Biologie / Zellbiologie - Cheatsheet

Zellmembranstruktur und -funktion

Definition:

Semipermeable Biomembran, die die Zelle umgibt; besteht aus einer Doppellipidschicht mit eingelagerten Proteinen.

Details:

• Basisstruktur: Phospholipid-Doppelschicht
• Hydrophile Köpfe nach außen, hydrophobe Schwänze nach innen
• Cholesterin stabilisiert die Membran
• Integrale Proteine durchspannen die Membran
• Periphere Proteine an der Oberfläche
• Funktionen: Abgrenzung, Stofftransport, Signalweiterleitung
• Selektive Permeabilität: Nur bestimmte Moleküle können passieren
• Transportmechanismen: Diffusion, erleichterte Diffusion, aktiver Transport
• Oberflächenstruktur: Glykokalyx bei tierischen Zellen
• Zell-Zell-Kommunikation durch Rezeptorproteine

Signaltransduktionswege wie cAMP und MAPK

Definition:

Signaltransduktionswege wie cAMP und MAPK sind zentrale Kommunikationsmechanismen in Zellen, die helfen, Signale von der Zelloberfläche ins Zellinnere weiterzuleiten.

Details:

• cAMP (zyklisches Adenosinmonophosphat): Sekundärer Botenstoff, aktiviert Proteinkinase A (PKA).
• MAPK (Mitogen-aktivierte Proteinkinase): Kaskade von Kinaseaktivierungen, endet bei der Aktivierung von Transkriptionsfaktoren.
• Wichtige Schritte im cAMP-Weg: Hormon bindet an G-Protein-gekoppelten Rezeptor, Aktivierung von Adenylylcyclase, cAMP-Produktion, Aktivierung von PKA.
• Wichtige Schritte im MAPK-Weg: Wachstumsfaktor bindet an Rezeptor, Rezeptor-Tyrosinkinase-Aktivierung, Aktivierung von RAS, RAF, MEK, und schließlich ERK.
• cAMP Formel: \[ \text{ATP} \rightarrow[\text{Adenylylcyclase}] \text{cAMP} + \text{PPi} \]
• MAPK Kaskade: \[ \text{RAS} \rightarrow \text{RAF} \rightarrow \text{MEK} \rightarrow \text{ERK} \]

Regulation der Genexpression: Promotoren und Enhancer

Definition:

Regulierung der Genexpression durch Promotoren und Enhancer.

Details:

• Promotor: DNA-Sequenz vor dem Gen, bindet RNA-Polymerase, startet Transkription.
• Enhancer: DNA-Sequenz, weit entfernt vom Gen, bindet Transkriptionsfaktoren, erhöht Transkriptionsrate.
• Introns und Exons: Introns (nicht-kodierend), Exons (kodierend).
• Transkriptionsfaktoren: Proteine, die an DNA binden und Transkription regulieren.
• RNA Polymerase: Enzym, das RNA-Synthese katalysiert.
• Chromatinstruktur: Offen (euchromatin) für Transkription, dicht (heterochromatin) für Inaktivität.

Phasen des Zellzyklus: G1, S, G2 und M-Phase

Definition:

Phasen des Zellzyklus: G1, S, G2 und M-Phase - Abfolge der Ereignisse zur Zellteilung und Zellvermehrung

Details:

• G1-Phase: Zellwachstum, Vorbereitung auf DNA-Replikation
• S-Phase: DNA-Replikation, Verdopplung des genetischen Materials
• G2-Phase: Weiteres Zellwachstum, Vorbereitung auf Mitose
• M-Phase: Mitose und Zytokinese, Teilung der Zelle in zwei Tochterzellen

Mechanismen der Apoptose: Initiatoren und Effektoren

Definition:

Apoptose: programmierter Zelltod, wichtig für Gewebehomöostase.

Details:

• Initiatoren: extrinsische Signalwege (Todesrezeptoren), intrinsische Signalwege (Mitochondrien).
• Effektor-Caspasen: Caspase-3, -6, -7.
• Regulation: Bcl-2-Familie (pro- und anti-apoptotisch).
• DNA-Fragmentierung durch Endonukleasen.
• Phagozytose von apoptotischen Zellen durch Makrophagen.

Onkogene und Tumorsuppressorgene

Definition:

Onkogene: Gene, die das Zellwachstum und die Zellteilung fördern. Tumorsuppressorgene: Gene, die das Zellwachstum und die Zellteilung hemmen.

Details:

• Onkogene entstehen durch Mutationen in Protoonkogenen.
• Führen zur unkontrollierten Zellproliferation.
• Beispiel: Ras, Myc.
• Tumorsuppressorgene verhindern Tumorbildung durch Regulation des Zellzyklus und Apoptose.
• Beispiel: p53, Rb.
• Mutation oder Inaktivierung von Tumorsuppressorgenen kann zur Tumorentstehung führen.

Mechanismen der Hormonsignalübertragung

Definition:

Mechanismen der Hormonsignalübertragung: Kommunikation zwischen Zellen durch Hormone.

Details:

• Hormonbindung: spez. Rezeptoren auf Zielzellen
• Signaltransduktion: Aktivierung von G-Proteinen oder Tyrosinkinase-Rezeptoren
• Second Messenger: cAMP, IP3, DAG
• Genexpression: Aktivierung von Transkriptionsfaktoren
• Feedback-Mechanismen: Neg. Rückkopplung

Unterschiede zwischen Apoptose und Nekrose

Definition:

Unterschiede in den Zellkollapsmechanismen. Apoptose: programmierter Zelltod, geordnet und energieabhängig. Nekrose: unkontrollierter Zelltod durch Schädigung, entzündlich.

Details:

• Apoptose:
  • Programmierter Zelltod
  • Energieabhängig
  • Kondensation des Chromatins
  • Membranintegrität bleibt erhalten bis zur Phagozytose
  • Keine Entzündung
• Nekrose:
  • Unkontrollierter Zelltod
  • Oft durch externe Schädigung
  • Zellschwellung und Lyse
  • Membranintegrität verloren
  • Entzündliche Reaktion