Biologie (Fach) / ZellbioTier (Lektion)

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• Rezeptormoleküle -Lokalisation -Funktion Lokalisation in der Zelle: in Zellmembran; Ligandenbindestelle zeigt nach außen Funktion: Ligandenbindung und Signalweiterleitung, Signaltransduktion
• Nachweis Expremierung eines Gens über GFP mit Promotor des zu untersuchenden Gens GFP wird unter Kontrolle des interessierenden Promotors exprimiert GFP befindet sich an den Orten an denen die Transkription an diesem Promotor aktiviert wird
• Bestandteile Cytoskelett Aktinfilamente 7nm Intermediärfilamente 10nm Microtubuli 25nm
• Signalpeptid (5) bestimmte Abfolge von AS für die Zielsteuerung von Proteinen zuständig für den cotranslationalen Transport eines Proteins ins ER bei löslichen Proteinen abgespalten bei Transportproteinen übernimmt es die Verankerung in der Membran
• Effektormoleküle nach Aktivierung der Immunantwort bei Drosophila verstärkt gebildet Antimikrobielle Peptide durch immunkompetente Organe
• Signalweiterleitung G-Protein gekoppelter Rezeptoren + Beispiele Rezeptor+ Ligand verursachen Konformitätsänderung Beispiele: cAMP-Rezeptor; Geruchsrezeproren; Rhodopsine; Adrenalin; Dopamin
• second Messenger intrazelluläre chemische Substanz, dessen Konzentration als Antwort auf ein Primärsignal (Ligand) verändert wird
• Second Messenger Beispiele (4) zyklisches AMP (cAMP) Calciumionen (Ca2+) Inositol-1,4,5-trisphosphat (IP3) Stickstoffmonoxid (NO)
• PCR Ablauf Denaturierung (aufschmelzen derDNA-Doppelstränge) bei 95° C Primer-Annealing ( Anlagerung je eines Oligonucleotids an jeden der beiden Einzelstränge) 55 °C Elongation (ausgehend von 3`OH-Enden der Primer, Template-abhängig neue DNA-Stränge synthetisiert) 72 °C
• Dictyostelium Gattung zelluärer Schleimpilze lebt unter günstigen Umständen als Einzeller bei Nahrungsmangel schließen sich die einzelligen Amöben zu einem vielzelligen Verband bilden dann an langem Stiel einen Fruchtkörper (Sorokarp)
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• Modellorganismen einfach im Labor Zücht- und Haltbar kurze Generationsdauer komplettes Genom entschlüsselt möglichkeit transgene Stämme herzustellen muss gegeben sein
• Dictyostelium Lebenszyklus Sporenkeimung→ Vermehrungsphase→ ohne Nährstoffe Aggregation→ Conusbildung→ Migrationsphase (Slug)→ Culmination (Mexican Hat)→ Fruchtkörper (Sorokarp)
• Dictyostelium ohne Nährstoffe cAMP als Hungersignal wird von D. abgegeben wenn es keine Nahrung mehr findet umgebende D. werden angelockt und produzieren auch cAMP sezerniertes cAMP leitet Chemotaxis ein (zur höheren cAMP konzentration)
• Dictyostelium Genom (5) haploid ca. 34 Mb codiert für 12.000 bis 13.000 Gene 6 Chromosome sind zwischen 4 und 7 Mb groß
• tag-Polymerase thermostabile DNA-Polymerase (aus Thermus aquaticus) für PCR sehr geeignet da es jeden Denaturierungs schritt überlebt ABER höheres Fehler risiko da keine3´→5´- Exonuclease aktivität =keine proof reading Funktion
• Chemotaxis gerichtete Bewegung entlang eines chemischen Gradienten Arten: positiv: zur höheren Konzentration des Stoffes (Lockstoff) negativ: Weg von der höheren Konzentration (Schreckstoff)
• Prophase Kondesation der Chromosomen Abbau der Kernhülle (Lamine werden in der Prometaphase durch spezielle Kinasen phosphoriliert; führt zur Auflösung der Kernhülle)
• Metaphase Abbau des Spindelapparates
• Anaphase Trennung der Chromatiden
• Telophase Entspiralisierung der Chromosomen Wiederaufbau der Kernhülle (dephosphorielierung der Lamine)
