Lysosomen. Mitochondrien. Plastiden
1. Wie ist die Struktur und die Funktionen? ATP?
2. Welche Arten von Plastiden kennen Sie?
Wenn verschiedene Nährstoffe durch Phagozytose oder Pinozytose in eine Zelle gelangen, müssen sie verdaut werden. Gleichzeitig Eichhörnchen müssen in einzelne Aminosäuren, Polysaccharide – in Glucose- oder Fructosemoleküle zerlegt werden, Lipide- zu Glycerin und Fettsäuren. Damit eine intrazelluläre Verdauung möglich ist, muss das phagozytische oder pinozytäre Vesikel mit dem Lysosom verschmelzen (Abb. 25). Lysosom - kleine Blase, mit einem Durchmesser von nur 0,5-1,0 Mikrometern, enthält eine große Menge an Enzymen, die Nahrungssubstanzen zerstören können. Ein Lysosom kann 30-50 verschiedene Enzyme enthalten.
Permanente Zellstrukturen, Zellorgane, die die Ausführung spezifischer Funktionen während des Lebens der Zelle sicherstellen – Speicherung und Übertragung genetischer Informationen, Stoffübertragung, Synthese und Umwandlung von Stoffen und Energie, Teilung, Bewegung usw.
Zu den Organoiden (Organellen) von Zellen Eukaryoten enthalten:
- Chromosomen;
- Zellmembran;
- Mitochondrien;
- Golgi-Komplex;
- endoplasmatisches Retikulum;
- Ribosomen;
- Mikrotubuli;
- Mikrofilamente;
- Lysosomen.
Tierische Zellen enthalten außerdem Zentriolen und Mikrofibrillen, und pflanzliche Zellen enthalten für sie einzigartige Plastiden.
Manchmal wird der Kern als Ganzes als Organellen eukaryontischer Zellen klassifiziert.
Prokaryoten Ihnen fehlen die meisten Organellen, sie haben nur eine Zellmembran und Ribosomen, die sich von den zytoplasmatischen Ribosomen eukaryontischer Zellen unterscheiden.
Spezialisierte eukaryotische Zellen können komplexe Strukturen aufweisen, die auf universellen Organellen wie Mikrotubuli und Zentriolen – den Hauptbestandteilen von Flagellen und Zilien – basieren. Mikrofibrillen liegen Tono- und Neurofibrillen zugrunde. Spezielle Strukturen einzelliger Organismen wie Flagellen und Flimmerhärchen (aufgebaut wie bei vielzelligen Zellen) übernehmen die Funktion von Bewegungsorganen.
In der modernen Literatur werden häufiger die Begriffe „ Organoide " Und " Organellen " werden als Synonyme verwendet.
Strukturen, die tierischen und pflanzlichen Zellen gemeinsam sind
| Schematische Darstellung | Struktur | Funktionen |
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| Plasmamembran (Plasmalemma, Zellmembran) | Zwei Lipidschichten (Doppelschicht) zwischen zwei Proteinschichten | Eine selektiv durchlässige Barriere, die den Austausch zwischen der Zelle und der Umgebung reguliert |
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| Kern | Das größte Organell, umgeben von einer Hülle aus zwei Membranen, drang ein Kernporen. Enthält Chromatin- In dieser Form befinden sich die abgewickelten Chromosomen in der Interphase. Enthält außerdem eine Struktur namens Nukleolus | Chromosomen enthalten DNA, die Vererbungssubstanz. DNA besteht aus Genen, die alle Arten der Zellaktivität regulieren. Die Kernteilung liegt der Zellreproduktion und damit dem Reproduktionsprozess zugrunde. Im Nukleolus werden Ribosomen gebildet |
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| Endoplasmatisches Retikulum (ER) | System flacher Membranbeutel - Panzer- in Form von Rohren und Platten. Bildet eine Einheit mit der äußeren Membran der Kernhülle | Wenn die Oberfläche des ER mit Ribosomen bedeckt ist, spricht man von einem sogenannten ER rauh.Auf Ribosomen synthetisiertes Protein wird durch die Tanks eines solchen ER transportiert. Glatt ER(ohne Ribosomen) dient als Standort für die Synthese von Lipiden und Steroiden |
