Zellbiologie

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Zellmembran erforderlichen Enzyme sellost produziert Synthese: -von kleinen, ringförmigen DNA-Holeklilen gesteuerte) -findet an Ribasamen statt Kompartimentierung. - anderer Teil in Ribosomen im Cytosol und dann eingeschleust Mitochondrien gehen stehts aus anderen Mitochondrien hervor U benötigen Enzyme (deren Synthese wird von Zellkem gesteuert) isolierte Mitochondrien lassen sich nicht vermehren chloroplasten gehen ebenfalls aus anderen Chloroplasten hervor U benötigen ebenfalls Enzyme →Endosymbiontentheorie Zellatmung, dort befinden sich Enzyme für Zellatmung viel Platz für membrangebundene Enzyme = viele Reaktionen finden gleichzeitig slatt Funktion bei Zellatmung →Moleküle außerhalb des kompartiments werden von Molekülen innerhalb d. Kompartiments getrennt viele biochemische Reaktionen können gleichzeitig und unabhängig voneinander ablaufen (Fettsäureabbau in Mitochondrien oder Fettsäuresynthes im Cytoplasma) unterteilung einer Zelle in membranumschlossene Reaktionsräume membranumschlossene Reaktionsräume - Kompartiment →→ Zelle-geordnetes System (unterteilung der zelle in verschiedene Kompartimenie, in denen spezifische Stoffwechselvorgänge ablaufen) (befinn nix sich vermehren sich nur innerhalb der Zelle CHLOROPLASTEN -Matrix Thylakoid Grana Stärkcelcom Bau Doppelmemboran - Unsenförmig - Ø von 4 bis 8 pm ↑↑↑↑ nur in Pflanzenzellen Chlorophyl grün gefärbt dienen der Fotosynthese bilden aus CO₂ + H₂O Kohlenhydrate ernähren sich 1 Zelle = bis zu 200 chloroplasten selbst - außere und innere Membran eng aneinander - innere Membran umschließt die Matrix Matrix → zahlreiche flache Membransäckchen: Thylakoide 1 Teil: durchzient Matrix: Matrixthylakoide 2.Teil: Thylakoidstapel: Grana →Thylakoide entstehen durch Ausstülpung der inneren + anschließende Abschnürung der Säckchen Funktion: Thylakoidmembran + Matrik Fotosynthese - Teil der erforderlichen Enzyme in Chloroplast selbst hergestellt - Synthese erfolgt wie beim Mitochondrium - Anderer Teil im cytosol und werden dann eingeschleust ↳große Oberfläche der Thylakoide ermöglicht Einbau von vielen Chlorophyllmolekülen und membrangebundenen Enzymen, die an FS beteiligt sind - innenraum der Thylakoide: Rolle bei FS chloroplast benötigt für die Photosynthese bestimmte Enzyme, deren Synthese der Zellkern stewert -sobald chloroplast außerhalb der zelle ist, werden die letzten Reserven der enzyme verbraucht →sobald diese leer, keine Fotosynthese mehr möglich Außerhalb der Zelle können nur wenige Stunden Fotosynthese betrieben werden: ran Entstehung der Doppelmembran: - Prokaryoten sind von einer Membran umgeben - Aufnahme in die größere Zelle VORKOMMEN Zellkem SYMBIOSE → enge Gemeinschaft verschiedener Arten, die für beide vorteilhaft ist ENDOSYMBIOSE → ein Partner lebt im Inneren des anderen und profitiert davon Zellmembran Cytoplasma Mitochondrien Chloroplasten ER Dictyosom Ribosomen Zellwand Vakuolen mit abschließender Abschnürung wird er in den Innenraum einverleibt verfügt über seine eigene Zellmembran, sowie über eine Membran, die er von der aufnehmenden Zelle erhalten hat. → biose biomembr hydrophiler Kopf X hydrophober Schwanz X Prokaryoten 7 Protocyte Tierzelle Hembran der größeren Zelle stülpt sich über und um fließt den eintretenden Prokaryoten | Cholin Phosphat