• Interphase G1→ Wachstumsphase; Kontrolle; Vergrößerung der Zelle; Vervielfachung der Organellen; Produktion mRNAs für Histone und Repilikations Enzyme (Helicase, DNA-Polymerase,Ligase,...) G0→ bekommt die Zelle keine Teilungssignale kommt die Zelle in das G0 Stadium S→ Synthesephase: Replikation G2→ Wachstum; Kontrolle; Produktion von zellteilungsspezifischen Proteinen; Abrundung der Zelle; Zell-Zell-Kontakte lösen sich
• Zellzyklus Prophase Metaphase Anaphase Telophase Interphase
• Lamine (5) Typ V- Intermediärfilamente stützt die Kernhülle von innen (mechanische Stabilität) strukturelle Organisation des Chromatins Auflösung der Kernhülle durch phosphorilierung der Lamine durch spezielle Kinasen wiederaufbau durch dephosphorilierung in der inneren Kernmembran über Lamin-Rezeptoren verankert
• Lamine Struktur dreiteilige Domänenstruktur: kurzer Kopfbereich, konservierte rod- Domäne (besteht aus 4 Coild-coil-Abschnitten) , Schwanz-Domäne
• Laminopathie Hutchinson-Gilford-Syndrom (verfrühter Alterungsprozess) Defekt des LMNA- Gens das für Protein Lamin A/C codiert fehlerhafte Funktion von LaminenProblem: Mutation am Lamin-Gen -> aufgebautes Lamin ist undynamisch und funktioniert nicht richtigSymptom: verfrühte Alterung, Kinder im Alter von acht Jahren fangen stark zu altern an, "Kindsgreise", endet tödlich
• Tumorsuppressoren kontollieren den Zellzyklus oder lösen Apoptose aus Unterdrückung der Genexpression von Wachstumsgenen Anhalten des Zellzyklus falls DNA geschädigt ist ⇒Schaden reparbel erfolgt Fortfahren des Zellzyklus; ⇒ Schaden irreparabel = Apoptose Defekte in T. erhöhen wahrscheinlichkeit der Tumorbildung
• Tumorsupressoren Beispiele p16: hemmt CDKs verhindert einen Übertritt der G1 zur S-Phase p27: kontrolliert Übergang von G0 zu G1 Phase pRB: umschließt Transkriptionsfaktor der zur Einleitung der S-Phase nötig ist p53: sorgt für Teilung der Zelle nur wenn deren Erbgut ok ist
• Regulation der Körpergröße Wachstumshormon: Somatropin (Somatotropin) gebildet im Hypophysenvorlappen Mangel führt zu Minderwuchs Überproduktion: Riesenwuchs oder Akromegalie (übermäßiges Wachstum an den noch nicht verknöcherten Zonen in den Akren wie Nase, Kinn, Finger und dem Schädelknochen sowie bei allen Weichteilen
• Determination von Muskelzellen (7) enstehen aus Myoblasten die sich teilen (erst unreife dann reife) einkernige Myoblasten verschmelzen miteinander (Fusion) zu Syncytium bilden dünne lange schlauchartige Gebilde (Myotuben) daran werden längs die ersten quergesteifenten Myofibrillen gebildet Kerne wandern zum Rand Basalmembran wird gebildet ( einige Ruhende Myoblasten werden auch mit in Basalmembran eingeschlossen Satellietenzellen → werden für späteres Wachstum wichtig)
• Master Gen koordiniert die Aktivität anderer Gene, im Rahmen eines zellulären Prozesses
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• Pax6 (5) Masterkontrollgen für Augenentwickling kommt bei Fruchtfliegen, Tintenfischen und bei Menschen vor⇒ Augenentwicklung gilt bei diesen Tierstämmen als unabhänig voneinander Aber da es in allen Vorkommt gilt es als Beweis für gemeinsamen Ursprung Reduzierung von Pax6 führt zu geringerer Augenausprägung Fehlexpression führt zu ektoskopischen Augen (Bsp Drosophilabei oder -flügel)
• Methoden ein Mastergen zu identifizieren ähnliches Expressionsmuster loss of function: knock-out Mutante (Reduktion bzw Abwesenheit von Augen) gain of function: Überexpression durch Induktion in verschiedenen Geweben (ektoskopische Augen)
• Augenentwicklung Wirbeltier / Insekt Wirbeltier: Neurolation -> Induktive Interaktion, Ausstülpung Diencephalon Insekt: Imaginalscheibe -> differentielle Zellteilung -> Corneazelle, Retinulazellen u.a. Photorezeptorzellen
