Fachmodul Zellbiologie I - Cheatsheet

Biochemische Analysen der Zellbestandteile

Definition:

Biochemische Methoden zur Untersuchung der einzelnen Komponenten einer Zelle; Fokus auf Makromoleküle wie Proteine, Nukleinsäuren, Lipide und Kohlenhydrate.

Details:

• Extraktion und Isolierung: Zellfraktionierung, Zentrifugation, Chromatographie.
• Proteinanalyse: SDS-PAGE, Western Blot, Massenspektrometrie.
• Nukleinsäureanalysen: PCR, Gel-Elektrophorese, Northern Blot, Southern Blot.
• Lipid- und Kohlenhydratanalysen: Dünnschichtchromatographie (TLC), Gaschromatographie (GC), Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC).
• Quantifizierungsmethoden: Spektrophotometrie, Fluorometrie, Enzymatische Assays.

Signaltransduktionswege und deren Bedeutung

Definition:

Signaltransduktionswege sind die Prozesse, bei denen Zellen Signale von ihrer Umgebung empfangen und darauf reagieren. Wesentlich für Zellkommunikation und -funktion.

Details:

• Signalwahrnehmung durch Rezeptoren
• Signalweitergabe durch sekundäre Botenstoffe (z. B. cAMP, Ca²⁺)
• Aktivierung von Proteinkinasen
• Regulation von Genexpression und zellulären Antworten
• Bedeutung: Steuerung von Wachstum, Differenzierung, und Überleben der Zelle

Intrazelluläre Lokalisation und Funktion von Proteinen

Definition:

Die intrazelluläre Lokalisation und Funktion von Proteinen bezieht sich darauf, wo spezifische Proteine innerhalb der Zelle gefunden werden und welche Rolle sie in diesen spezifischen Kompartimenten spielen.

Details:

• Proteine durchlaufen die Proteinbiosynthese an Ribosomen; je nach Signalpeptid in verschiedene Zellkompartimente dirigiert.
• ER: Proteinfaltung und Modifikation.
• Golgi-Apparat: weitere Modifikation, Sortierung und Verpackung der Proteine.
• Zellkern: Proteine für Transkription und DNA-Replikation.
• Mitochondrien: Enzyme für Atemkette und ATP-Produktion.
• Lysosomen: hydrolytische Enzyme für Abbauprozesse.
• Zytoplasma: Enzyme für Stoffwechselprozesse und strukturelle Funktionen.

Molekulare Mechanismen des Protein- und Membrantransports

Definition:

Prozess, bei dem Proteine und Membranen innerhalb der Zelle transportiert werden, um zelluläre Funktionen aufrechtzuerhalten.

Details:

• Proteine enthalten Signalsequenzen (\textit{signal sequences}), die ihren Zielort bestimmen.
• Translokation durch Membranen erfolgt durch Translokatoren wie den \textit{Sec}-Komplex.
• Vesikulärer Transport: Proteine werden in Vesikeln verpackt und zu Zielmembranen transportiert.
• Coat-Proteine (z.B. \textit{clathrin}, \textit{COPI}, \textit{COPII}) helfen bei der Vesikelbildung.
• SNARE-Proteine (\textit{v-SNAREs}, \textit{t-SNAREs}) vermitteln die Vesikelfusion.
• Signal Recognition Particle (SRP) leitet ribosomale Präproteine zum ER.
• Nuclear Localization Signals (NLS) und Nuclear Export Signals (NES) regulieren den Transport durch Kernporen.
• Thermodynamische Aspekte spielen eine Rolle: Energie in Form von GTP oder ATP notwendig.
• Beispiele: \textit{ER-Golgi-Transport}, \textit{Golgi-Plasmamembran-Transport}, \textit{Endozytose} und \textit{Exozytose}.

Zellteilung und Krebs, molekulare Mechanismen der Zellzyklus-Kontrolle

Definition:

Zellteilung und Krebs: Ungleichgewicht in Zellzykluskontrolle kann zu unkontrolliertem Zellwachstum (Krebs) führen. Zellzyklus durch Checkpoints und Regulatorproteine (z.B. Cycline, CDKs) kontrolliert.

Details:

• Zellzyklus-Phasen: G1, S, G2, M-Phase
• Checkpoints: G1/S, G2/M, M-Phase-Kontrolle
• Schlüsselmoleküle:
  • Cycline und CDKs: Aktivierung/Inaktivierung durch Phosphorylierung
  • p53: Tumorsuppressor, induziert Apoptose bei DNA-Schäden
  • RB-Protein: Hemmt E2F, reguliert G1/S-Übergang
• Krebs: Mutationen in Genen wie p53, RB führen zu unkontrollierter Zellteilung

Struktur und Funktionen von Nukleinsäuren (DNA, RNA)

Definition:

Struktur und Funktionen von DNA und RNA; Nukleinsäuren sind die Träger der genetischen Information.

Details:

• DNA (Desoxyribonukleinsäure): Doppelhelix, antiparallel, Basenpaare: Adenin-Thymin und Guanin-Cytosin
• RNA (Ribonukleinsäure): Einzelstrang, Basenpaare: Adenin-Uracil und Guanin-Cytosin
• DNA-Replikation: semikonservativ, Enzyme: Helicase, DNA-Polymerase, Ligase
• Transkription: DNA zu mRNA, Enzym: RNA-Polymerase
• Translation: mRNA zu Protein, Ribosomen, tRNA
• mRNA: Überträgt genetische Information vom Zellkern zu Ribosomen
• tRNA: Adaptermolekül, bringt Aminosäuren zu Ribosomen
• rRNA: Struktureller und funktioneller Bestandteil der Ribosomen

Mechanismen der Antikörperproduktion und -reifung

Definition:

B-Zellen produzieren Antikörper. Differenzierung, Klassenwechsel und Affinitätsreifung sind zentrale Prozesse.

Details:

• Reifung der B-Zellen im Knochenmark.
• Aktivierung durch Antigenkontakt.
• Differenzierung zu Plasmazellen und Gedächtniszellen.
• Klassenwechselrecombination (\textit{Class Switch Recombination, CSR}): Allel-Switching \text{IgM} zu \text{IgG}, \text{IgA}, \text{IgE}.
• Somatische Hypermutation (\textit{SHM}): Punktmutationen in \text{V}-Region führen zu höherer Affinität.
• Affinitätsreifung: Selektion hochaffiner B-Zellen in Keimzentren.

Endo- und Exocytose, Zellpolarität

Definition:

Endozytose: Aufnahme von Molekülen durch Vesikelbildung; Exozytose: Abgabe von Molekülen durch Vesikelfusion; Zellpolarität: Asymmetrische Verteilung von Zellbestandteilen

Details:

• Endozytose: Phagozytose, Pinozytose, rezeptorvermittelte Endozytose
• Exozytose: konstitutiv (ständig), reguliert (signalabhängig)
• Zellpolarität: Apikale und basolaterale Domänen, wichtig für Funktion und Transport
• Wichtige Moleküle bei der Zellpolarität: Par-Komplexe, Cytoskelett