Zelle, Zytoskelett und Biomoleküle: Überblick für Biologie

Die eukaryotische Zelle

Stoffwechsel: Die Zelle des Eukaryoten besteht aus Zytoplasma und Zellkern. Die Zellmembran unterstützt die Zelle bei Stoffaustausch und Teilung und ist reich an Eiweiß.

Das Zytoskelett

Das Zytoskelett besteht aus drei Typen von Filamenten:

• Aktin-Mikrofilamente: Fibrilläres Protein aus Aktin, Durchmesser ca. 3,7 nm.
• Intermediärfilamente: Faserige Proteine mit einem Durchmesser von ca. 10 nm, die im Zytoplasma liegen.
• Mikrotubuli: Ca. 25 nm breite Röhren, die vom organisierenden Zentrum ausgehen und aus Alpha- und Beta-Tubulin bestehen.

Zellschutz und Zellreinigung

Cerumen: Schützt die Zelle durch eine reinigende und schmierende Schicht vor Pilzen, Insekten und Bakterien.

Autophagie: Ein Reinigungsmechanismus, bei dem alte Zellbestandteile und Ablagerungen im Zytoplasma gesammelt und abgebaut werden. Er dient auch der Abwehr von Viren und Bakterien.

Proteine und Proteinstruktur

Denaturierung: Veränderung der Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur eines Proteins unter dem Einfluss eines denaturierenden Agens (z. B. Hitze, starke Säure oder Alkali). Die Primärstruktur bleibt dabei erhalten. Die Denaturierung kann reversibel oder irreversibel sein. Disulfidbrücken machen Proteine widerstandsfähiger gegen Denaturierung.

Peptidbindung: Kovalente Bindung zwischen der Aminogruppe (NH₂) und der Carboxylgruppe (COOH) unter Abspaltung von H₂O.

Ribosomen: Bestehen aus Protein und ribosomaler RNA (rRNA). Sie sind 70S- bzw. 80S-Strukturen und finden sich bei Prokaryoten und Eukaryoten; ihre Aufgabe ist die Proteinsynthese.

Nukleinsäuren

DNA: Die Stickstoffbasen werden in Purinbasen (Adenin, Guanin) und Pyrimidinbasen (Cytosin, Thymin) unterteilt. Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin bilden die DNA; in der RNA ersetzt Uracil das Thymin.

mRNA: Messenger-RNA mit Cap und Poly-A-Schwanz; sie überträgt die genetische Information.

rRNA: Ribosomale RNA, vor allem in Mitochondrien und im Nukleolus.

tRNA: Transfer-RNA, die Aminosäuren zum Ribosom transportiert.

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate: Große Moleküle aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, deren Kohlenstoffketten und Ringe durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden.

Glykosidische Bindung: Verknüpfung von Monosacchariden zu Di- und Polysacchariden.

Glykoproteine und Glykolipide: Bestandteile der Glykokalyx auf der Zelloberfläche.

Membranen und Lipid-Rafts

Rafts: Mikrodomänen der Zellmembran aus Proteinen, Cholesterin, Glykoproteinen und Glykolipiden.

Theorien zur Entstehung des Lebens

Abiogenese: Theorien, die die Entstehung des Lebens aus unbelebter Materie erklären.

Endosymbiontentheorie: Die Aufnahme eines Prokaryoten durch eine Zelle, die sich zur eukaryotischen Zelle entwickelte (z. B. Mitochondrien und Chloroplasten).

Viren und Virenvermehrung

Virus-Leben: Die Vermehrung erfolgt über eine Röhre von ca. 10 nm Durchmesser, durch die virale DNA direkt in die Zelle gelangt. Die bakterielle DNA ist ein anderes Chromosom; die Viren-DNA ist teils einzelsträngig (−) und teils (+).

Stoffwechsel: Milchsäuregärung

Milchsäuregärung: Glukose wird zur Energiegewinnung genutzt und zu Milchsäure abgebaut.