Zellbiologie (Subject) / Zellbegriff und zelluläre Strukturelemente (Lesson)

Basics Biologie

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• Eine Zelle ist die kleinste, strukturelle Einheit, die sich selbst erhalten und reproduzieren kann.
• Prokaryoten bestehen aus einer Prokaryozyte ohne Nukleus.
• Eukaryozyten bestehen aus mehreren Eukaryozyten mit einem von einer Doppelmembran umschlossenen Nukleus.
• Zytoplasma ist der gesamte innere Bereich zwischen Plasmamembran und Nukleus.
• Kern-Plasma-Relation ist das Volumenverhältnis zwischen Nukleus und Zytoplasma. In gesunden Zellen liegt es normalerweise zwischen 1:7 und 1:10.
• Kompartimente sind verschiedene Reaktionsräume in der Zelle, die durch Membransysteme voneinander abgetrennt sind.
• Der Golgi-Apparat ist ein Stapel aus flachen, membranumgrenzten Reaktionsräumen, in dem die eingehenden Proteine modifiziert und in Golgi-Vesikeln zu ihrem Bestimmungsort transportiert werden.
• Der Hauptteil der von der Zelle benötigten Energie wird gewonnen in: den Mitochondrien, in denen die Zellatmung stattfindet.
• Endosymbiontenhypotese: Eukaryoten entwickelten sich aus großen organellfreien Prokaryoten, die durch Phagozytose kleiner aerobe Bakterien (die zum Stoffwechsel Zellatmung verwendeten) einschlossen, statt sie zu verdauen. Im weiteren Verlauf wurden die Bakterien zu Mitochondrien (Energiegewinnung!). → ähnliche Entwicklung bei Chloroplasten Da es heutzutage keine Übergangsformen zwischen Prokaryoten und Eukaryoten mehr gibt, ist unklar, ob sich der Nukleus vor oder nach der Symbiose herausgebildet hat.
• Prozyte: Plasmamembran DNA-Struktur Nukleus Vermehrung Ribosomen Plasmamembran: hoher Proteinanteil DNA: ringförmig Nukleus: keiner Vermehrung: Zweiteilung Riobosomen: 70-S-Ribosomen
• Mitochondrium: Plasmamembran DNA-Struktur Nukleus Vermehrung Ribosomen Plasmamembran: Doppelmembran, ähnelt innen der Prozyte, außen der Euzyte DNA: ringförmig, keine Histonen Nukleus: keiner Vermehrung: Zweiteilung, unabhängig vom Zellzyklus Ribosomen: 70-S-Ribosomen
• Euzyte: Plasmamembran DNA- Struktur Nukleus Vermehrung Ribosomen Plasmamembran: geringer Proteinanteil DNA: in Chromosomen Nukleus: vorhanden Vermehrung: Mitose Ribosomen: 80-S-Ribosomen
• Durchmesser Erythrozyten 7,5 μm bikonkave Form, Nukleus fehlt
• Hepatozyten Durchmesser und Besonderheiten 20 - 30 μm organellenreich, vielkernig, polyploid (mehr als ein Chromosomensatz!)
• Muskelzellen der glatten Muskulatur, Länge und Gestalt 50 - 500 μm lang spindelförmig
• quergestreifte Muskulatur, Länge und Besonderheit bis zu 15 cm lang mehrere Zellen verschmelzen miteinander: deshalb mehrere Nuklei
• Neuronen, Länge und Besonderheit Axon kann über 1m lang werden aus Zellkörper wachsen Dendriten (baumartige Verzweigungen) und Axon (eine lange Faser)
• Plasmamembran, Funktion im Kurzprofil Barriere, selektiver Stoffdurchlass, Zellkommunikation
• Zytoplasma, Funktion im Kurzprofil Einbettung der Organellen, Ort verschiedener Stoffwechselvorgänge
• Nukleus, Funktion im Kurzprofil Stuerung aller Vorgänge in der Zelle, Speicherung der Erbinformation
• Ribosom Proteinbiosynthese
• ER, Funktion im Kurzprofil glattes ER: Synthese von Membranlipiden, Raues ER: Versendung von Vesikeln (z.T. mit Proteinen) mit Kern verbunden, einige Proteine gelangen über die Verbindung zwischen dem Nukleus und dem Lumen des ER ins Kerninnere
• Golgi-Apparat, Funktion im Kurzprofil Proteinumwandlung und -versand
