Biologie der Zellen und Gewebe (Fach) / Die eukaryotischen Kompartimente (Lektion)

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• Warum wsind einzellige Lebewesen so klein? schlechteres Oberflächen/Volumen-Verhältnis behindert in großen Zellen den Austausch mit der Umwelt → einige Zellen erhöhen daher ihre Oberflächen durch Invagination Diffusionsraten behindern die schnelle Verteilung von Substanzen kleine Zellen ermöglichen die für viele zelluräre Prozesse notwendige Konzentrierung von Substanzen dies kann auch durch Kompartimierung gesteigert werden Die Entwicklung der eukaryotischen Zelle ging daher auch einher mit der Entstehung vieler Kompartimente mit unterschiedlicher Funktion
• Der Aufbau eukaryotischer Zellen aufgrund ihres gemeinsamen Ursprungs haben alle eukaryotischen Zellen eine ähnlichen Aufbau sie haben einen 'echten Kern' umgeben von einer Kernmembran sie besitzen ein Endomembransystem und damit viele Subkompartimente; dadurch wird die Zelle in unterschiedliche Reaktionsräume aufgeteilt sie besitzen zusätzlich Organellen endoymbiotischen Ursprungs Pflanzen und Tiere haben fast die gleichen Organellen und Kompartimente
• die Plasmamembran äußere Abgrenzung Aufnahme und Abgabe von Stoffen Kontaktstelle zu anderen Zellen interzelluläre Kommunikation
• das Cytosol Stoffwechselwege wie Glykolyse u.v.m Fettsäuresynthese bei Tieren Proteinsynthese und Abbau
• Komponenten des Endomembransystems (Membranen des Endomembransystems sind entwerder direkt oder über Vesikeltransport verunden) Kernmembran ER Golgi Endosomen Lysosomen (Zellsaftvakuole) Plasmamembran
• Organellen Mitochondrien (Chloroplasten) Proxisomen
• der Kern 'Lagerung' und Replikation genetischer Information Transkrption und mRNA Prozessierung Vorassemblierung der Ribosomen-Untereinheiten
• das ER Proteinbiosynthese und Modifikation für die Sekretion Lipid-und Sterolsynthese als Netzwerk über die ganze Zelle verteilt
• der Golgi Proteinsortierung im Endomembransystem Protein- und Lipidmodifikation Synthese von Zellwandmaterial bei Pflanzen
• die Lysosomen Größe: ~0,2-2 μm Membranvesikel für die intrazelluläre Verdauung von Makromolekülen und Organellen
• die Vakuole der Begriff umfasst Kompartimente verschiedener Funktionen Zellsaftvakuole der Pflanzen ist verantwortlich für den Tugor und zur Ablagerung organischer Substanzen Lytische Vakuole, entspricht etwa dem Lysosom Nahrungsvakuolen entstehen bei Phagozytose Kontraktile Vakuolen der Protisten und einiger Metazoen pumpen Wasser aus der Zelle
• die Zellsaftvakuole Speicherung sekundärer Metabolite, toxischer Komponenten sowie wasserlöslicher Pigmente 
• Peroxisomen Zellentgiftung Isoprenoidbiosynthese β-Oxidation von Fettsäuren bei Pflanzen und Pilzen (sehr lange FA bei Tieren)
• Mitochondrien (aerob; Sägetiere und Pflanzen) Größe ~0.5-1 μm (variable Struktur) Citratzyklus und Atmungskette; ATP-Synthase β-Oxidation von Fettsäuren Schwefelcluster-Biosynthese liegen in den Zellen in unterschiedlicher Menge vor; Anzahl ist u.a. abhängig vom metabolischen Status der Zelle (bis zu 25% der Zellvolumens) ihre Morphologie unterliegt dynamischen Veränderungen vom kleinen Einzelorganell zu einem die Zelle durchziehenden Netzwerk bewegen sich mittels des Zytskeletts durch die Zelle semiautonomo Teilung
• Aufbau Mitochondrien Äußere Hüllmembran (Porine) Interme´mbranraum (Protonengradient) Innere Hüllmembran (ähnliche Lipidzusammensetzung wie Proteobakterien|||| Atmungskette; ATP-Synthase; viele spezifische Kanäle) Matrix (eigenes Genom(wie bakterielle DNA zirkulär und in Nucleotiden organisiert); Ribosomen; Citratzyklus und andere Stoffwechselwege)
• Chloroplast Größe~ 4-8 μm Photosynthese, Calvinzyklus Fettsäurebiosynthesye Aminosäurebiosynthese zeichnen sich u.a. durch ihre Thylakoide aus besitzen eigenes geetischen Material (ctDNA); findet sich im Stroma und ist zirkulär; die durchschnittlich 100 Kopien sind in Nukleoiden organisiert
• der Chromoplast Färbung von Blüten und Früchten Anlockung zur Bestäubung oder Verzehr
• der Amyloplast Stärkespeicherung
• Proteinsortierung in der Zelle Kern-kodierte Proteine werden häufig nicht dort gebraucht, wo sie synzhetisiert werden ⇒ Notwendigkeit von Sortierung (inklusive Transport über Membranen) Das Schicksal aller kern-kodierter Proteine beginnt an löslichen Ribosomen ausgehend von cytosolischen Ribosomen werden die Proteine in ihre entsprechenden Zellkompartimente sortiert Proteinsortierung ist keine Erfindung von Eukaryoten. áuch Bakterien sortierenn ihre Proteine zum Export. dabei benutzen sie häufig ähnliche Wege wie in die Thylakoide und das ER (phylogenetische Konservierung). auch hier erfolgt Sortierung über N-terminale, abspaltbare Sequenzen in Mitochondrienund Chloroplasten kodierte Proteine verbleiben exklusiv im Organell → kein Export ins Zytosol
• Toc/Tic Translocon on the outer chloroplast envelope/ Translocon on the inner chloroplast envelope

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