Glycerin X X X X X X Fettsäuren Eukaryoten Pflanzenzelle Membranen einer Zelle Blomembran (→ Zellinnalt von Lebewesen ist umgrenzt von Zellmembran) setzt sich aus Proteinen, Kohlenhydraten und vor allem Lipide zusammen Lipidmolekül: X X X -hydrophiler + hydrophober Teil Entstehung von Tier- und Pflanzenzellen: - Prokaryot erfuhr durch wachsendes Nahrungsangebot eine Größenzunahme Begrenzung der Erbsubstanz auf membranumschlossenes Kompartiment (zellkem) größer Zelle ernährt sich von kleineren Prokaryoten (→ aerobe + photosynthese betreibende Bakterien) manche davon wurden nicht verdaut - häufigsten Lipide in der Blomembran ungesättigte Fettsäuren Im Wasser: hydrophiler Teil wasser zugewandt leben im inneren der größeren zelle weiter, vermehren sich + versorgen wirtszelle mit zusätzlicher Energie hydrophober Teil: nur untereinander in Berührung Phospholipide →→ hydrophiler Kopf mit Glycerinmolekül sind 2 Fettsäuren verbunden →hydrophober Schwanz mit Lo besteht aus 2 Fettsäuren Knicks" (Doppelbindung) → geringere Packungsdichte der Lipidmoleküle Zwischenmolekulare Kräfte geringer (als bei gesättigten) → je höher der Anteil der ungesättigten Fettsäuren in einem Lipid, desto geringer ist der Temperatur bereich, in dem er schmilzt Anordnung der Lipide im Wasser 1 einfache lipidschicht Zellinhalt 8. Das Flüssig- Mosaik - Modell Glykoprotein 2 Lipid-Doppelschicht Funktion: MAA KA NA NA NA WAN periphere Membranprosine 3. Mizelle MAALA Lipid-Doppelschicht integrale Membranproteine 4. Liposom Wasser selektiv permeabel (ermöglichen bzw verwehren bestimmten Substanzen den Durchtritt) ↳ Stoff transport zwischen Umwelt und zelle wird kontrolliert Struktur der Biomembran: - Grundgerüst Lipide (Phospholipide) bilden Doppelschicht → hydrophoben Anteile liegen sich gegenüber → hydrophile Anteile weisen zum Oytosol Lipide bewegen sich frei innerhalb einer Schicht Memboran besitzt flüssigkeitsähnliche Konsistenz - Lipid- Doppelschicht Proteine eingelagert/ liegen auf ihr Muster (erinnern an Mosaik) - zwei Hauptgruppen von Membranproteinen: 1 integrale Membranproteine 2 periphere Membranproteine - Membranproteine /-lipide mit Kohlenhydratketten Glykoproteine /- lipide tief in Membran eingelagert - Kanäle für bestimmte Substanzen bilden (z. B. für lonen) wirken als Rezeptorproteine, indem sie Signalstoffe (z. B. Hormone) binden und dadurch Nachricht in das Zell- oder Organellinnere übermitteln Zell-Zell- Erkennung (fremde Zellen an deren spezifischen Oberflächen struktur erkennen) Lingelagert mit Oberfläche verbunden DIFFUSION Brown'sche Molekularbewegung ( ständige Bewegung der Teilchen von Gasen und Flüssigkeiten) →Bewegung ist ungerichtet Teilchen stoßen ständig aneinander unzähligen zufälligen Bewegungen allmählichen Gleichverteilung der Teilchen Teilchen folgen immer dem Konzentrationsgefälle L vom Ort hoher Teilchenkonzentration wandern sie zum Ort niedriger TK OSMOSE DEFINITION OSMOSE Durchlässigkeit PERMABILITÄT DER BIOMEMBRAN ↳ Biomembranen sind für versch. Stoffe untersch. gut durchlässig: 1. Substanzen, die frei diffundieren können (0₂-/ №₂-/ CO₂ - Moleküle, H₂0-Moleküle (begrenzles Haß→ zusätzlich Aquaporine nötigl 2. Substanzen, für die BM Diffusionsbarriere darstellt (große Molekule (Glucose, lonen,...) Biomemboran ist selektiv permeabel Konzentrationsausgleich 1 gelöster Stoff im Außenmilieu