Welche der folgenden Kompartimente oder Zellbestandteile sind durch eine Doppelmembran abgegrenzt? Glyoxysomen, Plastiden, Golgi, ER, Dictyosom, Peroxisomen, Lysosomen, Nucleolus, Nucleus.
Plastiden und Nucleus.
Welche Kompartimente besitzen DNA?
Nucleus, Mitochondrien und Plastiden.
Die Kernmembran wird von "Ausläufern" des ERs gebildet. Besitzt sie auch ER-typische biologische Makromoleküle? Wenn ja, welche?
Die Kernmembran ist mit den ER-typischen Ribosomen, Glycosyltransferasen und Signalpeptidasen besetzt.
Wie wird die Auflösung der Kernmembran auf molekularer Ebene eingeleitet?
Die Auflösung der Kernlamina leitet wahrscheinlich auch die vollständige Auflösung der Kernmembran ein. Laminproteine werden durch zellzyklusabhängige Proteinkinasen stark phosphoryliert, wodurch sich das der Kernmembran innen aufliegende Proteinnetzwerk auflöst und damit auch die Kernmembran. Die Dephosphorylierung der Lamine in der Anaphase initiiert dann den Wiederaufbau der Kernhülle.
Wie groß ist der Kernporenkomplex?
Er hat einen Durchmesser von ca. 125 nm. Die effektive Porengröße liegt zwischen 9 nm (passiver Transport) und 30 nm (aktiver Transport der 60S ribosomalen Untereinheit).
Wie stellt man sich den Transport der verschiedenen Moleküle in bzw. aus dem Zellkern vor?
Für viele Transportprozesse ist der Kernporenkomplex zuständig. Ribonucleopartikel werden in linearisierter Form durch die Kernpore geschleust. Ribosomale Untereinheiten, z.B die 60S-ribosomale Untereinheit mit Molekularmassen von 2,8 MDa passieren als globuläre Makromoleküle die Kernpore. Ionen werden selektiv durch die Kernpore transportiert. Für den Transport von Proteinen und RNA existieren spezielle Transportsignale, wie die nucleäre Lokalisationssequenz, NLS (s. Frage 7), bzw. der Poly(A)-Schwanz am 3'-Ende der mRNA oder die cap-Struktur.
Auf welchen gemeinsamen Nenner lassen sich alle, zum Teil recht heterogenen NLS-Motive reduzieren?
Sogenannte „karyophile“ Cluster: basische Aminosäuren, die von helixterminierenden Aminosäuren flankiert sind. Diese Cluster können auch zweigeteilt vorliegen.
Warum wird die NLS eines Proteins nach Erreichen des Zellkerns nicht entfernt, wie dies bei anderen Zielsteuerungssignalen üblich ist?
Der Zellkern löst sich in der Metaphase, unmittelbar vor der Zellteilung auf. Dabei werden die zuvor importierten nucleoplasmatischen Proteine in das Cytoplasma freigesetzt. Nach dem Wiederaufbau der Kernhülle müssen sie wieder in den Zellkern re-importiert werden. Würde ihnen die NLS entfernt, könnten sie kein weiteres Mal importiert werden und würden fälschlicherweise im Cytoplasma verbleiben.
Gibt es eukaryotische Zellen, die keinen oder solche die mehrere Zellkerne haben?
Bei der Reifung verlieren Säugererythrocyten ihren Zellkern, um nicht Stoffwechselenergie für Zellkernprozesse zu verlieren, vor allem aber, um möglichst flexibel und biegsam für die feinen Blutgefäße zu sein. Ein starrer Zellkern könnte die Passage des Erythrocyten in sehr feinen Kapillaren behindern. Vielkernigkeit ist z.B. typisch für Muskelzellen oder Osteoklasten. Ein weiteres Beispiel ist ein frühes Embryonalstadium (syncytiales Blastoderm) der Fruchtfliege Drosophila melanogaster.