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| Ribosomen | Sehr kleine Organellen, bestehend aus zwei Unterpartikeln – groß und klein. Sie enthalten Protein und RNA in etwa gleichen Anteilen. Ribosomen, die in Mitochondrien (und auch in Chloroplasten von Pflanzen) vorkommen, sind sogar noch kleiner | Der Ort der Proteinsynthese, an dem verschiedene interagierende Moleküle an der richtigen Position gehalten werden. Ribosomen sind mit dem ER assoziiert oder liegen frei im Zytoplasma. Es können sich viele Ribosomen bilden Polysom (Polyribosom), bei dem sie an einem einzelnen Strang der Boten-RNA aufgereiht sind |
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| Mitochondrien | Das Mitochondrium ist von einer Hülle aus zwei Membranen umgeben, die innere Membran bildet Falten ( Cristas). Enthält eine Matrix, die eine kleine Anzahl von Ribosomen, ein zirkuläres DNA-Molekül und Phosphatkörnchen enthält | Während der aeroben Atmung finden in den Cristae oxidative Phosphorylierung und Elektronentransfer statt, und in der Matrix wirken Enzyme, die am Krebszyklus und der Oxidation von Fettsäuren beteiligt sind. |
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| Golgi-Apparat | Ein Stapel abgeflachter Membransäcke – Panzer. An einem Ende werden kontinuierlich Beutelstapel gebildet, am anderen Ende werden sie in Form von Blasen aneinandergereiht. Stapel können wie in Pflanzenzellen als einzelne Dictyosomen existieren oder wie in vielen tierischen Zellen ein räumliches Netzwerk bilden | Viele zelluläre Materialien, wie z. B. Enzyme aus dem ER, werden in Zisternen verändert und in Vesikeln transportiert. Am Sekretionsvorgang ist der Golgi-Apparat beteiligt, in dem Lysosomen gebildet werden |
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| Lysosomen | Ein einfacher kugelförmiger Membranbeutel (einzelne Membran), gefüllt mit Verdauungsenzymen (hydrolytischen Enzymen). Der Inhalt erscheint homogen | Führen Sie viele Funktionen aus, die immer mit dem Zerfall jeglicher Strukturen oder Moleküle verbunden sind |
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| Mikrokörper | Die Organelle hat eine nicht ganz regelmäßige Kugelform und ist von einer einzigen Membran umgeben. Der Inhalt hat eine körnige Struktur, aber manchmal enthält er auch ein Kristalloid oder eine Ansammlung von Fäden | Alle Mikrokörper enthalten Katalase, ein Enzym, das den Abbau von Wasserstoffperoxid katalysiert. Sie alle sind mit oxidativen Reaktionen verbunden |
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| Zellwand, mittlere Lamina, Plasmodesmen |
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| Zellwand | Die starre Zellwand, die die Zelle umgibt, besteht aus Zellulose-Mikrofibrillen, die in eine Matrix eingebettet sind, die andere komplexe Polysaccharide, nämlich Hemizellulosen und Pektine, enthält. In einigen Zellen kommt es zu einer sekundären Verdickung der Zellwände | Bietet mechanische Unterstützung und Schutz. Dadurch entsteht ein Turgordruck, der die Stützfunktion verstärkt. Verhindert das Aufbrechen osmotischer Zellen. Die Bewegung von Wasser und Mineralsalzen erfolgt entlang der Zellwand. Verschiedene Modifikationen, wie beispielsweise die Lignin-Imprägnierung, sorgen für spezielle Funktionen |
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| Mittelplatte | Eine dünne Schicht aus Pektinsubstanzen (Kalzium- und Magnesiumpektate) | Hält Zellen zusammen |
