Zelle und Zellaufbau

06.10.2011
Zelle und Zellaufbau
Pflanzliche Zelle
Tierische Zelle
Chl
Chloroplast
l t
Z ll
Zellmembran
b
Zellwand
Kein Chloroplast
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1………Eizelle
2………Samenzelle
3………Leukozyt
4………glatte Muskelzelle
(
)
5………Nervenzelle (Großhirn)
6……...T-förmige sensible
Nervenzelle
7……..Knochenzelle
Morphologische
Vielfalt tierischer
Zellen
Größe der Zellen: 10 – 30 µm bei großer Varianz
Säugetiere: ♂ Geschlechtszellen (Spermien) sind am kleinsten
♀ Geschlechtszelle (Eizelle) ist am größten
Nervenzelle bis 1 m lang
Zellformen: Kugel………….….bei frei bewegl. Zellen
polyedrisch……….Epithelzellen
spindelförmig…….Muskelzelle (glatte Muskulatur)
faserig…………….Muskelzelle (quergestreifte Muskuatur)
z. B. mannigfaltige Formern bei männlichen Geschlechtszellen!
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1…Mensch; 2…Vesperugo; c…Schwein; d…Ratte; e…Buchfink; f…Kammmolch;
g…Rochen; h…Käfer; i…Maulwurfsgrille; k…Süßwasserkiemenschnecke; l…Seeigel;
Relation der
Zellgrößen
Spermien auf
einer Eizelle
(Mensch)
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Zellorganellen:
Zelldifferenzierungen
g
Zellen g
gleichen sich nicht
unterschiedliche Aufgaben (biolog. Funktionen)
aber!
Aufbau zeigt gemeinsame Strukturen!
Zellleib: Zellmembran (Dicke = 10 nm)
Mitochondrien
Zentralkörperchen
Grundplasma
Schematische Darstellung der Ultrastruktur einer Zelle
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Zytoplasma:
Protoplasma:
Zellbestandteile, die den
Kern umgeben
In der Zelle aktiv tätige
Strukturen
Paraplasma:
(Zellstrukturen)
flüssig
Vakuolen
fest
Granula, z.B.
Granula d.
Leukozyten,
Glykogen, Fett
Zellkern:
Kernmembran, 1 oder mehrere Kernkörperchen (Nucleoli),
Chromatin
Metaplasma:
Spezifische Funktionsstrukturen im Zytoplasma (z. B. Myofibrillen)
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Maßeinheiten:
1 Zentimeter (cm)
= 10-2 Meter
1 Millimeter (mm)
= 10-3 Meter
1 Mikrometer (m) = 10-3 mm
1 Nanometer ((nm))
= 10-3 
m
1 Angström (A)
= 10-1 nm
Größenspektrum von Zellen:
Durchmesser meist 1 bis 100 m
Nur unter dem Mikroskop sichtbar!
Logarithmische Skala der Größen im Tierreich
Chemische Bestandteile des Protoplasmas
PP = gallertartige Masse
Viskosität ist abh. von pH-Wert (Salzgehalt)
(
g
)
flüssige Phase……………Sol – Zustand
feste Phase……………….Gel-Zustand
Ektoplasmaschicht………..Plasmagel
g
Endoplasma……………….Plasmasol
Ektoplasma durch festeres Häutchen
Umgeben = Plasmalemma
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Schematische Darstellung einer nackten Amöbe.
Enp…Endoplasma; Ep…Ektoplasma; K…Kern; KV…Kontraktile Vakuole
NV…Nahrungsvakuole; PL…Plasmalemma; Pp…Pseudopodien
Plasmasol wird in eine Richtung gedrückt
Bewegung
= Wechseltierchen
Strukturkomponenten des Protoplasmas (PP)
= Träger der Lebensvorgänge
Chem. Beschaffenheit des PP: 70 – 90% Wasser
einige org. Salze gelöst: NaCl, KCl, MgCl2, Ca Cl2 = Molarität
Eiweiße……….Hauptmasse der org. Verbindungen
Fette…………..Lipoide, Kohlenhyrate, Polysaccharide
Nukleinsäuren
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Biochemie der Proteine
AS sind chemisch Substitutionsprodukte der Carbonsäuren.
