Humanbiologie (Fach) / Zellmorphologie (Lektion)

Aufbau und Struktur einer Zelle

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• Zellbestandteile Zellmembran Zytoplasma (Organellen + Zytosol) Zellkern Ribosomen (raues ER und freie Ribosomen) Golgi-Apparat Lysosomen Mitochondrien
• Zellmembran Besteht aus Lipid-Doppelschicht Innen und außen liegende Schichten sind hydrophil, enthalten wasserlösliche Komponenten (Phospholipide) Werden durch doppellagige, hydrophobe Schicht mit fettlösliche Komponenten (Fettsäuren, Cholesterin) von einander getrennt Diese doppellagige Schicht ist mit Proteinen durchsetzt und reguliert damit Stofftransport in/aus der Zelle Manche Proteine sind Rezeptoren
• Zytoplasma Gesamter lebender Inhalt der Zelle Wird von Membran umschlossen Besteht aus Zellflüssigkeit, Zellskellet (stabilisiert Zelle), Zellorganellen
• Zellkern Informations- und Steuerzentrum der Zelle Befindet sich im Zytoplasma Umgeben von Kernmembran (Doppelmembran), die Kern von Zytoplasma trennt Äußere Membran geht in raues ER über und ist mit Ribosomen besetzt Innere Membran grenzt an Kernlamina, die Zellkern stützt Enthält Erbgut der Zelle (DNA) Innerhalb des Zellkerns befindet sich Kernkörperchen (Nucleolus) Kernkörperchen ist für Produktion ribosomaler RNA verantwortlich Zuständig für Transkription, Replikation, Mitose und Meiose
• Ribosomen Kleine Partikel bestehend aus 50% Protein und 50% rRNA Zusammen mit Zellkern zuständig für Proteinbiosynthese Kommen einzeln als freie Ribosomen oder zusammen mit rauem endoplasmatischem Retikulum (ER) vor Freie Ribosomen bilden zelleigene Proteine ER zuständig für Synthese von Exportproteinen (Drüsensekrete) Zellkern beinhalten Info über Zusammensetzung der Proteine, Synthese selbst vollzieht sich aber an Ribosomen (im Zythoplasma)
• Golgi-Apparat Zellorganelle (= funktionellen Systeme innerhalb einer Zelle) Mit zuständig für Ein- und Ausschleusung von Stoffen in/aus der Zelle mit Hilfe von Vesikelbildung Dient außerdem der Bildung, Regeneration und Ausbau der Zellmembran Produziert hierfür Polysaccharide und verknüpft sie mit Proteinen (Biosynthese) Modifiziert und sortiert vom ER hergestellte Proteine
• Lysosomen Verdauungsorgan der Zelle, die mit Membran umgeben ist Verdaut Fremdstoffe oder Zelltrümmer mit der in ihnen enthaltenen Enzyme Werden vom Golgi-Apparat gebildet
• Mitochondrien Kraftwerke der Zelle, zuständig für Energiestoffwechsel Wände bestehen aus innerer und äußerer Einheitsmembran Innere Membran ist zur Oberflächenvergrößerung aufgefaltet In M wird ATP (für alle Stoffwechselvorgänge erforderlich) gebildet
• Raues und glattes endoplasmatisches Retikulum Zuständig für Eiweißsynthese Zellorganell im Zytoplasma mit schlauchartiger Struktur Raues ER ist mit Ribosomen besetzt, glattes nicht
• Raues endoplasmatisches Retikulum (RER) Mit Ribosomen besetzter Anteil Ribosomen sind nicht dauerhaft mit Membran verbunden, nur bei Bedarf
• Glattes endoplasmatisches Retikulum (SER) Ribosomenfreier Anteil des endoplasmatischen Retikulums
• Proteinbiosynthese Umsetzung der Information der DNA in die Realität = Aufgabe der PBS Start mit Transkription: Gen eines DNA-Stranges wird im Zellkern kopiert, auf mRNA übertragen und nach draußen transportiert DNA besteht aus zwei Strängen = Nukleotidketten, die sich zu Doppelhelix winden Nukleotid besteht aus Phosphoribase + Purin-/Pyrimidinbase Stränge werden durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten Durch Enzym RNA-Polymerase werden Bindungen getrennt und Nukleotide an zu kopierendem Strang abgelesen Jedem Nukleotid wird entsprechendes Nukleotid angeheftet (Es paaren sich immer Adenin/Uracil + und Guanin/Cytosin) Nach Ablesen und Kopieren auf mRNA löst sich RNA-Polymerase wieder vom Strang, der sich wieder mit dem anderen Strang verbindet Translation beginnt: mRNA wird in Protein übersetzt Proteine bestehen aus Aminosäureketten (Info über Art/Anzahl/Reihenfolge der Aminosäuren befindet sich auf mRNA) 3 Basen der Nukleotide (Basentriplett) auf mRNA werden zu 1 Aminosäure mRNA wird nun zu Ribosomen transportiert, das dann an mRNA langwandert, bis es mit seiner Eingangsstelle das Startcodon = Adenin, Uracil, Guanin erreicht hat Nun heftet sich tRNA, das eine Aminosäure transportiert, mit Anti-Codon (Gegenstück zu Codon auf mRNA) an mRNA Ribosomen