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| Plasmodesma | Ein dünner Zytoplasmafaden, der das Zytoplasma zweier benachbarter Zellen durch eine dünne Pore in der Zellwand verbindet. Es ist Zeit, den Weg zu ebnen Plasmamembran Der Desmotubulus verläuft durch die Pore und ist oft an beiden Enden mit dem ER verbunden. | Protoplasten benachbarter Zellen zu einem einzigen zusammenhängenden System vereinen - simplast, durch die Stoffe zwischen diesen Zellen transportiert werden |
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| Chloroplast | Ein großes, Chlorophyll enthaltendes Plastid, in dem Photosynthese stattfindet. Der Chloroplast ist von einer Doppelmembran umgeben und mit Gelatine gefüllt Stroma. Das Stroma enthält ein System aus zusammengefügten Membranen Stapel, oder Körner. Darin kann sich auch Stärke einlagern. Darüber hinaus enthält das Stroma Ribosomen, ein zirkuläres DNA-Molekül und Öltröpfchen | In diesem Organell findet Photosynthese statt, d. h. die Synthese von Zuckern und anderen Substanzen aus CO 2 und Wasser aufgrund der vom Chlorophyll eingefangenen Lichtenergie, die in chemische Energie umgewandelt wird |
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| Große zentrale Vakuole | Ein aus einer einzelnen Membran gebildeter Sack, genannt Tonoplast. Die Vakuole enthält Zellsaft- eine konzentrierte Lösung verschiedener Substanzen wie Mineralsalze, Zucker, Pigmente, organische Säuren und Enzyme. In reifen Zellen sind die Vakuolen normalerweise groß | Hier werden verschiedene Stoffe gespeichert, darunter auch Endprodukte des Stoffwechsels. Die osmotischen Eigenschaften der Zelle hängen stark vom Inhalt der Vakuole ab. Manchmal fungiert die Vakuole als Lysosom |
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Vergleichende Eigenschaften von RNA und DNA
| Zeichen | RNA | DNA |
| Standort im Käfig | Kern, Ribosomen, Zytoplasma, Mitochondrien, Chloroplasten | Kern, Mitochondrien, Chloroplasten |
| Lage im Kern | Nukleolus | Chromosomen |
| Struktur eines Makromoleküls | Einzelne Polynukleotidkette | Doppelt unverzweigtes lineares Polymer, in einer rechtsdrehenden Helix gewickelt |
| Monomere | Ribonukleotide | Desoxyribonukleotide |
| Nukleotidzusammensetzung | Stickstoffbase (Purin – Adenin, Guanin, Pyrimidin – Uracil, Cytosin); Ribose (Kohlenhydrat): Phosphorsäurerest | Stickstoffbase (Purin – Adenin, Guanin, Pyrimidin – Thymin, Cytosin); Desoxyribose (Kohlenhydrat): Phosphorsäurerest |
| Arten von Nukleotiden | Alenyl (A), Guanyl (G), Uridyl (U), Cytidyl (C) | Alenyl (A), Guanyl (G), Thymidyl (T), Cytidyl (C) |
| Eigenschaften | Unfähig zur Selbstverdoppelung. Labilna | Fähigkeit zur Selbstverdopplung nach dem Prinzip der Komplementarität (Reduplikation): A-T, T-A, G-C, C-G Stabil |
| Funktionen | Informational (mRNA) – überträgt den Code erblicher Informationen über die Primärstruktur des Proteinmoleküls; ribosomal (rRNA) – Teil von Ribosomen; Transport (tRNA) – überträgt Aminosäuren auf Ribosomen; mitochondriale und plastidäre RNA – sind Teil der Ribosomen dieser Organellen | Chemische Basis des chromosomalen genetischen Materials (Gen); DNA-Synthese, RNA-Synthese, Informationen zur Proteinstruktur |
Das Gewicht des Gehirns im Verhältnis zum Körpergewicht beträgt etwa 2 %, verbraucht aber gleichzeitig 12-17 % der Glukose und bis zu 20 % des Sauerstoffs aus dem Gesamthaushalt des Körpers, die nicht für die zukünftige Verwendung gespeichert werden. Die Glukoseoxidation erfolgt jedoch in den Mitochondrien, die als Energiestationen der Zelle dienen. Je intensiver die Aktivität einer Zelle ist, desto mehr Mitochondrien enthält sie. Nervenzellen Sie sind ziemlich gleichmäßig im Zytoplasma verteilt, können sich aber dorthin bewegen und ihre Form verändern.
