Bio 1-5

Chemische Elemente und Verbindungen
Materie ist alles, was Raum einnimmt und Masse besitzt. Sie besteht aus chemischen Elementen:
•
Ein Element ist ein Stoff, der sich durch chemische Reaktionen nicht weiter in andere Stoffe
zerlegen lässt.
◦ Es gibt 92 natürliche Elemente.
◦ Zum Leben werden aber nur ca. 25 benötigt.
◦ Die wichtigsten sind: Kohlenstoff C, Sauerstoff O, Wasserstoff H, Stickstoff N

•
Eine Verbindung ist eine Substanz, die aus z wei oder mehr (verschiedenen) Elementen be -
steht, die sich in einem festgelegten Mengenverhältnis zusammengefügt haben.
◦ organisierte Materie mit emergenten Eigenschaften: Eine Verbindung weist Merkmale
auf, die von den miteinander vermischten Element völlig abweichen.
•
Spurenelemente sind lebensnotwendige Elemente, die man aber nur in einer sehr geringen
Dosis benötigt (z.B. Iod I).
Atome und Moleküle
Das Verhalten eines Elementes wird durch den Aufbau seiner Atome bestimmt:
•
Ein Atom ist die kleinste Materieeinheit, die noch die Eigenschaften eines Elementes auf-
weist.
•
Es gibt subatomare Teilchen: Neutronen, Protonen + und Elektronen -.
◦ Neutronen und Protonen ergeben den Atomkern, der die physikalischen Eigenschaften
festlegt.
◦ Protonen stellen die Ordnungszahl dar (z.B: 2He) und legen das Element fest.
◦ Protonen und Neutronen stellen die Massenzahl dar (z.B: 4He).
•
Auch stellt diese das Atomgewicht dar. Das Atomgewicht ist eine dimensionslose
Größe.
◦ Elektronen bestimmen dagegen die chemischen Eigenschaften eines Elementes d.h.,
dass das chemische Verhalten durch die Elektronenkonfiguration bestimmt wird, vor
allem durch die Valenzelektronen auf der Außenschale, der Valenzschale.
(Die Valenz bezeichnet die Anzahl ungepaarter Elektronen)
•
Orbitale stellen einen dreidimensionalen Raum dar, in dem ein Elektron anzutreffen ist (Es
handelt sich nicht um die modellhafte Darstellung von „Elektronenbahnen“).
◦ Sie unterscheiden sich in ihrem Energiegehalt. Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu ver-
richten.
•
Potenzielle Energie ist die Energie, die Materie aufgrund ihrer Lage besitzt.
◦ Je größer die Distanz zwischen Elektron und Kern ist, desto größer die Energie des Elek-
trons.
•
Die verschiedenen Zustände, die Elektronen annehmen können, nennt man Energieniveaus
oder Elektronenschalen.
•
Dalton als Atommasseneinheit: Neutronen + Protonen haben fast 1 Dalton.

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•
Isotope nennt man Elemente, deren Neutronenzahl sich unterscheidet und so auch die Mas-
se beeinflusst wird (z.B: 12/6C oder 14/6 C, das 2 Neutronen mehr hat).
◦ Instabile (radioaktive) Isotope zerfallen spontan unter Abgabe von Teilchen und Energie.
•
So kann ein Atom zu einem anderen Element überführt werden.
•
Atome gehen chemische Bindungen ein, sodass Moleküle entstehen können.
◦ Chemische Bindungsarten:
•
kovalente Bindung/Doppelbindung: Valenzelektronen werden geteilt
•
polare Bindungen entstehen durch eine unterschiedliche Elektronegativität,
also der Anziehung von Elektronen durch ein Atom.
◦ Daraus können dann Teilladungen (Patrialladungen) entstehen.
•
Ionenbindung: Valenzelektronen werden übertragen und wegen der unterschiedli-
chen Ladungen entsteht eine Anziehung.
•
Ion: ein geladenes Atom oder Molekül
◦ Kation: +
◦ Anion: -
•
Verbindungen dieser Art nennt man: Ionische Verbindungen oder Salze
•
Schwache chemische Bindungen ermöglichen das Leben.
•
Ionenbindung aber nur, wenn Wasser vorhanden ist.
•
Wasserstoffbrücke: Eine schwache Anziehung (Adhäsion) zwischen einer nega-
tiven und positiven Partialladung.
