Nichtmembranöse Organellen, Zellkernapparat und Mitose: Struktur und Funktionen in der eukaryotischen Zelle

Unterricht 9. Biologie 10-11 Klasse.
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Vorlesung 7. Zytoplasma. Nicht-membranöse Organellen

NICHT-MEMBRANÖSE ORGANELLEN.
RIBOSOMEN.
Nach ihrer biochemischen Struktur bestehen sie aus Ribonukleoproteinen (RNP). In den Ribosomen werden die große und die kleine Untereinheit unterschieden. Sie interagieren relativ komplex miteinander. Die Bildung der Ribosomen bei Eukaryoten erfolgt im Zellkern, im Nukleolusnetzwerk, und anschließend wandern die große und die kleine Untereinheit durch die Kernporen in das Zytoplasma. Ribosomen von Pro- und Eukaryoten unterscheiden sich vor allem in ihrer Größe. Eukaryotische Ribosomen sind 25-30 nm groß, prokaryotische Ribosomen 20-25 nm. Sie unterscheiden sich auch in ihren Sedimentationskoeffizienten. Bei Eukaryoten besteht die kleine Untereinheit aus 18S rRNA, die große Untereinheit aus 5S, 5,8S und 28S rRNA. Bei Prokaryoten besteht die kleine Untereinheit aus 16S rRNA, die große aus 5S und 23S rRNA. In der kleinen Untereinheit von Eukaryoten befinden sich etwa 34 Proteine, in der großen Untereinheit etwa 43 Proteine. Bei Prokaryoten enthält die kleine Untereinheit etwa 21 Proteine, die große etwa 34 Proteine.

ZELLKOMPLEX
Dies ist ein universelles nicht-membranöses Organell der eukaryotischen Zelle, das aus zwei Komponenten besteht:

• Zentrosome

• Zentrosphäre

Vor der Zellteilung nähern sich alle COMTs der Zentriole, um eine Struktur zu bilden, die als Halo bezeichnet wird. Vor der Zellteilung verdoppeln sich die Zellzentren, wobei sich die Mutterzentriolen auseinander bewegen, und jede Mutterzentriole bildet einen Tochterzentriol unter einem Winkel von 90°. Dies ist notwendig, um die COMTs gleichmäßig auf die Tochterzellen zu verteilen.

Funktionen des Zellkomplexes:

• Beteiligung an der Bildung von Mikrotubuli, die entweder in das Zytoplasma ausgehen oder Bestandteil des CORS (Zellorganisationssystems) werden

• Beteiligung an der Organisation des mitotischen Spindels

• Zentriolen sind an der Bildung von Geißeln und Wimpern beteiligt

Aufgaben:

1. Beschreiben Sie die Funktionen der nicht-membranösen Organellen.

2. Welche Struktur hat die Zentrosphäre?

Unterricht 12. Biologie 10-11 Klasse.
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Vorlesung 8. Der Kernapparat

Im Kernapparat gibt es mehrere Komponenten:

• Die Kernhülle oder Karyotheka

• Karyoplasma, Nukleoplasma, Kernsaft oder Karyolymphe

• Der Kernmatrix

• Chromosomen

Die Karyotheka besteht aus mehreren Elementen:

• Der Kernmembran oder Karyolemm

• Protein-Porenkomplexe

• Eine periphere dichte Platte (PPP), die die Karyolemm unterlagert

Jeder Porenkomplex ist ein System großer Proteingranulen, die jeweils aus einem zentralen Granulum und peripheren Globuli bestehen. Die peripheren Globuli bilden ein äußeres und inneres Ring, wobei jeder Ring aus 8 Globuli besteht. Diese Ringe sind durch fibrilläre Proteine mit dem zentralen Granulum verbunden, was dem gesamten Komplex seine Integrität verleiht.

Aufgaben:
Erstellen Sie Fragen zur vorgetragenen Vorlesung.

Unterricht 13. Biologie 10-11 Klasse.
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Vorlesung 9. Der Lebenszyklus der Zelle. Mitose

Der Lebenszyklus ist der Zeitraum von der Entstehung einer Zelle bis zu ihrem Tod oder ihrer Teilung. Im Allgemeinen wird der Lebenszyklus in zwei Phasen unterteilt:

• Phase intensiver metabolischer Aktivität

• Zellteilung und Verteilung des genetischen Materials auf die Tochterzellen

Der einfachste Lebenszyklus ist der von Prokaryoten, bei dem die S-Phase oder Wachstumsphase und die einfache binäre Teilung (siehe Fortpflanzung von Prokaryoten) unterschieden werden.

Bei Eukaryoten wird die Verteilung des genetischen Materials durch das Vorhandensein vieler linearer DNA-Moleküle und der Kernmembran erschwert. Daher ist die Mitose der universelle Teilungsprozess bei Eukaryoten, bei dem ein spezielles Teilungssystem verwendet wird, dessen Grundlage proteinhaltige Fasern, das sogenannte Spindelapparat, bildet. Daher wird der Lebenszyklus der Eukaryoten als mitotischer Lebenszyklus bezeichnet. Die Mitose macht dabei nicht mehr als 10% des gesamten Zyklus aus, der Rest entfällt auf die Phase intensiven Metabolismus, die als Interphase bezeichnet wird. Die Interphase besteht aus:

• Der postmitotischen Phase oder G1-Phase: In dieser Phase finden aktive Transkriptions- und Translationsprozesse statt, und der Energieumsatz wird aktiviert. Das Zellvolumen nimmt stark zu. In der G1-Phase werden Proteine synthetisiert, die für den Beginn der DNA-Replikation notwendig sind.

• Der synthetischen Phase oder S-Phase: In dieser Phase erfolgt die DNA-Replikation. Die Menge der DNA in der Zelle verdoppelt sich, so dass jede Chromosomen aus zwei DNA-Strängen besteht, die durch das Zentromer verbunden sind. Während der S-Phase verdoppeln sich die Zellzentren.

• Der prämitotischen Phase oder G2-Phase: In dieser Phase finden aktiv Transkriptions- und Translationsprozesse statt. Es werden viele mRNA-Moleküle synthetisiert, die mit Proteinen interagieren und im Zytoskelett der Zelle Informationsmengen (sogenannte Informosomen) bilden. Außerdem wird der Faktor synthetisiert, der die Zellteilung induziert, der sogenannte MPF-Faktor. Ohne diesen Faktor kann die Zelle nicht mit der Mitose beginnen.

Aufgaben:

• Geben Sie eine kurze Beschreibung jeder Mitose-Phase.

• Welche Pathologien hängen mit der Mitose zusammen?