Ein H2 -Atom wird durch eine Aminogruppe (NH2) ersetzt.
COOH
H
C
COOH
H
H2N
C
R
R
Carbonsäure
Aminosäure
Aminosäuren
Gly
Glykokoll
Ala
Alanin
Val
Valin
Leu
Leucin
Met
Methionin
Ser
Serin
Cys
Zystein
Try
Tryptophan
Tyr
Tyrosin
Lys
Lysin
Phe
Phen lalanin
Phenylalanin
Asp
Asparaginsäure
Glu
Glutaminsäure
His
Histidin
Arg
Arginin
H
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Proteine
AS…………..Verbindungen durch Peptide
AS…………...Fettsäuren mit 1 oder 2 NH2 – Gruppen
Glycin………H2N –CH2 - COOH
Alanin………
+ CH2
Di-, Oligo-, Polypeptide
Proteine
Skleroproteine
Globuläre Proteine
Stütz- und
Gerüstsubstanzen
Lösliche Proteine
kugelige Proteine
hydophile Seitenketten
Kohlenhydrate
Glucos, Glykogen ….Strukturelemente
1 C – Atom
1 H2O Molekül
Cn(H2O)n
Disacchararide………… Maltose, Lactose Saccharose
Polysaccharide………….Glycogen
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Lipide
= Ester höherer FS mit 3-wertigem Alkohol – Triglyceride
EINTEILUNG
- Glyceride
- Freie FS
- Lipoproteine
- Phospholipide
- Sphingolipide
- Sterole
- Carotinoide
- Prostaglandine
Gesättigte FS……….Einfachbindung
Ungesättigte FS…….Doppelbindung
Palmitinsäure….16-C
Stearinsäure…...18-C
Meisten FS können aus Glucose aufgebaut werden!
Essentielle FS nicht! z.B. Linolsäure, Arachidonsäure
Größe und Zusammensetzung:
- Nichtpolar L.
- Polare L.
VLDL
LDL
HDL
Nucleinsäuren
Purin
Pyrimidin
Adenin
C t i
Cytosin
Guanin
Thymin (nur in DNA))
Uracil (nur in RNA)
A
-
T (U)
G
-
C
3 Miard. Bausteine in DNA; davon 1% enthält Erbinformation
Genetische Variation aller 500 Basenpaare
3 Miard. Buchstaben = 2 Miard. Seiten
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Mineralische Bestandteile
Einzelne Stoffgruppen (Lipide, Nucleinsäuren, Proteine,..)
wirken nur im wässrigen Medium miteinander, in welchem eine
hohe Anzahl Ionen g
gelöst sind, z.B.:
- Säure-Basen-Gleichgewicht
- Diffusionen, Osmosen
- Aktiver Transport (H+, Na+, K+, Ca++)
- Knochenstoffwechsel (Ca++, [PO4]---)
- Atmung
g ((Fe+++)
- Nervenleitung (Na+, K+)
- Muskelkontraktion (Ca++, K+, Na+)
-…
Zellkern
Festsitzendes
Glockentierchen
Ma: Makronukleus
Nv: Nahrungsvakuole
St: Stiel mit kontraktilen
Fibrillen
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Wimpertierchen
(Ciliaten)
a…Süßwasserciliat
(Trompetentierchen)
b…Stylonychia
cc…Paramecium
Paramecium
(Pantoffeltierchen)
Chromatin
Euchromatin
Heterochromatin
ete oc o at
aufgelockerte Form
kompakte Form,
kann sich zusammenlagern
Chromozentrum
L
Lage
iin d
der Näh
Nähe d
des N
Nucleolus
l l
Je nach Chromatinverhalten: - strukturlose Kerne
- Kerne mit Chromozentrum
- Chromosomenkerne
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Verschiedene Ebenen des
Chromatinaufbaus
Der Zellkern und
seine Hüllen
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Ultrastruktur eines Retikulumzellkerns (R) mit Nukleus (N)
L
Lymphozytenkerne, die von einem schmalen ZytoplasmaSaum umgeben sind, in den einige Mitochondrien liegen
ZR
Zytoplasma der Retikulumzelle
Funktionen des Kernkörperchen (Nucleolus)
Konstantes Gebilde, Häufigkeit 1 bis >100
Größe ist sehr unterschiedlich
Lage im Kern verschieden
Anzahl, Lage und Größe ist abhängig von Zellart
Nach Zellteilung Neubildung der Nucleoli
Nukleolarsubstanz wird nicht gleichmäßig auf Tochterzellen verteilt!
