Aufbau der Zelle und Gewebe

Kennzeichen des Lebens

Reizbarkeit, Fortpflanzung und Vermehrung, Stoffwechsel, Wachstum, Bewegung, Energieaustausch

Biogenese

Leben kann nur aus bereits lebenden Organismen entstehen! Zum Zeitpunkt der Entstehung des Lebens waren andere Bedingungen (z.B. kein Sauerstoff) auf der Erde, deswegen konnte eine Abiogenese (siehe Miller&Urey Experiment) stattfinden.

Nur Eukaryoten haben

einen Zellkern

Genom in Eukaryoten 

in Form von Chromosomen; liegt im Zellkern 

Genom im Prokaryoten

Großes DNA-Molekül, zusätzlich kleine Plasmide möglich; frei im Zytosol

Nur pflanzliche Zellen haben

Vakuolen, Chloroplasten und Zellwand

Vakuolen

ähnlich zu Vesikeln jedoch größer, können Giftstoffe sperichern, eWeiterhin erhöhen sie durch Speicherung von Zellsaft den für die Pflanze wichtigen inneren Zelldruck (Fachbegriff: Turgor), welcher der Zelle Form verleiht und können osmotisch große Mengen an Wasser aufnehmen.

Zellwand

besteht aus Polymeren (Zellulose), bieter der Pflanze Schutz und Stabilität. Es ist semipermeabel (durchlässig für Wasser, Gase und kleine Moleküle)

Pflanzliche Zellen benötigen die Zellwand vor allem

weil sie durch die Vakuolen imstande sind, große Mengen an Flüssigkeit aufzunehmen. Da dadurch der intrazelluläre Druck steigt, schützt die Zellwand die Zelle vor dem Platzen, indem sie von außen diesem Druck entgegenwirkt.

Chloroplasten

besitzen wie die Mitochondrien eine Doppelmembran und eine eigene DNA, ihr Genom wird auch als Plastom bezeichnet.

Im Inneren der Zellen des Chloroplastens 

befinden sich der plasmatische Anteil (Stroma), worin Thylakoide (Membranausstülpungen) eingebettet sind. Übereinander gestapelte Thylakoide nennt man Grana (Sg. Granum).

Chloroplasten wichtigster Bestandteil

ist das Chlorophyll, der grüne Farbstoff der Pflanzen. Er bildet die Grundlage der Photosynthese, bei der die Pflanze mit Hilfe von Lichtenergie aus energiearmem Kohlendioxid und Wasser die energiereiche Glukose und Sauerstoff herstellt:

Der Zellkern

liegt mitten in der Zelle, seine Hauptaufgabe ist die Aufbewahrung und Verarbeitung von DNA. Die wichtigsten Vorgänge, welche im Zellkern ablaufen sind die Replikation und Transkription

Der Zellkern besteht aus

Karyoplasma, Chromosomen, Nucleoli

Karyoplasma

Kernplasma: Chemisches Milieu, in welchem alle Kernreaktionen stattfinden können

Chromosomen

Enthalten die DNA, auf welcher die Informationen liegen. Die DNA kann den Zellkern nicht verlassen! (nur in Form von mRNA, tRNA etc.)

Nucleoli 

Kernkörperchen: enthalten RNA und Proteine und sind wesentlich an der Synthese von Ribosomen beteiligt, welche in einem essentiellen Schritt der Proteinsynthese zur Umwandlung von mRNA in Proteine notwendig sind. D

Doppelmembran mit Kernporen

Sie regulieren den Transport in und aus dem Zellkern. Informationsspeicherung und Verwaltung

Die Kernmembran ist direkt mit dem

rauen Endoplasmatischen Retikulum verbunden und besitzt Ribosomen auf seiner Oberfläche.

