Biologie I: Zellbiologische Grundlagen - Cheatsheet

Zusammensetzung und Funktion der Zellmembran

Definition:

Konzentrierter Überzug die Zelle, selektive Permeabilität, Signalübertragung

Details:

• Phospholipid-Doppelschicht: Hauptbestandteil, hydrophile Köpfe und hydrophobe Schwänze
• Proteine: integrale (durchdringen die Membran), periphere (kopplung an Membranoberfläche)
• Kohlenhydrate: Glykolipide, Glykoproteine (Zellerkennung, -adhäsion)
• Cholesterin: Stabilisiert Membranfluidität
• Funktion: Barriere, Transport (passiv, aktiv), Signaltransduktion
• Oberflächenschutz: Glykokalyx
• Zelladhäsion: Tight Junctions, Gap Junctions

Intrazelluläre Kompartimentierung und Transportmechanismen

Definition:

Intrazelluläre Kompartimentierung bezeichnet die Unterteilung der Zelle in verschiedene Membran-umgebene Räume, die spezifische Funktionen erfüllen. Transportmechanismen regeln den Austausch von Molekülen zwischen diesen Kompartimenten.

Details:

• Schlüsselkompartimente: Zellkern, ER, Golgi-Apparat, Lysosomen, Mitochondrien, Peroxisomen, Vesikel
• Transportarten: passiver Transport (Diffusion), aktiver Transport (unter ATP-Verbrauch), vesikulärer Transport
• ER-Golgi-Transport: vesikulärer Transport entlang des sekretorischen Wegs
• Nukleozytoplasmatischer Transport: durch Kernporenkomplexe
• Proteintransport: Signalsequenzen und SRP (Signal Recognition Particle)
• Lysosomale Enzyme: Synthese und Transport über den Golgi-Apparat

Strukturen und Funktionen von Nukleinsäuren (DNA und RNA)

Definition:

Grundbausteine für Erbinformation und Proteinbiosynthese, bestehend aus Nukleotiden.

Details:

• DNA: Doppelhelix, antiparallele Stränge, Basenpaarung über Wasserstoffbrücken (A-T, G-C)
• RNA: Einzelstrang, Ribose anstelle von Desoxyribose, Uracil anstelle von Thymin (A-U, G-C)
• Funktionen DNA: Speicherung und Weitergabe genetischer Information
• Funktionen RNA: Übertragung genetischer Information (mRNA), Bestandteil der Ribosomen (rRNA), Transport von Aminosäuren (tRNA)
• Nukleotidaufbau: Phosphatgruppe, Zucker (Pentose), stickstoffhaltige Base
• Replikation: semikonservativ, Enzyme: DNA-Polymerase, Helicase, Ligase
• Transkription: Synthese von mRNA anhand der DNA Vorlage, Enzym: RNA-Polymerase
• Translation: mRNA in Proteinsequenzen übersetzt, Ribosomen und tRNA beteiligt

Phasen des Zellzyklus und molekulare Kontrolle

Definition:

Phasen des Zellzyklus: Abfolge von Phasen (G1, S, G2, M), steuern Zellwachstum und Zellteilung.

Details:

• G1: Zellwachstum, Vorbereitung auf DNA-Synthese
• S: DNA-Replikation
• G2: Vorbereitungen für Mitose
• M: Mitose (Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase) und Zytokinese
• G0: Ruhephase, Zellen verbleiben ohne Teilung
• Kontrolle: Zyklin-abhängige Kinasen (CDKs) regulieren Übergänge zwischen Phasen
• Checkpoints: G1/S, G2/M, Spindelcheckpoint; verhindern Fehler in Zellteilung
• p53: Tumorsuppressorprotein, aktiviert DNA-Reparaturen oder Apoptose bei Schäden
• CDK-Inhibitoren: p21, p27 blockieren CDK-Aktivität, regulieren Zellzyklus

Mechanismen der Mitose und Meiose

Definition:

Mitose und Meiose sind zelluläre Prozesse für Zellteilung und Vermehrung. Beide Prozesse teilen Zellen, aber mit unterschiedlicher genetischer Konsequenz.

Details:

• Mitose: Zellteilung zur Erzeugung genetisch identischer Tochterzellen
• Phasen der Mitose: Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase
• Mitose: Wichtige Prozesse: Spindelapparat-Bildung, Chromosomenaufreihung, Chromosomensegregation
• Meiose: Reduktionsteilung zur Erzeugung haploider Gameten (Eizellen/Spermien)
• Phasen der Meiose: Meiose I (Reduktionsteilung) und Meiose II (Äquationsteilung)
• Meiose: Reparaturprozesse: Crossing-over in der Prophase I für genetische Vielfalt

Signalwege und ihre molekularen Komponenten

Definition:

Signalwege sind Systeme, durch die Zellen Signale empfangen und darauf reagieren. Sie steuern zelluläre Prozesse und Verhaltensweisen.

Details:

• Rezeptoren: z.B. GPCRs, RTKs
• Zweitbotschaften: cAMP, DAG, IP₃
• Signalkaskaden: z.B. MAPK, PI3K
• Endpunkte: Genexpression, Apoptose, Zellzyklusregulation
• Feedbackschleifen: negativ und positiv

Prozesse der Proteinsynthese und -modifikation

Definition:

Prozesse der Proteinsynthese und -modifikation: Translation der mRNA in Aminosäureketten und anschließende posttranslationale Modifikationen.

Details:

• Transkription: DNA -> mRNA im Zellkern.
• Translation: mRNA -> Protein an den Ribosomen.
• Initiation: Ribosom bindet an mRNA und tRNA bringt Aminosäuren.
• Elongation: Aminosäuren werden verknüpft (Peptidbindungen).
• Termination: Ribosom erreicht Stopp-Codon und dissoziiert.
• Posttranslationale Modifikationen: z.B. Phosphorylierung, Glykosylierung im Golgi-Apparat.

Mechanismen und Regulation der Apoptose

Definition:

Ein programmierter Zelltod, der für die Homöostase und Entwicklung essentiell ist.

Details:

• Extrinsischer Weg: Aktivierung durch Todesrezeptoren (z.B. Fas, TNF-Rezeptoren)
• Intrinsischer Weg: Mitochondrien-abhängig, Freisetzung von Cytochrom c
• Caspasen: Gruppe proteolytischer Enzyme, initiieren und führen Apoptose aus
• Bcl-2-Familie: Regulatoren der Mitochondrien-Permeabilität, beinhalten pro- und anti-apoptotische Proteine
• IAPs (inhibitors of apoptosis): Hemmen Caspasen und Apoptose
• Aktivierung durch interne/externe Signale (DNA-Schäden, oxidative Stress, Wachstumsfaktormangel)