konzentrierter als innen qußen 510000 0.01 2 →Diffusion durch eine selektiv permeable Membran - frei passierbare Teilchen bewegen sich durch die selektiv permeable Membran in Richtung des Konzentrationsgefälles (hohe konz. → niedrige konz.) Konzentrationsunterschied ausgleichen - nicht passierbare Teilchen können dem Bestreben, den konzu auszugleichen nicht folgen, da Biomembran eine Diffusionsbarriere darstellt hohe Kon an gel. Stoffen ↓ niedrige Konz an H₂0-Molekülen Jinnen Lo niedr. Konz. an gel.8 Sloffen Lp hohe Konz an H₂0-Molek Volumenreduzierung hypertones Medium (Lösung die höhere Konzentration an gelösten Stoffen als die ver- gleichslösung hat. 2 gelößter Stoff ist außen und innen gleich konzentriert innon →konz. von gel. Stoffen + H₂O- Molekülen guich keine Volumenveränderung isotones Medium (Lösung, die die gleiche konzentration an gel. Stoffen wie Vergleichs- Lösung hat 3 gelöste Stoff ist im Außenmilieu verdünnter aus innen 5 niedr. Konz. an gel. Stoffen Skizze: ↓ hohe Konz. an H20-Molekülen Volumenzunahme niedrige konz.an H₂o-Polekülen ELL 7 none konz, an gel. Sloffen hypotones Hedium (Lösung, die niedrigere Konzentration an gelösien Stoffen als die vergleichslösung hat. Zellen in unterschiedlichen Außenmedien besitzt Cytosol einer Zelle die gleiche Konzentration wie die umgebungsflüssigkeit in beide Richtungen passieren gleich viele Wassermoleküle die Zellmemboron Lösungen gleicher Konzentration isotonisch Cytosol und Außenmedien können unterschiedliche Konzentrationen aufweisen Lösung mit geringeren Konzentration hypotonisch Lösung mit höherer Konzentration nypertonisch Einfluss des Außenmediums auf Tierzellen ZELL- rote Blutzellen in hypertonischer schrumpfen, denn sie geben Wasser an das Außenmedium ab rote Blutzellen in hypotonischer Lösung (Bsp. dest. Wasser)- nehmen wasser auf →schwellen zuerst an, dann platzen sie Cytosol der roten Blutzellen und umspülende Blutflüssigkeit isotonisch innerhalb der Blutflüssigkeit stets die gleiche Gestalt Einfluss des Außenmediums auff Pflanzenzelllen Vakuole(n) in der Zelle → enthalten wässrige Lösung Zellwand zellplasma -Vakuole -Chloroplast → Ausgangszustand: →isoton →Plasmolyse: Schrumpfen des Zellplasma (inklusive Vakuoe!) aufgrund von Wasseraustritt; Ablösen der Zellmembran von Zellwand ->> hyperton → Deplasmolyse: Anschwellen des Zellplasmas (inklusive Vakuoe!) aufgrund von Wassereintritt; Zellmembran wird wieder gegen Zellwand gedrückt hypoton Stofftransport -nicht in Arbeit →Biomembranen verhindern eine unkontrollierte Stoffaufnahme /-abgabe selektive Permeabilität →zellen sind jedoch auf ständigen Stoffaustausch mit der Umgebung angewiesen passiver Transport 00000000000000 - innen enteichvere Diffusion -unspezifisch boooooo einfache Diffusion: - kleine Holekule (z.B. (begrenzt) wasser oder Sauerstoff) gelangen durch Lipiddoppelschicht - erfolgt von höherer zu niedriger konzentration in Richtung des konzentrationsgefälles kanalvermittelte Diffusion: - erfolgt durch einen Kanal (Membranprotein) -spezifisch → jeweils nur bestimmte Stoffe können Membran passieren -Kanal dauerhaft offen ODER er wird durch elek./chem. Signale geöffnet Bsp.: Aquaporine → ermöglichen schnellen Durchtritt von Wassermoteküfen (bis zu 3 Mio. pro Kanal pro sec) carrierevermittelte Diffusion: spezifisch - Transportproteine, die Bindungsstellen für