Der Durchmesser der Mitochondrien liegt zwischen 0,4 und 1 µm, sie haben zwei Membranen, eine äußere und eine innere, die jeweils etwas dünner als die Zellmembran sind. Die innere Membran weist zahlreiche schelfartige Vorsprünge oder Cristae auf. Dank solcher Cristae vergrößert sich die Arbeitsfläche der Mitochondrien deutlich. Im Inneren der Mitochondrien befindet sich eine Flüssigkeit, in der sich Kalzium und Magnesium in Form dichter Körnchen ansammeln. Die Cristae und der Innenraum der Mitochondrien enthalten Atmungsenzyme, die die Produkte der Glykolyse oxidieren – dem anaeroben Abbau von Glukose, Fettsäuremetaboliten und Aminosäuren. Die freigesetzte Energie dieser Verbindungen wird in Adenosintriphosphorsäure (ATP)-Molekülen gespeichert, die in Mitochondrien durch Phosphorylierung von Adenosindiphosphorsäure (ADP)-Molekülen gebildet werden.
Mitochondrien verfügen über eigene DNA und RNA sowie Ribosomen, auf denen einige Proteine synthetisiert werden. Dieser Umstand gibt Anlass, Mitochondrien als halbautonome Organellen zu bezeichnen. Ihre Lebensdauer ist kurz und etwa die Hälfte der in der Zelle vorhandenen Mitochondrien erneuert sich alle 10–12 Tage: Neue Mitochondrien werden gebildet, um diejenigen zu ersetzen, deren Ressourcen erschöpft sind und kollabiert sind.
Lysosomen sind Vesikel mit einem Durchmesser von 250–500 nm, die von einer eigenen Membran begrenzt werden und in deren Inneren sie verschiedene proteolytische, d.h. proteinabbauende Enzyme. Mit Hilfe dieser Enzyme werden große Proteinmoleküle in kleine oder sogar Aminosäuren gespalten. Lysosomale Enzyme werden an den Ribosomen des ER synthetisiert und gelangen dann in Transportvesikeln in den Golgi-Apparat, wo ihnen häufig eine Kohlenhydratkomponente hinzugefügt wird, wodurch sie in Glykolipide umgewandelt werden. Anschließend werden die Enzyme in die Membran des Golgi-Apparats verpackt und sprießen daraus hervor, wodurch sie sich in ein Lysosom verwandeln. Die hydrolytischen Enzyme der Lysosomen befreien die Zelle von abgenutzten oder kollabierenden Zytoplasmastrukturen und überschüssigen Membranen, die überflüssig geworden sind. Abgenutzte oder beschädigte Organellen verschmelzen mit Lysosomen und werden von lysosomalen Enzymen verdaut.
Wie wichtig eine solche Aktivität ist, lässt sich anhand der Manifestationen von Krankheiten beurteilen, die nur deshalb zu einer übermäßigen Anreicherung bestimmter Substanzen im Zytoplasma führen, weil sie aufgrund eines Mangels nur eines der lysosomalen Enzyme nicht mehr zerstört werden. Zum Beispiel wann Erbkrankheit Tay-Sachs hat einen Mangel an Hexosaminidase, einem Enzym, das Galactoside in Nervenzellen abbaut. Dadurch werden alle Lysosomen dicht mit diesen unverdauten Substanzen gefüllt, und bei diesen Patienten kommt es zu schweren Erkrankungen neurologische Störungen. Lysosomenenzyme sind in der Lage, nicht nur Substanzen inneren, endogenen Ursprungs abzubauen, sondern auch Verbindungen, die von außen durch Phagozytose oder Pinozytose in die Zelle gelangen.