Das Zytoplasma ist

der Inhalt der Zelle

Das Zytoplasma setzt sich aus dem

Cytosol, Organellen (ohne Zellkern) und Zytoskelett

Zytoplasma Aufgaben

Es muss pH-Wert-Änderungen abpuffern können, Nährstoffe bereitstellen, den Anforderungen der einzelnen Organellen gerecht werden, Transporter und Enzyme für wichtige Reaktionen beinhalten.

Zytoplasma betsteht aus

80-85% aus Wasser, zu 10-15% aus Proteinen. Der Rest setzt sich aus Lipiden, Polysacchariden, RNA und organischen Molekülen zusammen.

Zellmembran ist

die Kontaktstelle nach außen, ermöglicht, dass innerhalb der Zelle ein konstantes Milieu aufrechterhalten werden kann und verhindert, dass das Zytoplasma aus dem Gleichgewicht gerät

In der Membran eingebettet sind:

Periphere Membranproteine, Transmembranproteine, Integrale Membranproteine, Glykolipide, Cholesterol

Mitochondrien

Der Energieträger des menschlichen Körpers (ATP = Adenosintriphosphat) wird dort produziert. Es besitzt eine Doppelmembran und hat eine eigene zirkuläre DNA.

Außenmembran der Mitochondrien

In der Außenmembran befinden sich Poren, welche den Austausch von Nährstoffen und Ionen zulassen. Geht diese Membran kaputt (gesteuert oder nicht gesteuert), können Stoffe aus dem Mitochondrium entweichen, was zum programmierten Zelltod führt

Membranzwischenraum der Mitochondrien

In diesem Raum befinden sich dieselben Konzentrationen an kleinen Molekülen wie im Zytosol, vor allem das Vorhandensein von Zucker ist hier relevant. Der Membranzwischenraum enthält eine hohe Konzentration an H+-Ionen, welche durch die Atmungskette erzeugt werden.

Innenmembran der Mitochondrien

In der Innenmembran sitzt die ATP-Synthase, ein Protein, welches aufgebaut ist wie eine Turbine. Die H+-Ionen strömen ein und treiben dieses an, hierbei wird ATP produziert.

Matrix der Mitochondrien

Die Matrix enthält alle wichtigen Moleküle, die für das Mitochondrium und die ATP Synthase notwendig sind.

Endoplasmatisches Retikulum

Übersetzt bedeutet es so viel wie „im Zytoplasma liegendes Wurfnetz“

Raues ER ist verantwortlich für

• Proteinbiosynthese
• Membranproduktion

Glattes ER ist verantwortlich für

• Membranphospholipid-Synthese
• Hormonsynthese
• Kohlenhydratspeicherung
• Entgiftung
• Calciumspeicherung

Ribosomen bestehen aus

Proteinen und ribosomaler RNA (rRNA) und sind für die Proteinbiosynthese zuständig.

Ribosomen kommen

sowohl im Cytoplasma als auch in den Mitochondrien und Chloroplasten vor.

Bei der Translation bindet die mRNA an die kleine Untereinheit der Ribosomen und verbindet später diese mit der großen Untereinheit. Es entstehen drei Domänen:

A-Domäne (Aminoacyl) P-Domäne (Peptidyl) E-Domäne (Exit)

Golgi-Apparat handelt sich hierbei

die Poststation in der Zelle. Der Kern gibt über das ER einen Brief in Form eines Vesikels auf und der Golgi-Apparat schickt ihn an seinen Bestimmungsort.

Die Aufgaben des Golgi-Apparats sind

Bildung und Speicherung sekretorischer Vesikel (Bläschen gefüllt mit Sekret)
• Synthese und Modifizierung von Membranbausteinen (wurden meist vorher vom ER gesendet)
• Bildung von lysosomalen Proteinen und dem primären Lysosom (

Lysosomen sind

„kugelförmige Bläschen“, welche nur in Eukaryoten vorkommen.

