Grundlagen der Zellbiologie - Cheatsheet

Phasen des Zellzyklus: G1, S, G2 und M

Definition:

Phasen des Zellzyklus: G1, S, G2 und M - essentielle Abschnitte der Zellteilung und DNA-Replikation.

Details:

• G1-Phase: Zellwachstum, Vorbereitung auf DNA-Synthese
• S-Phase: DNA-Replikation
• G2-Phase: Vorbereitung auf Mitose
• M-Phase: Mitose und Zytokinese

Mechanismen der Mitose und Meiose

Definition:

Mitose: Teilung einer Mutterzelle in zwei genetisch identische Tochterzellen. Meiose: Reduktionsteilung, Bildung von vier genetisch unterschiedlichen Gameten.

Details:

• Mitose: DNA-Replikation in der Interphase
• Mitosephasen: Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase, Zytokinese
• Meiose I: Trennung homologer Chromosomen
• Meiose II: Trennung der Schwesterchromatiden
• Crossing-over während der Prophase I der Meiose
• haploider Chromosomensatz nach Meiose
• genetische Vielfalt durch unabhängige Verteilung und Rekombination

Grundlagen der Signaltransduktion: Liganden und Rezeptoren

Definition:

Interaktion von Liganden (Signalmolekülen) mit spezifischen Rezeptoren, um Signale innerhalb der Zelle zu übertragen.

Details:

• Liganden: Binden an Rezeptoren, um spezifische Zellantworten zu initiieren.
• Rezeptoren: Proteinstrukturen, die Liganden binden und konformelle Änderungen auslösen, die Signalkaskaden starten.
• Typen von Liganden: Hormone, Wachstumsfaktoren, Neurotransmitter, etc.
• Rezeptortypen: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), Rezeptor-Tyrosinkinasen (RTKs), Ionenkanal-Rezeptoren, Nuklearrezeptoren, etc.
• Signalkaskaden: Kinasen, Phosphatasen, sekundäre Messenger (z.B. cAMP, Ca²⁺), und Transkriptionsfaktoren.
• Ziel: Regulation von Genexpression, Zellwachstum, Zellteilung, Differenzierung und Apoptose.
• Wichtige Gleichung: \( K_d = \frac{[Rezeptor][Ligand]}{[Rezeptor-Ligand-Komplex]} \) (Dissoziationskonstante)

Intrazelluläre Signalkaskaden: MAP-Kinase, cAMP und andere

Definition:

Intrazelluläre Signalwege zur Übertragung von Signalen von der Zelloberfläche zum Zellkern, Steuerung von Zellproliferation, Differenzierung und Überleben.

Details:

• MAP-Kinase-Weg: Aktivierung durch Wachstumsfaktoren --> RAS --> RAF --> MEK --> ERK
• cAMP-Weg: Aktivierung durch GPCR --> Adenylatzyklase --> cAMP --> PKA --> CREB
• Weitere Signalwege: PI3K/AKT, JAK/STAT, IP3/DAG
• Regulieren Genexpression, Zellzyklus, Apoptose

Lichtabhängige Reaktionen und Elektronentransportkette

Definition:

Lichtabhängige Reaktionen in der Photosynthese, finden in Thylakoidmembranen der Chloroplasten statt, erzeugen ATP und NADPH. Elektronentransportkette (ETC) transportiert Elektronen über Proteinkomplexe, generiert Protonengradient für ATP-Synthese.

Details:

• Ort: Thylakoidmembranen der Chloroplasten
• Absorption von Licht durch Photosysteme \text{I} und \text{II}
• Spaltung von Wasser (\text{Photolyse}): \text{2H}_2\text{O} \rightarrow \text{4H}^+ + \text{4e}^- + \text{O}_2
• Elektronentransport durch \text{Photosystem II, Cytochrome b6f, Photosystem I}
• Endprodukte: ATP (durch \text{ATP-Synthase}), NADPH (\text{Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat})
• Protonengradient (\text{Protonenmotorische Kraft}): treibt \text{ATP-Synthese} an

Unterschied zwischen Apoptose und Nekrose

Definition:

Apoptose: programmierter Zelltod; Nekrose: pathologischer Zelltod

Details:

• Apoptose: kontrolliert, energieabhängig, keine Entzündung
• Nekrose: unkontrolliert, energieunabhängig, führt zu Entzündungen
• Apoptose: Zellen schrumpfen, DNA-Fragmentierung
• Nekrose: Zellen schwellen an und platzen
• Apoptose: wichtig für Entwicklung und Homöostase
• Nekrose: oft durch Trauma, Infektionen oder toxische Einflüsse

Rolle von Caspasen und Bcl-2-Familienproteinen

Definition:

Caspasen: Proteasen, initiieren und führen Apoptose aus; Bcl-2-Familie: reguliert Apoptose, Pro- und Anti-Apoptotisch.

Details:

• Caspasen: Zystein-Aspartat-Proteasen, zentrale Rolle bei der Apoptose.
• Initiator-Caspasen (z.B. Caspase-8, -9) und Effektor-Caspasen (z.B. Caspase-3, -7).
• Auslöser (extrinsische/intrinsische Signalwege), führen zu Zellzerfall.
• Bcl-2-Familie: zählen Pro- (Bax, Bak) und Anti-Apoptotische (Bcl-2, Bcl-xL) Mitglieder.
• Regulieren Permeabilität der Mitochondrienmembran, beeinflussen Freisetzung von Cytochrom c.
• Verhältnis von Pro- zu Anti-apoptotischen Proteinen entscheidend für Zellschicksal (Überleben vs. Apoptose).

Mitochondriale DNA und ihre Vererbung

Definition:

mDNA - zirkuläre DNA in Mitochondrien, maternale Vererbung

Details:

• Enthält 37 Gene (13 Proteine, 22 tRNAs, 2 rRNAs)
• Hauptsächlich für Energieproduktion (ATP) zuständig
• Haploider Genotyp wird analog zur Mutter vererbt
• Replikation unabhängig vom Zellkern
• Höhere Mutationsrate als nukleäre DNA
• Wichtig für Studien zu mitochondrialen Erkrankungen und evolutionären Linien