Das ist eine lobenswerte Arbeit! Es gibt viele Fragen... Helfen Sie bitte! Ich habe hier nur die Hälfte davon geworfen. Bitte antworten Sie! Prokaryoten haben im Gegensatz zu EukaryotenWählen Sie eine Antwort aus: a. Mitochondrien und Plastiden b. Plasmamembran c. Kernsubstanz ohne Hülle d. Viele große Lysosomen sind am Eintritt und der Bewegung von Substanzen in der Zelle beteiligt. Wählen Sie eine oder mehrere Antworten: a. endoplasmatisches Retikulum b. Ribosomen c. flüssiger Teil des Zytoplasmas d. Plasmamembran e. Zentriolen des Zellzentrums Ribosomen sind Wählen Sie eine Antwort: a. zwei Membranzylinder b. runde häutige Körper c. Mikrotubuli-Komplex d. zwei Nicht-Membran-Untereinheiten Pflanzenzelle Im Gegensatz zu einem Tier hat es eine Antwort auswählen: a. Mitochondrien b. Plastiden c. Plasmamembran d. Golgi-Apparat Große Moleküle von Biopolymeren dringen durch die Membran in die Zelle ein. Wählen Sie eine Antwort: a. durch Pinozytose b. durch Osmose c. durch Phagozytose d. durch Diffusion Wenn die Tertiär- und Quartärstruktur von Proteinmolekülen in der Zelle gestört wird, hören sie auf zu funktionieren. Wählen Sie eine Antwort: a. Enzyme b. Kohlenhydrate c. ATP d. Lipide Fragetext
Welcher Zusammenhang besteht zwischen Kunststoff und Energiestoffwechsel?
Wählen Sie eine Antwort aus: a. Der Energiestoffwechsel versorgt den Kunststoff mit Sauerstoff. b. Der plastische Stoffwechsel liefert organische Substanzen zur Energiegewinnung. c. Der plastische Stoffwechsel liefert ATP-Moleküle zur Energiegewinnung. d. Kunststoff-Austauschzubehör Mineralien für Energie
Wie viele ATP-Moleküle werden während der Glykolyse gespeichert?
Wählen Sie eine Antwort aus: a. 38 v. 36 Jh. 4 T. 2
Die Reaktionen der Dunkelphase der Photosynthese beinhalten
Wählen Sie eine Antwort aus: a. molekularer Sauerstoff, Chlorophyll und DNA b. Kohlendioxid, ATP und NADPH2 c. Wasser, Wasserstoff und tRNA d. Kohlenmonoxid atomarer Sauerstoff und NADP+
Die Ähnlichkeit zwischen Chemosynthese und Photosynthese besteht in beiden Prozessen
Wählen Sie eine Antwort aus: a. Sonnenenergie wird zur Bildung organischer Materie genutzt. b. Die bei der Oxidation anorganischer Stoffe freigesetzte Energie wird zur Bildung organischer Stoffe genutzt c. organische Stoffe entstehen aus anorganischen Stoffen d. Es entstehen die gleichen Stoffwechselprodukte
Informationen über die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Proteinmolekül werden im Zellkern von DNA-Molekül zu Molekül kopiert
Wählen Sie eine Antwort aus: a. rRNA b. mRNA c. ATP d. tRNA Welche Sequenz spiegelt den Weg der Umsetzung der genetischen Information korrekt wider? Wählen Sie eine Antwort: a. Merkmal -> Protein -> mRNA -> Gen -> DNA b. Gen -> DNA -> Merkmal -> Protein c. Gen -> mRNA -> Protein -> Merkmal d. mRNA -> Gen -> Protein -> Merkmal
Das gesamte Set chemische Reaktionen in einem Käfig heißt
Wählen Sie eine Antwort aus: a. Gärung b. Stoffwechsel c. Chemosynthese d. Photosynthese
Die biologische Bedeutung der heterotrophen Ernährung ist
Wählen Sie eine Antwort aus: a. Verbrauch nicht organische Verbindungen B. Synthese von ADP und ATP c. Empfang Baustoffe und Energie für Zellen d. Synthese organischer Verbindungen aus anorganischen