•
Van-der-Waals-Wechselwirkung
◦ treten nur auf, wenn Atome und Moleküle eng benachbart sind,
◦ sie entstehen aufgrund der asymmetrischen Verteilung der Elektronen
◦ und einer permanenten Bewegung dieser.
▪ So entstehen ständig „Brennpunkte“ mit einer positiven oder negativen
Ladung.
•
Schwache Bindungen stabilisieren und ermöglichen die Gestalt von Molekülen.
◦ Die Funktion eines Moleküls ist mit seiner Struktur verknüpft.
▪ Die Gestalt als Grundlage für die Erkennung eines Biomoleküls.
•
Eine chemische Reaktion ist das Bilden und Aufbrechen chemischer Bindungen.
◦ Hierbei gibt es Ausgangsstoffe (Reaktanden) und ein Produkt
(Anmerkung: Alle Atome der Reaktanden tauchen im Produkt auf, da Materie nicht er-
zeugt oder zerstört werden kann, sondern nur umgeordnet wird.)
•
chemisches Gleichgewicht: Ist der Zustand wo die relative Konzentration von Produkten
und Reaktanden konstant bleibt, sprich ausbalanciert ist.
◦ Dies hängt damit zusammen, dass die meisten Reaktionen reversibel sind.
(Bsp. 3 H2 + N2 ↔ 2 NH3)
◦ Es handelt sich auch immer um ein dynamisches Gleichgewicht, da Reaktionen ablau-
fen, aber keinen Nettoeffekt auf die Konzentration haben.
Lipide – verschiedenartige hydrophobe Moleküle
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Lipide sind die einzige Klasse biologischer Makromoleküle, die keine Polymere (polymer
bedeutet aus vielen gleichen Teilen aufgebaut) umfasst.
◦ Geringe bis gar keine Affinität zum Wasser (hydrophob).
◦ Bestehen aus Kohlenwasserstoffen (können aber auch Sauerstoff tragen).
◦ Bsp: Fette, Phospholipide, Steroide (Cholesterin, Hormone)

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•
Ein Fett: Besteht aus
◦ Glycerin (dreiwertiger Alkohol [mit 3 Kohlenstoffen] mit Hydroxygruppe [-OH]) und
◦ drei Fettsäuren (langes Kohlenstoffgerüst aus 16-18 Kohlenstoffen mit Carboxylgruppe
[-COOH])
▪ die Fettsäuren werden durch eine Esterbindung an das Glycerin geknüpft.
(Dabei wird Wasser freigesetzt)
▪ Funktion: Energiespeicher, Polster, Isolation
•
gesättigte Fettsäuren: Besitzt keine Doppelbindungen in den Fettsäuren. → fest.
•
ungesättigte Fettsäuren: Besitzt eine oder mehrere Doppelbindungen, durch das entfernen
eines Wasserstoffs („Knick“ in der Fettsäure). → flüssig. (Pflanzen, Fische, Wale)
•
Phospholipide: 2 Fettsäuren und 1 Phosphatgruppe (PO 3−) → polar, ergo hydrophiler Kopf
4
◦ so können sie im Wasser Micellen oder Doppelschichten von selbst bilden.
Proteine – viele Strukturen, viele Funktionen
•
Proteine: Werkzeuge für fast alle Aktivitäten.
◦ Jeder Proteintyp besitzt eine einzigartige dreidimensionale Gestalt (Konformation)
◦ Die Funktion eines Proteins hängt von seiner spezifischen Konformation ab.
▪ Stützstrukturen, Speicherung/Transport von Stoffen, Signalübermittlung, Bewegung,
Abwehr von Fremdstoffen, arbeiten als Enzym → regulieren den Stoffwechsel.
•
Binden spezifisch und reversibel andere Moleküle.
◦ Polypeptide: Ist ein Polymer aus Aminosäuren (20), die in bestimmter Reihenfolge ver-
knüpft sind. Sie stellen die Bausteine für Proteine dar und bestimmen die Faltung.
•
Aminosäuren:
◦ In der Mitte ist ein α-Kohlenstoff
◦ 1 Aminogruppe (-NH2) und
◦ 1 Carboxylgruppe (-COOH)
◦ 1 Wasserstoffatom
◦ 1 Seitenkette (Rest)
▪ physikalische und chemische Eigenschaften der Seitenkette bestimmen die Amino-
säure.