wandert eine Stelle weiter, sodass sich Start-Codon und tRNA nun an Polypeptidstelle im Ribosomen befinden Eingangsstelle nun wieder frei, sodass nächstes Basentriplett mit tRNA verbunden werden kann Sind nun Eingangsstelle und Polypeptitstelle mit tRNA-Bindungen besetzt, gibt tRNA der Eingangsstelle seine Aminosäure an Aminosäure des tRNA ab, dass sich an Polypeptidstelle befindet Ribosomen wandert wieder eine Stelle weiter. Das tRNA ohne Aminosäure befindet sich nun an Ausgangsstelle und löst sich hier von mRNA. Gleichzeitig setzt sich an Eingangsstelle eine neue tRNA an mRNA und Ribosomen wandert ein Stück weiter, Aminosäure wird abgegeben... Aminosäurekette entsteht Vorgang wiederholt sich so lange, bis Ribosomen an Stopp-Codon angelangt ist Aminosäurekette löst sich vom Ribosomen und so entsteht das Protein
• Diffusion (Passiver Transport) Transport von Molekülen/Ionen durch Zellmembran findet ohne Zufuhr von Energie statt Richtung und Menge der Diffusion bestimmt durch Konzentration und Ladung der Stoffe BEISPIEL:Wasser → Durch Brown'sche Molekularbewegung wird Konzentrationsausgleich erzeugt und das Wasser gelang so durch Poren/Tunnel in Zellen
• Erleichterte Diffusion (Passiver Transport) Poren und Tunnel in Zellmembran für Stoffe, die normal nicht durch die Membran hindurch können (z.B. Wasser) Passiver Transport (Transport durch Membran ohne Zuführung von Energie) Zwei Arten von Transport durch Membran: Durch Aquaporine (Wasserporen) und Ionenkanäle mit geregelter und ungeregelter Leitfähigkeit für bestimmte Ionen oder Moleküle Durch Carrierproteine (spezialisiert auf bestimmte Moleküle für die sie eine Bindungsstelle haben
• Aktiver Transport Transport von Molekülen/Ionen unter Energieverbrauch Auch entgegen Konzentrations-/Ladungsgradienten Energie dafür wird aus Spaltung von Adenosintriphosphat (ATP) in Adenosindiphosphat (ADP) bezogen BEISPIEL:Natrium-Kalium-Pumpe in Zellmembranen (3 Na nach außen, gleichzeitig zwei 2 K nach innen → Antiport)
• Endozytose Einschleusung von größeren Molekülen in Membran durch Vesikelbildung Geschieht nach Art der Partikel (flüssige oder feste Partikel) ODER Nach Aufnahmemechanismus (Steuerung durch Rezeptoren)
• Exozytose Ausschleusung von größeren Molekülen in Membran durch Vesikelbildung
• Transkription Biologischer Prozess, bei dem genetische Information von einer der beiden DNA-Stränge auf die mRNA übertragen wird mRNA verlässt Zellkern und wandert zu einem Ribosomen, wo Aufbau des Proteins erfolgt
• Translation Polynucleotidsequenz der mRNA wird über tRNA in Polypeptidsequenz umgewandelt
• Mitose Art der Zellteilung bei der genetisches Material einer Zelle auf zwei Tochterzellen verteilt wird Garantiert Einheitlichkeit Damit die Mitose ablaufen kann, ist vorher die Verdopplung der DNA notwendig
• Meiose Besondere Form der Zellteilung Fördert Vielfalt der genetischen Information Reifeteilung oder Reduktionsteilung in Keimzellen, bei der sich Chromosomensatz halbiert DNA wird ebenfalls verdoppelt, aber im Gegensatz zur Mitose auf vier Tochterzellen verteilt
• Aufbau der DNA Besitzt Strickleiterstruktur (Doppelhelix) Besteht aus Grundbaustein Nukleotid, welches ein Molekül ist Jedes Nukleotid besteht aus drei Bestandteilen: einer Phosphatgruppe, einer organischen Base, einem Zucker DNA enthält ebenfalls Baupläne aller Proteine DNA speichert Erbinformationen jeder Zelle
• Genetischer Fingerabdruck Einzigartiges DNA-Profil für jedes Individuum, das mit molekularen Markern erstellt wird Person kann hierdurch  wie durch einen Fingerabdruck identifiziert werden
• Sekundär-aktiver Transport Energie für Transport stammt aus elektrochemischen Konzentrationsgradienten Erforderliche Energie wird nicht direkt für Transport über ATP bereit gestellt, sondern stammt aus primär-aktiven Vorgang BEISPIEL:Zuckerverdauung im Dünndarm: Glucose im Darmlumen wird auf folgende Weise in Dünndarmzelle transportiert: Eine Na+/K+-Pumpe erzeugt mit Hilfe von ATP einen starken Na+-Gradienten und pumpt Na+ aus der Zelle (K+ in die Zelle). Zellmembran enthält Poren, die Glucose nur in Verbindung mit Natrium in Zelle transportieren. Na will aufgrund von Na-Mangel in Zelle und benutzt den Na+-Gradienten um Glucose in die Zelle zu transportieren. (gekoppelter Transport)

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