Aufgabe der Lysosomen

Sie sind die Müllhalde der Zelle und beinhalten hydrolytische (spaltende) Enzyme, die für den Abbau körpereigener oder fremder Stoffe benötigt werden

Peroxisomen Unterschied

spalten sie sich nicht direkt vom Golgi Apparat ab, sondern replizieren sich eigenständig. Am häufigsten kommen sie in den Leberzellen vor

Peroxisomen enthalten diese Ezyme

Peroxidasen & Katalasen

Peroxisomen Hauptfunktion

die während des Energiestoffwechsels entstehenden freien Radikale zu entfernen

Endosomen spielen eine Rolle bei

interzellulären Transport von Lipiden und Proteinen.

Proteasom

sind für den Abbau von unerwünschten Proteinen in der Zelle verantwortlich

Proteasom haben

zylindrischen Aufbau mit einer zentralen Kammer und ein “Stöpsel” an jedem Ende. Die Innenseite der Kammer besteht aus Proteasen (Enyzme mit der Fähigkeit Proteine abzubauen), die “Stöpsel” aus mehreren Proteinuntereinheiten, die die zum Abbau bestimmten Proteine in die Kammer schleusen.

Als Zytoskelett bezeichnet man

das Gerüst von eukaryotischen Zellen.

Zytoskelett ist benötigt für

r die Stabilität und die Struktur der Zelle und Fixieren von Zellorganellen, wie Mitochondrien, und der interne Zelltransport durch Filamente

Zytoskelett besteht aus

Mikro/Aktinfilamenten, Intermediärfilamenten und Mikrotubuli

Mikrotubuli

: sind röhrenförmig aufgebaut und bestehen aus Tubulin alpha und beta. Sie sind in einem permanenten Auf- und Abbau an den Enden, der als Polymerisation und Depolymerisation bezeichnet wird

Intermediärfilamente

bestehen aus verschiedenen Proteinen und liegen mit 10nm zwischen den Mikrotubuli und den Mikrofilmenten. Es gibt 5 verschiedene Typen wobei die wichtigsten die sauren und basischen Zytokeratine darstellen. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der mechanischen Stabilität, weil sie hohe Zugkräfte aufnehmen können

Mikrofilamente

Mit etwa 6 -9 nm die kleinsten Bestandteile des Zytoskeletts. Sie bestehen aus Aktin und werden hautsächlich für den Erhalt der Zellstruktur und der Zellbewegung benötigt. Sie spielen eine Rolle bei der Zellteilung und erhalten auch die Struktur der Mikrovilli im Darm

Zentrosom

ist ein Organell in der Zelle, in welchem mehrere Zentriole organisiert sind.

Stofftransport

Diffusion
Passiver und Aktiver Transport

Vesikeltransport

Grob werden 4 verschiedene Formen von Gewebe unterschieden:

• Epithelgewebe
• Muskelgewebe

• Nervengewebe
Binde- und Stützgewebe

EZM (extrazelluläre Matrix)

Alles, was außerhalb der Zellen liegt.

• von Zellen produziert (z. B. Osteoblasten → Kollagen),

• bietet Stütze, Verbindung und Stoffaustausch,

• Beispiel: Knochenmatrix.

2 Typen von Epithelgewebe

Oberflächenepithel und Drüsenepithel

Drüsenepithel produzieren einen Stoff

der eine biologische Funktion ausübt und in weiterer Folge entweder exokrin oder endokrin sekretiert wird

Exokrine Drüsen

sie besitzen eine direkte Verbindung zur Oberfläche .

Endokrine Drüsen

geben ihr Sekret in den Extrazellulärraum des umgebenden Bindegewebes ab, welches dann in die Blutbahn gelangt. Das Sekret wird nun als Hormon bezeichnet.

Sekrets Typen

Seröse, Muköse, Seromuköse

Einschichtiges Plattenepithel

sehr dünn, ermöglicht dadurch Diffusion und ist unter anderem in den Lungenbläschen (Alveolen) zu finden

Zylinderepithel

wird dort benötigt, wo eine mechanische Beanspruchung (Darmperistaltik) auftritt und gleichzeitig eine Funktion erfüllt werden muss (z.B. Sekretion von Flüssigkeiten, Aufnahme von Nährstoffen), beispielsweise im Darm.