◦ Peptidbindung: Carboxyl-(L) [C-Terminus -OH] und Aminogruppe(R) [N-Terminus
-H] werden durch eine Dehydratisierungsreaktion verknüpft.
▪ Bei mehrfacher Wiederholung entstehen zuerst Oligopeptide und dann ein Polypep-
tid.
•
Strukturen:
◦ Primärsturktur: Abfolge der Aminosäuren, die die Gestalt bestimmt.
▪ Eine geringfügige Änderung kann die Konformation und so die Funktionsfähigkeit
beeinflussen.
◦ Sekundärsturktur: Windungen und Faltungen, die durch Wasserstoffbrücken entstehen.
Nur Atome des Rückgrats sind daran beteiligt nicht die Seitenketten.
▪ α−Helix: eine feine Spirale, die durch Wasserstoffbrücken an jeder 4ten Aminosäure
entsteht.

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▪ β−Faltblatt: mehrere Abschnitte der Kette verlaufen parallel, wodurch Wasserstoff-
brücken zwischen den Abschnitten möglich werden.
◦ Teritärstruktur: Räumliche Anordnung von Helices und Faltblättern.
▪ Sie wird durch Seitenketten der Aminosäuren stabilisiert (schwache Bindungen).
▪ Disulfidbrücken: Feste Bindung, die die Konformation verstärken. Bilden sich
durch Sulfhydrylgruppen (-SH)
▪ hydrophobe Wechselwirkung: unpolare Seitenketten versammeln sich in Clustern
im Innern des Proteins, wo kein Wasserkontakt besteht. (Bedingt von Wassermolekü-
len)
◦ Quartärstruktur: Die Gesamtstruktur eines Proteins zusammengelegt aus mehreren Po-
lypeptidketten (Untereinheiten).
▪ Die spezielle Funktion eines Proteins ist eine emergente Eigenschaft, die sich aus der
Architektur des Moleküls ergibt.
•
Denaturierung: Wenn sich Parameter (pH-Wert, Salzkonzentration, Temperatur) in der Um-
gebung des Proteins verändern, kann es zu einer Entfaltung kommen.
◦ z.B. durch Hitze, Chemikalien oder beim Übergang von einer wässrigen Umgebung in
ein organisches Lösungsmittel.
•
Chaperone: Sind große Proteteinkomplexe mit einem Hohlraum im Innern, der hergestell-
ten Polypeptiden Schutz für eine korrekte Faltung bietet.
Wie man Zellen untersucht
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Lichtmikroskope (LM): Sichtbares Licht fällt durch das Objekt und dann durch Linsen, die
es so beugen, dass das Bild vergrößert ins Auge gelangt.
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Elektronenmikroskope (EM): Hier wird kein Licht benutzt, sondern ein Elektronenstrahl.
◦ Transmissionselektronenmikroskop (TEM): zur Untersuchung der inneren Ultrastruktur
von Zellen → Elektronenstrahl durch eine Dünnschicht des Objekts.
◦ Rasterelektronenmikroskop (REM): zur genauen Untersuchung der Oberfläche von Ob-
jekten → Elektronenstrahl tastet die Oberfläche ab, die mit einem Goldfilm beschichtet
ist, damit werden sekundäre Elektronen angeregt und auf einen Schichtschirm geleitet.
•
Auflösungsvermögen: Gibt den Mindestabstand zweier Punkte an, die gerade noch als ge-
trennte Punkte wiedergegeben werden, ist also ein Maß für die Deutlichkeit der Abbildung.
•
Zellfraktionierung: Zellen werden zerlegt und durch Ultrazentrifugen in die wichtigsten
Organellen aufgetrennt.
1. Homogenisieren: Aufbrechen der Zellen
2. Zentrifugieren: Man erhält das Sediment mit Zelltrümmern und einen Überstand
3. Erneutes zentrifugieren des Überstand
4. Untersuchen der Organellen auf Funktion

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Die Zelle: Ein Panoramablick
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Domänen
◦ Bacteria
▪ Prokaryotenzellen (Procyten)
◦ Archaea
▪ Prokaryotenzellen (Procyten)
◦ Eukarya
▪ Eukaryotenzellen (Eucyten)
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Pflanzen, Pilze und Tiere
•
Pro- und Eukaryoten
◦ Gemeinsamkeiten:
▪ Umhüllt von einer Plasmamembran und innerhalb dieser ist das halb flüssige Cyto-
sol
•
Die Membran dient als selektive Schranke
▪ Ribosomen: Organellen ohne Membran; Proteinproduktion; frei im Cytosol oder
raues ER
▪ Chromosomen
•
Prokaryoten
◦ DNA befindet sich in einem als Nucleoid bezeichneten Bereich, wird aber durch keine
Membran abgegrenzt.
