Kapitel 4 Anatomie einer Eukaryotenzelle

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Kapitel 4: ANATOMIE EINER EUKARYOTENZELLE
Inhalt:
EINLEITUNG .............................................................................................................................. 53
BESTANDTEILE EINER EUKARYOTENZELLE ....................................................................................... 55
MEMBRANVERBINDUNGEN ......................................................................................................... 57
GEWEBE UND ORGANE .............................................................................................................. 57
LITERATUR ................................................................................................................................ 57
LINKS ....................................................................................................................................... 57
Einleitung
If you can't study function, study structure
Vom Molekül in der Ursuppe bis zur ersten Zelle war es ein langer Weg:
Wasser (H2O), Methan (CH4), Ammoniak (NH3), und Wasserstoff (H2) waren wahrscheinlich
vorhanden, dazu Energie in Form von UV, Hitze und Elektrizität (Blitzschlag), eine
schützende Ozonschicht fehlte. Gute Bedingungen am Meeresrand.
Einfache organische (kohlenstoffhaltige) Moleküle entstanden zuerst, später Moleküle mit
komplexeren Aufbau, wie Aminosäuren, Nucleotide, Zucker, Fettsäuren, die Polymere bilden
können.
Polypeptide sind Proteine mit max. 20 Aminosäuren. DNA und RNA sind Polynukleotide.
DNA
T
A
C
G
Thymin
Adenin
Cytosin
Guanin
RNA
U
A
C
G
Uracil
Adenin
Cytosin
Guanin
Zusätzlicher Informationsgehalt des Moleküls liegt in seiner 3D-Struktur, (Faltung bei
Proteinen).
Eine erste Zelle entstand vor etwa 3,5 Milliarden Jahren, vor ca. 1,5 Milliarden Jahren
entstanden Eukaryoten aus Prokaryoten. Zur Entstehung der ersten Zellen werden mehrere
Theorien diskutiert z.B. Hyperzyklen autokatalytischer Prozesse.
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ANATOMIE EINER EUKARYOTENZELLE
Archaebakterien
Ur-Prokaryoten
Eubakterien (Prokaryoten)
Für die Anaerobier stellte der Sauerstoff in der Atmosphäre ein Problem dar.
Lösung: Symbiose zwischen Anaerobiern und Aerobiern.
Protozoen
↔
Metazoen
↓
↓
Differenzierung im
Einzeller
Differenzierte Zellen
formen
"Überlebensgemeinschaft"
Bakterienzelle
tierische Zelle
©2002 Petra Schweizer
Abb.
28:
Vergleich
Organisationsstufen von Zellen
54
verschiedener
BIOPHYSIK DER ZELLE
Abb. 29: EM-Schnitt durch ein Säugerzellen mit
Bakterium zum Größenvergleich
Bestandteile einer Eukaryotenzelle
Abb. 30: Säugerzellen im lichtmikroskopischen Phasenkontrastbild und als Gefrierbruch im EM.
Membran
Besteht vorwiegend aus Lipid-Doppelschicht (v.a. Phospholipiden) mit
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ANATOMIE EINER EUKARYOTENZELLE
Nucleus (Kern)
ein- und aufgelagerten Proteinen. Pflanzen enthalten zusätzlich eine
Zellwand. Die wichtigsten Funktionen der Membranen sind die
Abtrennung von Reaktionsräumen und der gezielte Stofftransport.
Enthält Chromosomen (genet. Information). In der Arbeitsphase des
Kerns sind diese vollständig entspiralisiert (Chromatin). Ein Teil der
Chromosomen ist nur teilweise vollständig entspiralisiert. Man spricht
von Heterochromatin.
Ein auffälliges Organell des Nukleus ist der Nukleolus
(Kernkörperchen), der Ort der RNA-Synthese. Ist von einer Hülle
(doppelte Membran) umgeben.