bestimmte Moleküle aufweisen Schlüssel-Schloß- Prinzip räumi. Struktur (= Konformation) ändert sich durch Bindung an das Molekül →gebundenes Molekul gelangt durch Konformationsänderung auf andere Seite der Membran aktiver Transport - Energiezufuhr nötig (ATP) - erfolgt gegen Konzentrationsgefälle (von Ort niedr. zu hoher) mittels spezieller carrier- oder lonenpumpen a) primär aktiv: →→direkt mit energetischen Vorgängen verbunden Kri transportiert Dic 0000000000 uniport: - nur bestimmte Molekül- oder lonensorte wird (Bsp: Wasserstoff -Ionenpumpe) - in eine Richtung 0000000 tomongane Zdron Energi pooooooo Symport: - mehrere Molekül- oder lonensorten werden gleichzeitig transportiert - in eine Richtung theg booooooo pooooooo Antiport: - mehrere Molekül- oder lonensorten werden gleichzeitig transportiert (Bsp.: Natrium-kalium-Pumpe) -in entgegengesetze Richtung b) sekundär aktiv →→Energiequelle indirekt beteiligt - mithilfe einer Energiequelle (ATP) wird der Konzentrationsunterschied eines anderen Stoffes (Bsp.: H¹-lonen) aufgebaut Rückstrom der Hº-lonen wird der zu transportierende Stoff gegen ein Konzentrationsgefälle mitbefördert Stofftransport nicht in Arbeit →Wasser oder kleine Moleküle passieren die Hembran direkt oder werden von Transportproteinen in die Zelle geschleust →→Nahrungspartikel oder größere Moleküle können Membran durchqueren, indem Sie in Hembranbläschen (Vesikel) eingeschlossen werden große Vesikel Vakuole dieser Vorgang der Stoffaufnahme Endocytose → entsprechender Vorgang der Stoffausscheidung→→ Exocytose ENDOCYTOSE → Zellmembran senkt sich an der Stelle ein, die mit dem Fremdkörper in Berührung kommt Fremdkörper komplett von der Membran umschlossen→ Vakuole schnürt sich ab und befördert aufgenommenes Material in die Zelle phagytose DOO 20 resepte mittelse PR 00 O 00 Pseudopodium Nahrungelchen Hemloroun extrabekulärt Risigkeit Vakuole Prosina Costed pit Opoplasma 809 oo Vesiket Phagocytose → Aufnahme fester Bestandteile Pinocytose → Aufnahme flüssiger Bestandteile und in den Tropfen gelöster Stoffe rezeptorvermittelte Cytose → Rezeptorproteine ragen aus der Membran aus tragen spezielle Erkennungsstrukturen, an die nur bestimmte Holeküle binden Rezeptoren an leicht eingesenkten Membranstellen coated pits tragen besondere Proteine auf der Cytoplasma seite → Stoff bindet sich mit Rezeptor→→ coated vesicles → mit Proteinen ummantelte Vesikel große Hengen einer Substanz, deren Konzentration in der Umgebung der Zelle sehr gening ist, können aufgenommen werden (Bsp.: Cholesterin als Baumaterial gelingt aus Blut in die Zelle) EXOCYTOSE →Vesikel treten mit Zellmembran in Kontakt → Berührungsstellen → Hembranen verschmelzen sodass eine Öffnung entstent Innalt des vesikels wird nach außen abgegeben Exocytose →→ Einzeller entleeren ihre kontraktilen Vakuolen und stoßen aus den Verdauungsvakuolen unverdauliche Reste aus HEMBRANFLUSS nicht nur an der Zellmembran werden Stoffe mithilfe von vesikeln auf-/abgenommen innerhalb der zelle findet ständig Endo- und Exocytose statt Substanzen zur weiterverarbeitung oder Membranstücke werden von einem Organell zum anderen transportiert gleichzeitig emeuem sich die Memloranen der Zelle → ständiges Ineinanderübergehen der Membranen → Hembranfluss → Membranen von Mitochondrien, Plastiden und Peroxisomen nehmen an diesem Austausch nicht teil