Basalmembran

liegt Unter jeder Epithelschicht auf welcher die Epithelzellen verankert sind

besitzt Epithelgewebe

Zellpolarität

Zellpolarität in Epithelgewebe

es gibt eine erkennbare spezifische Ausrichtung der Zellstruktur. Man unterscheidet zwischen dem apikalen Zellpol, der der Oberfläche oder dem Hohlraum (wie im Darm) zugewandt ist

Übergangsepithel findet man

in den ableitenden Harnwegen und ist ein mehrschichtiges Epithel mit variabler Epithelhöhe und Zellform

Einschichtiges Plattenepithe findet man in

Alveolen

Einschichtiges isoprismatisches Epithel findet man

Nierentubuli und Sammelrohre
Drüsenausführungsgänge

Einschichtiges hochprismatisches Epithel (=Zylinderepithel) findet man

Magen, Dünn- und Dickdarm
Gallenblase
Eileiter (Tuba uterina), Gebärmutter (Uterus)

Übergangsepithel (=Urothel) findet man

Nierenbecken, Ureter, Harnblase, Anfangsteil der Urethra

Mehrschichtiges unverhorntes Plattenepithel findet man

Mundhöhle
After, Vagina

Mehrschichtiges verhorntes Plattenepithe findet man

Epidermis

drei Arten von Muskulatur

Skelettmuskulatur, Herzmuskulatur, glatte Muskulatur

was ist 4 hier

Bindegewebe

was ist 5 hier 

Muskelfaserbündel 

was ist 6 hier 

Muskulfaser

was ist 9 hier 

Muskelfibrille 

Herzmuskulatur

Sie weist ebenfalls eine Querstreifung auf, die einzelnen Zellen behalten jedoch ihre Einzelstruktur und sind nicht wie bei der Skelettmuskulatur miteinander verschmolzen

glatte Muskulatur

weist keine Querstreifung auf, da die Aktin- und Myosinfilamente nicht zu Sarkomeren angeordnet sind.

glatte Muskulatur besteht aus

dünnen langen spindelförmigen Zellen. Glatte Muskulatur kontrahiert wesentlich langsamer als Skelettmuskulatur

Neuronen sind

Informationsübertragung

Aufbau des Neurons

Soma, Dendtriten, Axon, Synapse

Gliazellen – Funktionen

• Stützzellen des Nervengewebes

• Versorgung der Neuronen mit Nährstoffen

• Beteiligung an Transportprozessen

Bildung der Myelinschicht

• ZNS → Oligodendrozyten

• PNS → Schwann-Zellen

Zelltypen im Bindegewebe

• Fibroblasten → aktiv, produzieren EZM (z. B. Kollagen)

• Fibrozyten → inaktive Form, wenig Synthese, in EZM eingebettet

• Fibroklasten → bauen EZM ab

Zellen im Knochengewebe

• Osteoblasten → bauen EZM/Knochen auf

• Osteozyten → eingebettet, inaktiv

• Osteoklasten → bauen Knochen ab

Knorpelgewebe Zellen

• Zellen: Chondroblasten (produzieren EZM), Chondrozyten (eingemauert)

• EZM → Druckelastizität

• Typen: hyaliner Knorpel, Faserknorpel, elastischer Knorpel

• keine Blutgefäße → Versorgung via Diffusion durch Perichondrium

Fettgewebe Zellen

• Zellen: Adipozyten

• Typen:

  • Weißes Fettgewebe → Energiespeicher

  • Braunes Fettgewebe → Wärmeproduktion

• Unterschiedliche EZM → faserig, locker, retikulär, gallertig

Knochengewebe EZM

• EZM mineralisiert → biegefest, druck- und zugfest

• Zusammensetzung: 45 % Mineralien, 30 % organisch, 25 % Wasser