•
•
•
•
•
Für Kernaufbau mit verantwortlich
Bedeutung für Eiweißbildung in der Zelle
Vorkommen von submikroskopischen Granula in den Nucleoli
Granula aus dem Kern ausgeschleust
Synthetisierung ribosomaler (r)RNA in den Nucleoli
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Aufbau der DNA
a....Desoxyribonucleotid
b…Oligonucleotid
(Desoxyribonucleinsre.)
p
g im
c…Basenpaarung
DNA-Doppelstrang
d…Aufbau DNADoppelstrang
(Strickleitermodell)
e…Helixmodell einer BDNA
f…Kalottenmodell einer
B-DNA, Kugelkalotten
deren Größen den
Dimensionen der
verschiedenen Atome
entsprechen
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A–T
G–C
Verh.: 1 : 1
Schematische
Darstellung der
Selbstverdopplung der
DNA nach WATSON
und CRICK
Bildung von
Tochterschrauben
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Schema zum Ablauf der DNA-Bildung während der Interphase
Ablauf der DNA-Synthese
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Wirkungen
hauptsächlicher
Enzyme des
Nucleinsäurestoffwechsels
m –RNA:
Informationsübertäger für Proteinsynthese,
Transkription von DNA
t – RNA:
Transportfunktion, niedriges Molekulargewicht,
löslich
r – RNA:
Aufbau der Ribosomen durch Proteine
Bildungsort an der DNA
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Schema zum Fluss der genetischen Information von der DNA zum
Protein
Vesikuläre und tubuläre Strukturen des endoplasmatischen Retikulums
einer Pigmentepithelzelle der Netzhaut (K..Kern; M..Mitochodrien)
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Ribosomen im
Grundplasma
verteilt
Lymphoblasten
80 S - Ribosomen
Polysom
Schema der Ribosomenaggregation
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Golgi-Apparat von epithelialen Riesenzellen des Vas deferens einer
Assel
Golgi-Apparat in den Nierenzellen (Hauptstückzellen) eines
Molches. Seine Lage variiert je nach Funktion der Zellen
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Mitochondrium: Ort der Zellatmung
Doppelmembran, Christae sind Einstülpungen der Innenmembran zur
Oberflächenvergrößerung
Mitochondrien
einer
Leberparenchymzelle
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Innenmembran: Träger der Atmungskette
Außenmenbran: enth. Enzym zur Aktivierung von Catecholaminen
Funktion der Mitochondrien:
• Vorhandensein
V h d
i in
i Zellen
Z ll mit
it aeroben
b Stoffwechsel
St ff
h l
• Intensiver Stoffwechsel verlangt hohe Anzahl an Mitochondrien
• Enge Beziehung zur Atmung
• Bedeutung für Fermentchemie der Zelle
• in M. sind alle Fermente enthalten, der Atmungskette,
d Zitronensäurezyklus,
des
Zit
ä
kl
der Glykolyse
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