Alle lebenden Organismen verbrauchen im Lebensprozess Energie, die in organischen Substanzen gespeichert ist, die aus anorganischen Substanzen entstehen
Wählen Sie eine Antwort aus: a. Pflanzen b. Tiere c. Pilze d. Viren
Während des Prozesses des Kunststoffaustausches
Wählen Sie eine Antwort aus: a. mehr komplexe Kohlenhydrate aus weniger komplexen synthetisiert b. Fette werden in Glycerin und Fettsäuren umgewandelt. c. Proteine werden zu Kohlendioxid, Wasser und stickstoffhaltigen Substanzen oxidiert. d. Energie wird freigesetzt und ATP synthetisiert
Der Interaktion liegt das Prinzip der Komplementarität zugrunde
Wählen Sie eine Antwort aus: a. Nukleotide und die Bildung eines doppelsträngigen DNA-Moleküls b. Aminosäuren und Bildung der primären Proteinstruktur c. Glucose und die Bildung eines Faserpolysaccharidmoleküls d. Glycerin und Fettsäuren und die Bildung eines Fettmoleküls
Die Bedeutung des Energiestoffwechsels im Zellstoffwechsel besteht darin, dass er Synthesereaktionen ermöglicht
Wählen Sie eine Antwort aus: a. Nukleinsäuren b. Vitamine C. Enzyme d. ATP-Moleküle
Der enzymatische Abbau von Glukose ohne Sauerstoff erfolgt
Wählen Sie eine Antwort aus: a. Plastikaustausch b. Glykolyse c. Vorbereitungsphase Austausch d. biologische Oxidation
Der Abbau von Lipiden zu Glycerin und Fettsäuren erfolgt in
Wählen Sie eine Antwort aus: a. Sauerstoffstufe des Energiestoffwechsels b. Prozess der Glykolyse c. beim Kunststoffaustausch d. Vorbereitungsphase des Energiestoffwechsels
Wie läuft der Energiestoffwechsel in einer Zelle ab? a) Abbau der Stärke in Monomere b) Eintritt in LysosomenNährstoffe
c) Abbau von Glukose zu Brenztraubensäure
d) Eintritt von C3H6O3 in die Mitochondrien
e) Bildung von Kohlendioxid und Wasser
Das Gewicht des Gehirns im Verhältnis zum Körpergewicht beträgt etwa 2 %, verbraucht aber gleichzeitig 12-17 % der Glukose und bis zu 20 % des Sauerstoffs aus dem Gesamthaushalt des Körpers und wird nicht für die zukünftige Verwendung gespeichert, sondern wird sofort verwendet. Die Glukoseoxidation findet in Mitochondrien statt, die als Energiestationen der Zelle dienen. Je intensiver die Aktivität einer Zelle ist, desto mehr Mitochondrien enthält sie. In Nervenzellen sind sie ziemlich gleichmäßig im Zytoplasma verteilt, können sich aber dorthin bewegen und ihre Form verändern.
Der Durchmesser der Mitochondrien liegt zwischen 0,4 und 1 µm, sie haben zwei Membranen, eine äußere und eine innere, die jeweils etwas dünner als die Zellmembran sind. Die innere Membran weist zahlreiche schelfartige Vorsprünge oder Cristae auf. Dank solcher Cristae vergrößert sich die Arbeitsfläche der Mitochondrien deutlich. Im Inneren der Mitochondrien befindet sich eine Flüssigkeit, in der sich Kalzium und Magnesium in Form dichter Körnchen ansammeln. Die Cristae und der Innenraum der Mitochondrien enthalten Atmungsenzyme, mit deren Hilfe die Produkte der Glykolyse – anaerober Abbau von Glukose, Metaboliten von Fettsäuren, Aminosäuren – oxidiert werden. Die freigesetzte Energie dieser Verbindungen wird in Adenosintriphosphorsäure (ATP)-Molekülen gespeichert, die in Mitochondrien durch Phosphorylierung von Adenosindiphosphorsäure (ADP)-Molekülen gebildet werden.