• Mitochondrium, Funktion im Kurzprofil Ort der Zellatmung, Energiegewinnung
• Lysosom, Funktion im Kurzprofil Verdauung
• Perioxisom, Funktion im Kurzprofil Stoffwechselprozesse, z.B. Fettsäureabbau
• Zytoskelett, Funktion im Kurzprofil Stabilität der äußeren Form der Zelle
• Karyoplasma oder Nukleoplasma der sich innerhalb des Zellkerns befindlichen Teil des Protoplasmas, durch Kernmembran vom Zytoplasma getrennt (Elektrolytenkonzentration in Karyoplasma und Zytoplasma verschieden)
• Kern-Plasma-Relation festes Verhältnis zwischen Volumen des Kerns und dem des Zytoplasmas, nötig um Kontrolle des Zellkerns über die Vorgänge die gesamte Zelle zu garantieren
• Oberfläche-Volumen-Relation Relation ist abhängig von der Zellfunktion: sehr stoffwechselaktive Zellen sind kleiner (=größere Oberfläche im Vergleich zum Volumen) Zellen, die sehr groß sind, aber dennoch sehr stoffwechselaktiv, müssen ihre Oberfläche durch zusätzliche Falten und Einbuchtungen vergrößern
• Größe Eizelle Mensch 150 nm
• maximale Auflösung Lichtmikroskop 0,3 μm
• Größe Mitochondrien 1 μm
• Größe H-Atom 100 pm
• Zellenanzahl Mensch etwa 6 x 1013, davon 3,5 x 1013 Gewebszellen, Gesamterythrozytenbestand: 2,5 x 1013 : pro Sekunde werden 2,5 x 106 neue Blutzellen gebildet
• Haupttypen von Lipiden in der Zellmembran Phospholipide, Cholesterin, Glykolipide
• Hauptphospholipide in der Erythrozytenmembran Phosphatidylcholin (= Lezithin) Sphingomyelin Phosphatidyslerin Phosphatidyläthanolamin
• Dicke Zellmembran ca: 6-10 nm, im Lichtmikroskop unsichtbar
• Zytoplasma Zytosol (Grundplasma), darin eingebettete Organellen und Zytoskelett
• Zytosol Speicher für Proteine, Ionen und Stoffwechselprodukte Ort zahlreicher Stoffwechselvorgänge, z.B. Glykolyse (Abbau von Glukose zu Pyruvat), Synthese von Aminosäuren, Monosaccariden, Nukleotiden, Fettsäuren, Triglyeriden (Energiespeicherung) Bsp: überschüssige Glukose im BLut wird hauptsächlich im Zytosol der Heptozyten zu Glykogen umgewandelt und gespeichert, kann bei Bedarf freigesetzt werden
• Glykogenspeicherkrankheit Glykogen kann nicht korrekt auf-oder vollständig abgebaut werden, führt z.B. zu Leberinsuffizienz, später Nierenvergrößerung und Infantilismus
• Fettleber resultiert aus gestörtem Fettsäureabbau, gesteigerter körpereigener Fettbildung oder Störung des Fettabtransports: bei min. 50% der Hepatozyten tritt dann übermäßige Fettablagerung in Tröpfchenform auf
• Nukleus ∅ 5 μm in Euzyten, meist kugelförmig, selten auch nierenförmig, Form kann sich an Zellform anpassen hier findet Replikation und Transkription statt Skelettmuskelzellen können viele Nuklei (polykaryotisch) besitzen
• Kernanzahl Leberzelle bis zu 8
• Kernanzahl Nervenzelle bis zu 2
• Kernanzahl Osteoklasten (Knochenzerstörungszellen beim Knochenumbau) bis zu 100 Nuklei
• perinukleärer Raum Zwischenraum zwischen äußerer und innerer Kernmembran
• Kernlamina Proteingeflecht aus Intermediärfilamenten an der inneren Kernmembran, sorgt für Stabilität der Kernhülle
• Kernporen Stellen der Kernmembran, an denen innere und äußere Kernmembran verschmelzen, bestehen aus ca. 50 Proteinen, werden beidseitig von je acht globulären Proteineinheiten fixiert, kleiner Transportkanal im Innern (kann bei Bedarf erweitert werden) ∅ 30 - 100 nm
• Kernerkennungssequenz besteht aus Aminosäuren,  hilft Proteinen zu einem bestimmten Zielort im Nukleus zu gelangen, so werden sie aktiv durch die Kernporen ins Innere transportiert

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