Biologie für Mediziner - Zellbiologie 1 - Dr. Martin Kahms Institut für Medizinische Physik und Biophysik/ CeNTech Gievenbecker Weg 11 Tel. 0251-835 6933 [email protected]Prof. Dr. Reiner Peters Institut für Medizinische Physik und Biophysik/CeNTech Robert-Koch-Strasse 31 Tel. 0251-835 6933, [email protected]
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Biologie für Mediziner
- Zellbiologie 1 -
Dr. Martin KahmsInstitut für Medizinische Physik und Biophysik/
Biologie Lehrbuch der allgemeinenBiologie für Mediziner undNaturwissenschaftler
Koecke, Emschermann, Härle
Schattauer Verlag
Membrantransport
Stofftransport über die Zellmembran erfolgt
• als Bläschentransport (Endo/ Exocytose)
• durch Diffusion und erleichterte Diffusion
• als aktiver Transport (Ionenpumpen, Carrier)
Endocytose
Exocytose
Diffusion
die auf eine gleichmäßige Verteilung (Durchmischung)gerichtete Ausbreitung von Molekülen/ Ionen
Ausgleich von Konzentrationsgradienten
Ursache: Brownsche Molekularbewegung
Ausbreitung von Kaliumpermanganat in Wasser
Passive Membranpermeabilität
durch die Membraneinige Gase diffundierenwie z.B. CO2, O2, N2
kleine ungeladene polare Molekülewie z.B. Ethanol und Wasser gehen durch
grosse polare Moleküle sowie geladene Ionen/Moleküle können nicht durch die Membran diffundieren
spezielle Transporter sind notwendig
Erleichterte Diffusion
Glukosetransport anErythrocyten
Transport geht schneller als osmotische Eigenschaften erlauben würden
spezifische Transportermoleküle
permanentes Öffnen/Schliessen
Glucose kann von beiden Seiten binden
Beförderung entlang Konzentrationsgradienten
passiv, ohne Energieaufwand
Ionenkanäle
Bsp. Kanäle für Natrium oder Kalium
Öffnung erst auf ein spezifisches Signal, z.B. Bindung eines Moleküls
oder
Änderung der Membranspannung
Ionen fliessen passiv entlang ihres Konzentrationsgradienten
geschlossen geöffnet
Wichtig bei der ReizweiterleitungIm Nervensystem
Aktive Transporte
• Transport gegen ein Konzentrationsgradienten• Transporter arbeiten unter Energieverbrauch (Pumpe)• Energiequelle: Spaltung von ATP oder Ionengradient
Na/ K- ATPase
Transport von 3 Natrium-Ionen in den Extrazellulärraumgekoppelt mit Transport von 2 Kalium-Ionen in die Zelle
Verbrauch von Energie in Form von ATP
ATP – die Energiewährung
Adenosintriphosphat (ATP) wird zu Adenosindiphosphat (ADP) und einem Phosphatrest durch Reaktion mit Wasser gespalten (Hydrolyse)
dabei wird Energie frei
Energie kann genutzt werden
TransportBewegung (Muskel)chemische Reaktionen
Glukose/ Natrium Symport
Glukose-Transport im Darm
Glukose und Natriumwerden in die gleiche RichtungTransportiert
Transport von Glukoseentgegen Konzentrations-gradient
Energie aus Natriumgradienten über die Membran
Zellkern - Aufbau
• umgeben von einer Doppelmembran
• äußere Membran geht direkt in das
endoplasmatische Retikulum über
• Membranen sind von Poren
durchsetzt
• Karyoplasma (Kernplasma) enthält
Chromatin und Nucleoli
(Kernkörperchen)
Zellkern - Funktion
• Organisation der DNA (größter
Teil im Kern lokalisiert)
• Schutz der DNA
• Ort der Replikation:
Vervielfältigung der genetischen
Information
• Ort der Transkription: Ablesen
der genetischen Information
(Umwandlung DNA-> RNA) Zellkern angefärbt mit Fluoreszenzfarbstoff,der an DNA bindet
Organisation der DNA
Länge der Gesamt DNAAusgestreckt pro Zelle ca. 1 m
Kerndurchmesser ca. 5 µm(5*10-6m)
DNA wird intensiv gefaltet mit Hilfe von DNA-Bindungsproteinen (Histone)
Komplex aus DNA und Histonenwird als Nukleosom bezeichnet
Nukleosomenfaden windet sich inweiter in Schleifen und bildet letztendlich das Chromosom