◦ Keine membranumhüllten Organellen
•
Eukaryoten
◦ Zellkern
▪ Chromatin: Komplex aus DNA und Proteinen; wird bei der Zellteilung zu Chromo-
somen.
▪ Nucleolus: Organell ohne Membran; Ribosomenproduktion; mehrere möglich
▪ Kernhülle: Doppelmembranhülle des Zellkerns; von Poren durchbrochen
◦ membranumhüllten Organellen:
▪ Golgi-Apparat: beteiligt an Synthese, Sortierung und Ausscheidung von Zellpro-
dukten
▪ Mitochondrium: Zellatmung und der größte Teil der ATP-Synthese
▪ Cytoskelett: stabilisiert die Zelle und wirkt an der Bewegung mit; aus Protein (S:11)
•
Mikrofilamente
•
Intermediärfilamente
•
Mikrotubuli
▪ Centrosom: Ursprungsbereich der Mikrotubuli.
▪ Endoplasmatisches Reticulum (ER): Netzwerk, das an Membransynthese und
Stoffwechselvorgängen mitwirkt.
•
raues ER → Ribosomen an der Oberfläche
•
glattes ER
▪ Peroxisom: spezialisierte Stoffwechselvorgänge; baut Wasserstoffperoxid auf und ab
◦ enthalten ein inneres Membransystem
▪ unterteilt die Zelle in Kompartimente (die Summe aller gleichartigen zellulären Räu-
me | Bsp: viele Mitochondrien, aber nur ein mitochondriales Kompartiment)
▪ wirkt an Stoffwechselvorgängen mit

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◦ tierische Zelle:
▪ Lysosom: Verdaungsorganell für die Hydrolyse von Makromolekülen
▪ Centriolen: Es gibt 2; Transport- und Stützaufgaben
▪ Flagelle: Fortbewegungsorganell; besteht aus Mikrotubuli
◦ pflanzliche Zelle:
▪ Chloroplasten: Photosynthese; 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
▪ Zellsaftvakuole: Speicherung und Abbau von Abfallstoffen; die Vergrößerung ist ein
Wachstumsmechanismus
▪ Zellwand: bei jungen Zellen nur eine primäre; bei älteren dazu eine sekundäre
•
Außenhülle;
•
hält Zellform aufrecht;
•
schützt vor mechanischer Beschädigung;
•
verhindert übermäßige Wasseraufnahme;
•
chemische Zusammensetzung von Pflanzenart abhängig;
◦ M
ikrofibrillen aus Cellolose , Polysaccharide und Proteine sind die Grund-
bausteine
•
zwischen benachbarten Zellen gibt es Mittellamellen, die die Zellen zusammen-
hält
▪ Plasmodesmen:
•
Kanäle durch die Zellwand → ermöglichen Stoffaustausch (auch Proteine und
RNA-Moleküle)
•
Verbindung zu Nachbarzellen
Zellkern und Ribosomen
•
Zellkern:
◦ Enthält DNA in Form von Chromatin
◦ Nucleolus: Bildet rRNA um außerhalb des Kerns Ribosomen herzustellen
◦ ist von einer Kernhülle (Doppelmembran) umschlossen
▪ besitzt Kernporen: steuern den Transport bestimmter Makromoleküle
▪ die Innenseite ist mit einer Kernlamina bedeckt; erhöht die Stabilität
◦ gefüllt mit Karyoplasma
◦ steuert die Proteinsynthese: bildet eine mRNA (Transkription), die von Ribosomen im
Cytoplasma translatiert wird.
•
Ribosomen: Bauen die Proteinmoleküle einer Zelle auf.