Mitochondrien verfügen über eigene DNA und RNA sowie Ribosomen, auf denen einige Proteine synthetisiert werden. Dieser Umstand gibt Anlass, Mitochondrien als halbautonome Organellen zu bezeichnen. Ihre Lebensdauer ist kurz und etwa die Hälfte der in der Zelle vorhandenen Mitochondrien erneuert sich alle 10–12 Tage: Neue Mitochondrien werden gebildet, um diejenigen zu ersetzen, deren Ressourcen erschöpft sind und kollabiert sind.
Lysosomen sind Vesikel mit einem Durchmesser von 250–500 nm, die von einer eigenen Membran begrenzt werden und in deren Inneren sie verschiedene proteolytische, d.h. proteinabbauende Enzyme. Mit Hilfe dieser Enzyme werden große Proteinmoleküle in kleine oder sogar Aminosäuren gespalten. Lysosomale Enzyme werden an ER-Ribosomen synthetisiert und gelangen dann in Transportvesikeln in den Golgi-Apparat, wo ihnen häufig eine Kohlenhydratkomponente hinzugefügt wird, wodurch sie in Glykolipide umgewandelt werden. Anschließend werden die Enzyme in die Membran des Golgi-Apparats verpackt und sprießen daraus hervor, wodurch sie sich in ein Lysosom verwandeln. Die hydrolytischen Enzyme der Lysosomen befreien die Zelle von abgenutzten oder kollabierenden Zytoplasmastrukturen und überschüssigen Membranen, die überflüssig geworden sind. Abgenutzte oder beschädigte Organellen verschmelzen mit Lysosomen und werden von lysosomalen Enzymen verdaut.
Wie wichtig eine solche Aktivität ist, lässt sich anhand der Manifestationen von Krankheiten beurteilen, die nur deshalb zu einer übermäßigen Anreicherung bestimmter Substanzen im Zytoplasma führen, weil sie aufgrund eines Mangels nur eines der lysosomalen Enzyme nicht mehr zerstört werden. Beispielsweise besteht bei der erblichen Tay-Sachs-Krankheit ein Mangel an Hexosaminidase, einem Enzym, das Galaktoside in Nervenzellen abbaut. Dadurch werden alle Lysosomen dicht mit diesen unverdauten Substanzen gefüllt, und bei diesen Patienten kommt es zu schweren neurologischen Störungen. Lysosomenenzyme sind in der Lage, nicht nur Substanzen inneren, endogenen Ursprungs abzubauen, sondern auch Verbindungen, die von außen durch Phagozytose oder Pinozytose in die Zelle gelangen.
Zytoskelett
Die Form der Zelle wird durch ein Netzwerk aus fibrillären, d.h. Faserproteine, die zu einem davon gehören können drei Typen: 1) Mikrotubuli; 2) Neurofilamente; 3) Mikrofilamente (Abb. 1.6). Fibrilläre Proteine sind aus sich wiederholenden identischen Einheiten – Monomeren – zusammengesetzt. Wenn wir ein Monomer mit dem Buchstaben M bezeichnen, kann die Struktur eines fibrillären Proteins vereinfacht werden als M-M-M-M-M... Mikrotubuli werden also aus Tubulinmolekülen, Mikrofilamente aus Aktinmolekülen zusammengesetzt, und der Auf- und Abbau erfolgt nach Bedarf. In Nervenzellen sind viele, aber nicht alle fibrillären Proteine entlang von Fortsätzen – Axonen oder Dendriten – ausgerichtet.