• GFP (5) aus Qualle Aequorea victoria bei Anregung mit blauem oder ultraviolettem Licht flouresziert es grün kann mit beliebigen anderen Proteinen Gen-spezifisch fusionieren somit kann räumliche und zeitliche Verteilung des anderen Proteins in lebenden Zellen direkt beobachtet werden Nobelpreis 2008 für "Entdeckung und Weiterentwicklung von GFP"
• Toll Rezeptor erkennen Pathogene über PAMPs spielen eine Rolle bei angeborener Immunantwort
• Transgener Organismus Organismus in den fremde DNA eines anderen Organismus eingefügt wurde Bsp. für Herstellung Genknockout per homologer Recombination Bsp. für Organismus GloFish
• Fortpflanzung C. elegans Selbstbefruchtung der Hermaphroditen oder Befruchtung durch ein Männchen oder anderen Hermaphroditen (0,08%)
• Genexpression in lebendem C. elegans untersuchen GFP Floureszenzmikroskopie
• C. elegans als Modellorganismus (7) • wenige Zellen mit konstanter Zellzahl (Eutelie) 959• transparente Embryonen, bei denen man die Entstehung der einzelnen Zellen verfolgen kann• einfache Anatomie und geringe Größe• einfache Haltung in Petrischalen, in denen er Bakterien frisst• Einfrieren bei -80°C und späteres Auftauen möglich5• Fortpflanzung hauptsächlich durch Selbstbefruchtung der erwachsenen Hemaphroditen, dadurch erhält man sehr leicht homozygot mutante Nachkommen aus einem heterozygotem erwachsenen Tier• schnelle Embryonalentwicklung (die Larve schlüpft bei 20 ° C nach 15 h, bis zum erwachsenen Tier vergehen nochmals 50 h)
• Grundsatz Zelltheorie und Zytologie eine Zelle kann imer nur aus eine Zelle hervorgehen Zelle als kleinste Einheit der Struktur und kleinste Einheit der Vermehrung Zelle als kleinste Einheit der Funktion des lebendigen
• Untersuchung des Zellkern-Poren-Komplexes mittels... Elekrtonenmikroskopie Röntgenstrukturanalyse (Röntgenkristallographie) kombination beider Ansätze (2016)
• Sichtbar machen des Zellkern-Poren-Komplexes mittels... negativ Staining technique Freeze-fracture/ freez- etch
• Mitosis promoting factor (MPF) (7) wichtig für die Regulation des Zellzyklus bei Eucaryoten leitet Mitose ein besteht aus CDK1 und Cyclin inaktiver Zustand: CDK1 phosphoriliert; Cyclin dephsphoriliert nach dephosphorilierung CDK und phosphorilierung Cyclin lagern sich beide komponete zu aktivem MPF zusammen MPF steuert phosphorilierung von verschiedenen Proteinen ( bsp. Histon1; Lamin) ⇒leitet damit Mitose ein aktivierte Proteine bewirken auch Kondensation des Chromatins, Auflösung der Kernhülle und Organisation Spindelapparats
• Teilungsaktivität gesteuert durch Proto-Onkogene und Tumorsupressorgenen
• Gründe für unkontrolliere Zellteilung beide Kopien des Tumorsuppressors dekekt dominante Mutation in einem Proto- Onkogen bewirkt Hyperaktivierung des Zellzyklus
• Defekte in Tumorsupressoren Krankheit Retinoblastom (Tumor im Auge)
• Meiose besteht aus Reduktionsteilung (Meiose l) und anschließender Mitose (Meiose ll) aus diploider Ausgangszelle entstehen vier haploide Keimzellen
• Körpergröße bestimmt durch: Wachstumsrate Dauer der Wachstumstate
• Regulation Wachstum Drosophila Mensch Drosophila: durch Insulin Signaltransduktionswege Mensch: über Wachstumshormone gebildet in Hypophyse
• Zell- Zell Kommunikatiom 3 Arten Parakrine Faktoren → Diffusion von (Bsp Hormonen) in benachbarte Zellen (FGF) Extrazelluläre Martix → Matixänderungin einer Zelle verursacht Änderung in einer anderen Zelle Zell-Zell-Kontakt →direkter Zellkontakt

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