◦ Bestehen aus 2 Untereinheiten
◦ freie Ribosomen → im Cytoplasma
▪ Proteine erfüllen ihre Aufgabe im Cytosol: z.B. Stoffwechselvorgänge katalysieren
◦ membrangebunde Ribosomen → raues ER
▪ Proteine werden für den Einbau in der Membran benutzt; für Vesikel
Das innere Membransystem
•
Membransystem:
◦ umfasst die Kernhülle;
◦ das ER: besteht aus einem Geflecht von Membranenröhren und -säcken (Membranlaby-
rinth)
▪ ER-Lumen: das Innere des ER, wird durch ER-Membranen vom Cytosol getrennt

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▪ glattes ER:
•
hat keine Ribosomen;
•
wirkt bei (Kohlenhydrat-) Stoffwechselvorgängen mit;
◦ Glykogen → Glucose-6-Phosphat → Phosphat + Glucose
•
Beseitigung von Giften
◦ Hydroxygruppen [-OH] werden an die betreffenden Moleküle angeheftet, so
wird die Löslichkeit dieser erhöht.
•
Enzyme wirken hier an der Synthese von Fettsäuren, Phospholipiden, Steroiden.
▪ raues ER:
•
produziert Proteine UND Membranen → das ER wächst und kann so Transport-
vesikel zu anderen Teilen des inneren Membransystems dirigieren.
◦ den Golgi-Apparat; besteht aus, durch Membranen begrenzten Hohlräumen
▪ stellt Zellprodukte fertig
▪ Lagert und sortiert diese
▪ liefert sie an ihren Bestimmungsort → durch Rab-Proteine / Proteinhülle
▪ cis-Seite → Empfangsseite zum ER | trans-Seite → Versandseite zur Membran
◦ die Lysosomen; ein Membranvesikel zur Verdauung von Makromolekülen
▪ entstehen durch Abschnüren an der trans-Seite des G-A
▪ ermöglichen Phagocytose: „fressen“ von kleineren Lebewesen z.B. Bakterien, Viren
▪ Autophagie: umschließt ein Organell / etwas Cytosol und zerlegt es in Monomere
für eine erneute Verwendung → Erneuerung der Zelle
▪ Apoptose: programmierter Zelltod durch eigene Lysosomenenzyme (genauer S:11)
◦ verschiedenartige Vesikel;
◦ Vakuole;
▪ durch Phagocytose entstehen Nahrungsvakuolen (pf. Zellen haben keine Lysoso-
men)
▪ kontraktile Vakuolen: pumpen überschüssiges Wasser aus der Zelle (süßwasser
Protisten)
▪ zentrale Vakuole / Zellsaftvakuole: ist mit dem Tonoplast (Membran) umschlos-
sen, die sehr stark selektiert.
•
Speicherung organischer Verbindungen
•
Ablagerung schädlicher Stoffwechselprodukten
•
Verdauung von Makromolekülen
•
Schutz vor Fressfeinden, durch ungenießbare Verbindungen
•
Wachstumsmechanismus: Wasser wird durch Osmose aufgenommen → Binnen-
druck entsteht (Tugor) → Verhältnis zwischen Cytoplasmavolumen und Mem-
branoberfläche bleibt günstig, da die Vakuole ca. 80% einnimmt.
◦ Plasmamembran, da diese mit dem ER und Vesikeln in Verbindung ist.
Andere membranumhüllte Organellen
•
halbautonome Organellen: eigene Ribosomen; ringförmige DNA; Doppelmembran; Tei-
lungsfähig
◦ Mitochondrien: Orte der Zellatmung
▪ Cristae: Einfaltungen in der Innenseite der Membran; Unterteilt das Innere in 2
Kompartimente; ermöglicht eine große Oberfläche → steigert Produktivität
•
Intermembranraum: Enzyme für die ATP-Synthese
•
Matrix: Enthält Ribosomen und DNA; Enzyme für einige Reaktionsschritte der
Zellatmung

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◦ Chloroplasten: Photosynthese | Sonnenenergie → chemischer Energie
▪ enthalten Chlorophyll
▪ Doppelmembran: lässt einen schmalen Intermembranraum entstehen
•
Die Innenmembran umhüllt ein Stroma: ein Kompartiment das..
◦ ein drittes Kompartiment umgibt, den Thylakoidinnenraum, dieser hat eine
eigene Membran: die Thylakoidmembran.
▪ Im Raum stapeln sich Thlakoide zu Grana und stehen mit anderen Gra-
na in Verbindung
•
Peroxisomen: membranumhüllte Vesikel, die Wasserstoff abspalten und auf molekularen
Sauerstoff übertragen → dabei entsteht ein giftiges Stoffwechselprodukt, das ebenfalls von
(Katalase) abgebaut wird.