Hat eher gelartige als flüssige Konsistenz. Das Cytosol enthält viele
Cytoplasma
Faserproteine,
die
als
Cytoskelett
zusammengefasst
sind
Cytosol
(Mikrofilamente, Mikrotubuli, Intermediäre Filamente). Sie verleihen
der Zelle Festigkeit und Stabilität und koordinieren Bewegungen
innerhalb der Zelle.
Mitochondrien
Sind die "Kraftwerke" der Zelle. Dort wird aus Glucose ATP
synthetisiert. Mitochondrien gehören wie Chloroplasten und der
Nukleus zu den Organellen mit doppelter Membran und enthalten
ebenso wie Chloroplasten eine eigene DNA.
Chloroplasten
Sind typische Organellen der grünen Pflanzen. In den Choroplasten
läuft die Photosynthese ab, wobei CO2 fixiert und in KohlenhydratIntermediate umgewandelt wird. Das Pigment Chlorophyll verleiht den
Chloroplasten und damit der gesamten Pflanze ihre grüne Farbe.
Chloroplasten enthalten eigene DNA, Mitochondrien und Ribosomen.
Vakuolen
Sind große flüssigkeitsgefüllte Räume, die der Speicherung kleiner
Moleküle dienen oder als "Abfallbehälter" Verwendung finden.
Golgi-Apparat
Modifizieren Membranproteine und verteilen diese an ihren jeweiligen
Dictyosom
Bestimmungsort in der Zelle. Der Transport erfolgt über spezielle
Vesikel.
Endoplasmatisches
Ist ein netzartiges Membransystem, dessen wichtigste Funktion der
Retikulum
Stofftransport innerhalb der Zelle ist. Die Aussenseite des ER ist
entweder mit Ribosomen besetzt (rau) oder glatt. An den Ribosomen
erfolgt die Proteinbiosynthese.
Lysosomen
Enthalten verschiedene abbauende Enzyme (saure Hydrolasen), welche
Polymere in Monomere spalten können.
Peroxisomen
Enthalten Katalase und bauen Wasserstoffperoxid ab, welches beim
Microbodies
Abbau von Fett- und Aminosäuren entsteht.
Siehe auch: Botanik Online
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BIOPHYSIK DER ZELLE
Membranverbindungen
Tight Junctions
Desmosomen
Gap Junctions
Schaffen dichten Kontakt zwischen Epithelzellen, so dass
Stofftransport nur über spezielle Transportproteine in der Membran
erfolgen kann und kein "bypass" zwischen den Zellen möglich ist. Sie
bestehen aus dünnen Bändern von Proteinen.
Halten Zellen mechanisch zusammen. Weit verbreitet in mechanisch
beanspruchtem Gewebe, z.B. in Epithelzellen.
Verbinden Zellen miteinander und regulieren damit die Weitergabe
von Ionen und kleinen Molekülen zwischen Zellen. Sie sind in fast
allen Geweben verbreitet.
Gewebe und Organe
Gewebe sind ein Zusammenschluss von Zellen. Sie bestehen aus einzelnen Arten der
Zellverbände, die gemeinsame Funktion besitzen und die den Körper aufbauen (z.B. Binde-,
Knorpel-, Knochen-, Muskel-, Nervengewebe, Blut).
Organe sind ein Zusammenschluss von Geweben für Leistungen höherer Komplexität. Sie
bestehen aus Zellen und Geweben und sind zusammengesetzte Teile des Körpers, die eine
Einheit mit bestimmten Funktionen bilden (z.B. Herz, Lunge, Leber, Niere).
Literatur
1. Molecular Biology of the Cell
B. Alberts, D. Bray, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, J.D. Watson
Garland Publishing Inc., New Jork & London, 1994 (3. Auflage)
(auch auf deutsch bei VCH)
2. Ultrastruktur der Säugerzelle
R. V. Krstic
Springer Verlag, Heidelberg
3. General Histology of the Mammal
R. V. Krstic
Springer Verlag, Heidelberg
Links
•
Botanik online Lehrbuch
•
Online Skript: Struktur u. Funktion von Zellen u. Organen (Abt. Zoologie)
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