapel (=Dictyosomen) bilden. In Dictyosomen: Aufbau von Polysacchariden, Anreicherung von Proteinen und Stoffen, die dann ausgeschieden werden,Ist v.a. in schleimbildenden sekretorischen Zellen gut ausgebildet
         • cis-Golgi-Netzwerk: Dem ER zugewandte Seite
         • trans-Golgi-Netzwerk= der Plasmamembran zugewandte Seite
     • Peroxisomen/Microbodies
       • kugelförmige,membranumhüllte Zellräume, oxidativer Abbau von Ethanol und Fettsäuren, Ursprungsort = ER. Aufgaben: Abbau schädlicher Sauerstoffradikale (Schutz der DNA), Entgiftung organischer Moleküle durch Oxidationsreaktionen, Abbau langkettiger Fettsäuren durch Oxidation
     • Lysosomen
       • Bildung im ER&Golgi-Apparat, dienen intrazellulären Verdauung, enthalten 60 versch. Proteasen, Nucleasen, Lipasen, saurer PH-Wert ( 4-5)
         • Autophagozytose: Alte Zellteile und Zellorganellen werden verdaut
     • Vakuolen
       • flüssigkeitsgefüllte Hohlräume in Pflanzenzellen, dienen intrazellularen Verdauung und Speicherung von Stoffen, enthalten wässrige Lösung aus Ionen, Zucker, Farbstoffe und Säuren
   • ohne Membran
     • Ribosomen
       • Ort der Proteinsynthese, frei im Cytoplasma UND am ER, bestehen aus RNA und Proteinen
     • Cytoskelett
       • Aus Proteinen aufgebautes Netz im Cytoplasma jeder Zelle, besteht aus: Mikrofilamenten, Intermediärfilamenten und Mikrotubuli, sind mechanisch auf- und abbaubar, verantwortlich für mechanische Stabilisierung, äußere Form und aktive Bewegung der Zelle
     • Centriolen
       • Tierische und manche Pflanzenzellen enthalten 2 aus Mikrotubuli bestehende Centriolen: Davon ausgehend: Bildung der Kernspindel bei der Mitose, teilen sich nicht selbst, durch Proteinanlagerung wird ein Tochter-Centriol gebildet
     • Zellwand
       • nur bei Pflanzenzellen, Bakterien und Pilzen, dient der Stabilität, liegen außerhalb der Zellmembran, bestehen aus Zellulose, Lignin lässt sie Verholzen, bei Pilzen: Chitin
   • weitere Bauteile
     • Zellmembran
       • Schutz, Abgrenzung, Barriere, selektiv permeabel, dient der Erregungsleitung, Kommunikation und Erkennung diverser PArtikel, Kompartimentierung, neue Membranen werden aus bereits bestehenden Membranen gebildet, bestehen aus Proteinen und Phospholipiden, in Membran:Membranproteine für Stofftransport und als Rezeptoren
       • Membrantransportmechanismen
         • Diffusion
           • von kleinen ungeladenen Teilchen =passiv, temperaturabhängig, entlang eines Konzentrationsgradienten
         • Ionenkanäle
           • erleichterte Diffusion (passiv), sehr schnell, Kanäle öffnen sich durch bestimmte Signale (Hormone...)
         • Carrier
           • aktiver Transport --> Energieverbrauch und passiv, Transport gegen Konzentrationsgefälle ist möglich
     • Cilien/Geißeln
       • bewegliche Ausstülpungen der Membran, Rückgrat aus Mikrotubuli
       • Cilien: Flimmerepithel, Erzeugung eines Flüssigkeitsstromes an der Oberfläche eines Epithels
       • Geißeln, Flagnellen: Nur auf Zellen, die sich fortbewegen können, z.B.Spermien

5. Zellzyklus

   • 1) Interphase
     • G1-Phase: Zeitraum zwischen Kernteilung und DNA-Replikation
     • S-Phase: Synthesephase: Verdopplung der DNA
     • G2-Phase: Vorbereitung der Mitose
   • 2) Mitose (M-Phase): Teilung von Chromosomen und Zellkern
     • 1) Prophase, 2) Prometaphase, 3) Metaphase, 4) Anaphase, 5) Telophase
   • 3) Zytokinese: Zellteilung
     • Resultat: 2 genetisch identische, diploide Zellen

6. Kennzeichen des Lebens

   • Autonomie
   • Komplexität: Spezifische chem./strukturelle Organisation
   • Nahrungsaufnahme, Verdauung, Wachstum
   • Stoffwechsel: Ausscheidung von Stoffwechselendprodukten
   • Homöostase: Konstantes inneres Millieu
   • Vermehrung/Reproduktion: Nachkommen
   • Reizbarkeit:Reaktion auf Umweltreize
   • Eigenständige Bewegung
   • Veränderung bei entsprechender Änderung der Umwelt