Mikrotubuli sind die dicksten Elemente des Zytoskeletts; sie haben die Form von Hohlzylindern mit einem Durchmesser von 25–28 nm. Jeder Zylinder besteht aus 13 Untereinheiten – Protofilamenten, wobei jedes Protofilament aus Tubulinmolekülen zusammengesetzt ist. Die Lage der Mikrotubuli in einer Zelle bestimmt maßgeblich deren Form. Mikrotubuli dienen als eine Art stationäre Schienen, entlang derer sich einige Organellen bewegen: sekretorische Vesikel, Mitochondrien, Lysosomen. Die Geschwindigkeit einer solchen Bewegung im Axon kann 15 mm/Stunde überschreiten; diese Art des axonalen Transports wird als schnell bezeichnet.
Treibende Kraft schneller Transport ist ein spezielles Protein Kinesin, das sich an einem Ende des Moleküls mit der transportierten Organelle und am anderen Ende mit einem Mikrotubulus verbindet, an dem es entlang gleitet und dabei die Energie von ATP nutzt, um sich zu bewegen. ATP-Moleküle sind mit Mikrotubuli verbunden und Kinesin hat die Aktivität von ATPase, einem Enzym, das ATP abbaut.
Neurofilamente werden aus paarweise verdrillten Monomersträngen gebildet. Zwei solcher Windungen umwickeln sich gegenseitig und bilden ein Protofilament. Eine Drehung zweier Protofilamente ist eine Protofibrille, und drei helikal gedrehte Protofibrillen sind ein Neurofilament, eine Art Seil mit einem Durchmesser von etwa 10 nm. Neurofilamente kommen in der Zelle häufiger vor als andere fibrilläre Proteine; ihre elastische, verdrehte Struktur bildet das Hauptgerüst des Zytoskeletts.
Sie halten Silbernitrat gut zurück, mit dessen Hilfe Golgi und dann Ramon y Cajal Nervengewebe färbten, es untersuchten und den Grundstein für die Neurotheorie legten. Bei einigen degenerativen Hirnläsionen, wie etwa der Alzheimer-Krankheit, häufiger Grund Altersdemenz verändert sich die Form der Neurofilamente deutlich, sie versammeln sich zu charakteristischen Alzheimer-Knäueln.
Mikrofilamente gehören zu den dünnsten Elementen des Zytoskeletts, ihr Durchmesser beträgt nur 3-5 nm. Sie bestehen aus kugelförmigen Aktinmolekülen, die wie eine doppelte Perlenkette zusammengesetzt sind. Jedes Aktinmonomer enthält ein ATP-Molekül, dessen Energie für die Kontraktion der Mikrofilamente sorgt. Solche Kontraktionen können die Form der Zelle, ihres Axons oder ihrer Dendriten verändern.
Wieder aufnehmen
Die elementare Einheit aller lebenden Organismen – die Zelle – grenzt an Umfeld die Plasmamembran, die aus Lipiden und verschiedenen Arten von Proteinen besteht, die die Individualität der Zelle bestimmen. Der Durchgang verschiedener Substanzen durch die Zellmembran erfolgt über mehrere Transportmechanismen. Der Zellkern enthält genetische Informationen, die durch eine Sequenz von vier DNA-Nukleotiden kodiert werden. Diese Informationen werden genutzt, um unter Beteiligung von mRNA für die Zelle notwendige Proteine zu bilden. Die Proteinsynthese findet an Ribosomen statt, weitere Transformationen von Proteinmolekülen werden im ER durchgeführt. Im Golgi-Apparat werden sekretorische Körnchen gebildet, die Informationen an andere Zellen übertragen sollen. Mitochondrien versorgen die Zelle mit der nötigen Energiemenge, während Lysosomen unnötige Zellbestandteile entfernen. Zytoskelettproteine prägen die Form der Zelle und sind an den Mechanismen des intrazellulären Transports beteiligt.
