Viren, Prionen, Zellstrukturen und Zellzyklus: Eine umfassende Übersicht

Viren: Struktur, Zyklen und Bedeutung

Viren: Die Viren, deren Ursprung nicht eindeutig geklärt ist, sind obligate Parasiten, die sich nur in lebenden Zellen vermehren können. Sie könnten von sich entwickelnden zellulären Organismen abstammen, die ihre zelluläre Maschinerie verloren haben, oder genetische Fragmente von zellulären Organismen sein. Ihre Spezifität hängt von ihrer Nukleinsäure ab, die entweder DNA oder RNA sein kann. Jedes Virion besteht aus einer Nukleinsäure (DNA oder RNA, aber nie beides gleichzeitig) und einem Kapsid, das als Schutzhülle dient. Bei einigen Viren ist das Kapsid von einer Lipoproteinhülle umgeben. Das Nukleokapsid besteht aus dem Kapsid und der Nukleinsäure. Das Kapsid besteht aus Capsomeren, die sich auf unterschiedliche Weise anordnen können:

• Helikale Virionen: Die Capsomere sind spiralförmig angeordnet, und das Kapsid ist zylindrisch.
• Ikosaedrische Virionen: Das Kapsid hat die Form eines Ikosaeders.
• Komplexe Virionen: Diese haben eine komplexere Struktur, wie z.B. Bakteriophagen, die aus einem Kopf (Ikosaeder-Kapsid), einem Schwanz (mit einer hohlen Röhre), einer Basalplatte und Schwanzfasern bestehen.

Lytischer und Lysogener Zyklus

Lytischer Zyklus: Dieser Zyklus führt zur Zerstörung der Wirtszelle in mehreren Phasen:

1. Adsorption: Das Virion bindet an die Zellwand.
2. Penetration: Die Virus-DNA wird in das Zytoplasma der Zelle injiziert.
3. Multiplikation: Die virale DNA nutzt den zellulären Stoffwechsel, um virale Proteine und Enzyme zu synthetisieren.
4. Assemblierung: Die Proteine bilden das Kapsid, und die DNA wird in den Kopf eingefügt.
5. Freisetzung: Die Zelle platzt, und die neuen Virionen werden freigesetzt.

Lysogener Zyklus: Die Virus-DNA wird in das Bakterienchromosom integriert und als Prophage weitergegeben. Unter bestimmten Bedingungen kann der Prophage in den lytischen Zyklus eintreten.

Viroide und Prionen

Viroide: Dies sind ringförmige RNA-Fragmente, die Pflanzen befallen und Nekrosen, Chlorosen und Wachstumsstörungen verursachen.

Prionen: Dies sind infektiöse Proteine, die Krankheiten wie die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit verursachen können. Sie führen zu Koordinationsstörungen, Juckreiz und Demenz.

Weitere genetische Elemente

Proviren: Mobile DNA-Fragmente, die Gene zwischen Zellen übertragen.

Plasmide: Ringförmige DNA-Fragmente in Bakterien, die sich unabhängig vom Chromosom replizieren.

Zellstrukturen und ihre Funktionen

Zellwand

Die Zellwand ist eine starre Struktur aus Polysacchariden, Hemicellulose und Pektin, die die pflanzliche Plasmamembran umgibt. Sie dient als Stütze und ermöglicht es dem Zytoplasma, hypertonisch zum Medium zu sein. Sie besteht aus einer Matrix aus Hemicellulose und Pektin. Es gibt primäre und sekundäre Wände, die durch die Lamina media verbunden sind. Plasmodesmen ermöglichen den Transport von kleinen Molekülen zwischen benachbarten Zellen.

Ribosomen

Ribosomen sind nicht-membranöse Granulate, die die Proteinbiosynthese durchführen. Sie bestehen aus rRNA und Proteinen.

Endoplasmatisches Retikulum (ER)

Es gibt zwei Arten von ER: das raue ER (mit Ribosomen) und das glatte ER. Das raue ER synthetisiert und transportiert Proteine, während das glatte ER Lipide synthetisiert, speichert und transportiert und toxische Stoffe metabolisiert.

Golgi-Apparat

Der Golgi-Apparat besteht aus Dictyosomen, die abgeflachte Vesikel sind. Er dient dem Transport und der Sekretion von Stoffen, der Bildung von Lysosomen und der Reparatur der Zellmembran.

Zellmembran und Transport

Die Zellmembran ermöglicht den aktiven Transport (unter Energieverbrauch) und den passiven Transport (Diffusion). Der erleichterte Transport erfolgt durch Permeasen.

Anabolismus und Katabolismus

Anabolismus: Synthese komplexer Moleküle aus einfachen Stoffen unter Energieverbrauch.

Katabolismus: Abbau komplexer Stoffe zu einfachen Stoffen unter Energiefreisetzung.

Der Zellzyklus

Der Zellzyklus ist die Abfolge von Wachstum und Zellteilung. Er besteht aus der Interphase und der Teilungsphase.

Interphase

• G1-Phase: Zellwachstum und Erhöhung der Biomoleküle.
• S-Phase: DNA-Synthese und Replikation der Zentriolen.
• G2-Phase: Ende der Zentriolenreplikation, Chromatin-Kondensation und Proteinsynthese.

Teilungsphase

Mitose: Zellteilung, die zu zwei Tochterzellen mit identischem Chromosomensatz führt.

Zytokinese: Teilung des Zytoplasmas.

Mitosephasen

• Prophase: Chromosomen kondensieren, Nukleoli verschwinden, mitotische Spindel bildet sich.
• Metaphase: Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene an.
• Anaphase: Schwesterchromatiden trennen sich und wandern zu den Polen.
• Telophase: Chromosomen entspiralisieren sich, Kernhülle bildet sich neu, Nukleoli erscheinen wieder.