Die Schlüsselfunktionen der Zellteilung
•
Zellteilung: Dient zur Vermehrung; Wachstum; Regeneration
•
Genom: DNA-Ausstattung einer Zelle; wird für die Zellteilung verdoppelt und..
◦ ...in Form von Chromosomen verpackt;
▪ jede Spezies hat eine bestimmte Anzahl an diesen, die in jeder somatischen Zelle
(alle Zellen mit Ausnahme von Fortpflanzungszellen [Gameten]) identisch ist.
▪ Ein Chromosom besteht aus 2 Schwesterchromatiden: Identische Kopien des zu
dem Chromosom gehörenden DNA-Moleküls.
▪ In der Mitte der Chromosomen befindet sich ein Centromer, dieser hält die Schwes-
terchromatiden zusammen.
◦ Chromatin: Komplex aus DNA und Protein, der eine lange Faser bildet; dieser konden-
siert und es entstehen Chromosomen
◦ Gameten: Fortpflanzungszellen, die nur einen einfachen Chromosomensatz besitzen.
Zellzyklus und Mitose
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Zellzyklus: Mitosephase und Interphase wechseln sich ab:
◦ Interphase: macht ca. 90% des Zyklus aus.
▪ G1-Phase: wächst..
▪ S-Phase: Chromatin wird verdoppelt
▪ G2-Phase: wächst.. und schließt Vorbereitungen zur Zellteilung ab
◦ Mitosephase (M-Phase) | restliche 10%
▪ Mitose: Teilung des Zellkerns
0. G2 der Interphase: Centrosomen verdoppeln sich
1. Prophase: Chromatin kondensiert → Chromosomen; Mitosespindel wird gebil-
det
2. Prometaphase: Kernhülle wird aufgelöst; Mitosespindel bindet an den Kine-
tochor
3. Metaphase: Centrosomen sind an den Polen; Chromosomen werden an der Me-
taphasenplatte angeordnet
4. Anaphase: Trennung der Schwesterchromatiden; Wanderung zu den Zellpolen
5. Telophase: Tochterzellkerne bilden sich; Chromosomen lockern sich
6. Cytokinese: Teilung des Cytoplasmas; setzt während der Telophase ein; er-
kennbar durch eine Teilungsfurche (bei t. Zellen) oder Zellplatte (bei pf. Zellen)

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Kontrolle des Zellzyklus
•
Zellzyklus-Kontrollsystem: setzt und koordiniert entscheidende Ergebnisse des Zellzyklus
◦ Kontrollpunkte: „Stop and Go“-Signale von zelleigenen Überwachungsmechanismen,
die mitteilen, ob lebensnotwendige Vorgänge der Zelle richtig abgeschlossen wurden,
beeinflussen den Zyklus.
▪ G1-, G2- und M-Kontrollpunkt; sehr wichtiger Punkt ist der G1, fällt dieser aus befin-
det sich die Zelle in einer G0-Phase wo keine Teilung statt findet.
•
Cdk: Kinase, die in konstanter Menge in der Zelle inaktiviert vorliegt.
•
Cyclin: Ein Enzym, das zyklischen Schwankungen unterliegt; bei einer ausreichenden Kon-
zentration aktiviert es die Kinase und aus dem Komplex entsteht der MPF
•
MPF: Mitose-Promotor-Faktor; setzt die Mitose in Gang
◦ aktiv: phosporliert Proteine der Kernlamina → Kernhülle zerfällt
◦ passiv: regt andere Kinasen zur Phosporlierung an → Kernhülle wird angegriffen
◦ inaktiviert sich am Ende der M-Phase selbst, indem es Cyclin abbaut
Zur Regulation des Zellzyklus tragen innere und äußere Signale bei
•
Internes Signal: In der Metaphase senden Kinetochore ein Stopsignal, das die Anaphase
hinauszögert, falls sie nicht mit einem Chromosom verbunden sind.
•
Externes Signal:
◦ Wachstumsfaktor: Ein Protein, das von bestimmten Zellen abgegeben wird, um andere
Zellen zur Teilung anzuregen.
▪ Rezeptoren an der Plasmamembran setzten eine Signalübertragung in Gang, wenn
sie aktiviert werden.
