Grundlagen der Molekularbiologie und Zelltheorie
DNA: Aufbau und Funktion
- Chemische Zusammensetzung: Die Pentose ist D-Desoxyribose. Die Basen A, G, T und C kommen in gleichen Proportionen vor.
- Struktur: Doppelsträngige Polynukleotidkette in Form einer Doppelhelix, stabilisiert durch die Basenpaarung A-T und C-G.
- Lage: In eukaryotischen Zellen im Zellkern (Chromosomen). In Prokaryoten als nacktes, ringförmiges Chromosom im Zytoplasma.
- Funktionen: Speicherung der genetischen Information zur Proteinsynthese. Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der die Information für die Transkription eines Polypeptids enthält. Die Information wird über die Boten-RNA (mRNA) übertragen.
RNA: Aufbau und Funktion
- Chemische Zusammensetzung: Die Pentose ist D-Ribose. Die Basen sind A, G, U und C.
- Struktur: Meist einzelsträngige Polynukleotidkette. Keine spezifische räumliche Struktur, außer bei der tRNA (Kleeblattform).
- Lage: Synthese im Zellkern (Transkription), danach Transport ins Zytoplasma.
- Aufgaben: Vermittler bei der Proteinbiosynthese. Die mRNA überträgt den genetischen Code zu den Ribosomen, wo die tRNA die passenden Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge anordnet.
Zelluläre Ebene
Die Zelltheorie
Die Entdeckung der Zelle geht auf Robert Hooke (1665) zurück, der Korkgewebe unter dem Mikroskop untersuchte und die Strukturen als „Zellen“ bezeichnete. 1838/1839 formulierten Schleiden und Schwann die Zelltheorie:
- Die Zelle ist die anatomische und funktionelle Einheit aller Lebewesen.
- Jede Zelle stammt aus einer bereits existierenden Zelle durch Teilung.
- Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen.
Zelltypen: Eukaryoten und Prokaryoten
- Eukaryoten: Komplexe Struktur mit Zellkern, membranumschlossenen Organellen und DNA, die an Proteine gebunden ist.
- Prokaryoten: Einfacher Aufbau ohne echten Zellkern und mit weniger komplexem Zytoplasma.
Die eukaryotische Zellmembran
Die Plasmamembran definiert die Zelle gegenüber ihrer Umgebung. Sie besteht aus einer Doppellipidschicht (Phospholipide) und eingelagerten Proteinen (periphere und integrale Proteine).
Eigenschaften der Membran
- Selbstorganisation: Natürliche Tendenz zur Bildung von Lipid-Doppelschichten.
- Selbstabdichtung: Fähigkeit zur schnellen Reorganisation bei Beschädigungen.
- Fluidität: Aufgrund fehlender kovalenter Bindungen zwischen den Lipiden ist die Membran flüssig und modular.
- Undurchlässigkeit: Die hydrophobe Doppelschicht wirkt als Barriere für wasserlösliche Stoffe.
Funktion: Selektive Permeabilität
Die Membran kontrolliert den Stoffaustausch zwischen Zellinnerem und Umgebung. Der Transport kann passiv oder aktiv erfolgen:
- Passiver Transport: Erfolgt entlang des Konzentrationsgefälles ohne Energieaufwand (Diffusion).
- Erleichterte Diffusion: Beschleunigter Transport durch spezifische Transportproteine.