◦ Dichteabhängige Hemmung: Zellen bilden nur eine Schicht (Monolayer)
▪ Kontakthemmung (Berührung mit Nachbarzellen
▪ Nährstoffmangel
▪ geringe Wachstumsfaktoren (Verankerungsabhängigkeit z.B. nicht gegeben)
Krebszellen haben sich von der Kontrolle des Zellzyklus befreit
•
Proliferation: Vermehrung durch mitiotische Teilung
•
Krebszelle: brauchen keine Wachstumsfaktoren
◦ stellen z.B. den Wachstumsfaktor (Enzym) selbst her
◦ Fehler in der Signalübertragung zum Kontrollzentum
◦ abnormes Verhalten im Kontrollzentum
•
Transformation: eine Körperzelle mutiert zur Krebszelle
◦ Tumor: eine Masse abnormer Zellen entsteht, wenn das Immunsystem nicht eingreift
▪ gutartiger Tumor: wenn keine Metastasen gebildet werden; der Tumor bleibt am
Ort, d.h. er kann vollständig operativ entfernt werden.
▪ bösartiger Tumor: wenn Metastasen entstehen, die sich vom Primärtumor fortbewe-
gen; Strahlentherapie oder Chemo notwendig.

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Makromoleküle passieren die Plasmamembran durch Exocytose und Endocytose
•
Exocytose: Transportvesikel vom Golgi-Apparat wandern am Cytoskelett zur Plasmamem-
bran; bei einer Berührung mit dieser ordnen sich die Lipidmoleküle neu und es kommt zur
Stofffreigabe an die Umgebung der Zelle
◦ Abgabe von Zellprodukten an die Umgebung
◦ Transport von Bausteinen z.B. für die Zellplatte bei der Mitose
◦ Transmitter Ausschüttung
•
Endocytose: Aufnahme von Makromolekülen / größeren Teilchen; an der Plasmamembran
werden neue Vesikel gebildet
◦ Phagocytose: Substratteilchen werden umschlossen (Unter anderem kann dabei eine
Nahrungsvakuole entstehen); Vesikel wird mit primären Lysosomen vereinigt, die den
Inhalt mit ihren hydrolytischen Enzymen verdauen
◦ Pinocytose: unspezifische Stoffaufnahme; gelöste Substanzen werden „geschluckt“
◦ rezeptorvermittelte Endocytose: spezifische Stoffaufnahme; an der Membran sind Re-
zeptorproteine (Liganden) mit spezifischen Erkennungsstrukturen, die gewünschte Sub-
stanzen aus dem Außenmedium binden;
▪ sind genug Stoffe gebunden, bildet sich ein Stachelsaumvesikel
Zelloberfläche und Zellverbindungen
Pflanzenzellen sind von einer festen Zellwand umschlossen
•
Zellwand: siehe oben
D
ie extrazelluläre Matrix der Tiere beeinflusst Form, Beweglichkeit, Aktivität und Entwick -
lung der Zellen
•
extrazellulär Matrix: besteht aus abgesonderten Glykoproteinen (kovalent gebundene Koh-
lenhydrat-Seitenketten | der „Wald“ aus Kohlenhydraten an der Zelloberfläche bezeichnet
man als Glykocalyx)
◦ häufigstes Glykoprotein: Kollagen
◦ Fibronectine: Glykoproteine, die Zellen mit der extrazellulären Matrix verknüpfen; bin-
den an Intergine
◦ Intergine: Rezeptormoleküle; durchspannen die Plasmamembran und sind auf der In-
nenseite mit Mikrofilamenten des Cytoskeletts verbunden → Veränderungen in der Ma-
trix können so zum Cytoskelett weitergeleitet werden (Anschaulich auf S:156 6te)
▪ eine Art der mechanischen Signalübermittlung
•
mechanische Reize können aber im Zellinnern chemische Signalübermittlung
auslösen
Zellverbindungen verknüpfen Zellen zu höheren Struktur- und Funktionseinheiten
•
Plasmodesmen: siehe oben
•
Hauttypen bei Tieren:
◦ Tight Junctions: Verschlusskontakte → Membranen benachbarter Zellen stehen in Kon-
takt; bildet einen Gürtel um die Zelle → Gewebeflüssigkeit kann so nicht mehr durchsi-
ckern (z.B. im Darm um Darminhalt von Körperflüssigkeiten zu trennen)

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