Welche der folgenden Aussagen sind richtig? Erläutern Sie!A. Die Aminosäuresequenz Leu-His-Arg-Leu-Asp-Ala-Gln-Ser-Lys-Leu-Ser-Ser ist eine Signalsequenz für den Import von Proteinen in das ER.B. Transportvesikel bringen Proteine und Lipide zur Zellob
A. Falsch. Die Signalsequenz für den Import von Proteinen in das ER besitzt einen langen Bereich hydrophober Aminosäuren. Die hier dargestellte Sequenz enthält jedoch viele hydrophile Aminosäuren.
B. Richtig.
C. Falsch. Lysosomale Proteine bauen auch intrazelluläre Organellen mittels Autophagocytose ab.
D. Richtig.
E. Falsch. Die Außenmembran der Mitochondrien enthält Porin und macht die Membran durchlässig. Die Innenmembran hingegen ist eine Permeabilitätsbarriere, damit ein elekrochemischer Gradient aufgebaut werden kann.
Wie unterscheiden sich glattes und raues ER strukturell voneinander? Welche Funktionen hat das glatte ER?
Das raue ER besteht aus flachen Membran-Zisternen, die auf der cytoplasmatischen Seite mit Ribosomen besetzt sind. Das glatte ER hingegen besteht vorwiegend aus Röhren und ist frei von Ribosomen. Am glatten ER findet vor allem die Lipidsynthese (Membranlipide, Reservelipide und lipophile Verbindungen, wie Steroidhormone) statt. Es dient auch als intrazellulärer Ca2+<(sup>-Speicher.
Wie werden Proteine in Membranen eingebaut?A. Beschreiben Sie die Membranorientierung eines Proteins mit einer nicht spaltbaren internen Signalsequenz, das aber kein Stop-Transfer Peptid besitzt!B. Welche Membranorientierung besitzt ein Protein mit ei
Für die Orientierung und den Einbau von Proteinen in eine Membran sind Signalsequenzen entscheidend.
A. Die interne Signalsequenz dient als Membrananker. Da keine Stopp-Transfer-Sequenz vorhanden ist, wird das carboxyterminale Ende des Proteins vollständig in das ER-Lumen geschleust. Das fertige Protein besitzt demnach ein aminoterminales Ende im Cytosol, eine kurze transmembranäre Sequenz und ein carboxyterminales Ende im ER-Lumen.
B. Die aminoterminale Signalsequenz leitet die Translokation ein, die bis zum Stopp-Transfer-Peptid weiterläuft. Im Anschluss daran wird ein kurzer cytosolischer Bereich synthetisiert, bis die Start-Transfer-Sequenz die Translokation wieder initiiert. Das carboxyterminale Ende wird in das ER-Lumen geschleust und die Signalsequenz von der Peptidase abgespalten. Das resultierende Protein durchspannt die Membran zweimal. Sowohl das carboxyterminale als auch das aminoterminale Ende befinden sich im ER-Lumen und ein kleiner Loop zwischen den Transmembranregionen liegt im Cytosol.
Ordnen Sie die Golgi-Kompartimente den entsprechenden Processing-Reaktionen am Protein zu!
Im cis-Golgi-Netz findet die Phosphorylierung der Oligosaccharide auf lysosomalen Proteinen statt. Im cis-Golgi und im medialen Golgi wird Mannose entfernt. Außerdem wird im medialen Golgi N-Acetylglucosamin angefügt. Im trans-Golgi wird Galactose angefügt. Nachdem im trans-Golgi-Netz Sialinsäure (= N-Acetylneuraminsäure) angehängt wird, erfolgt das Sortieren der Proteine.
Beschreiben Sie kurz den Weg der α-Amylase (Verdauungsenzym für Stärke) in einer Pankreaszelle vom Ort der Synthese bis zur Sekretion!
Die α-Amylase wird am rauen ER synthetisiert, gelangt in das ER-Lumen, wird dort glykosyliert und, in COP-umhüllte Vesikel verpackt, zum Golgi-Apparat transportiert. Hier erfolgt die abschließende Glykosylierung. Die für den regulierten Exocytose-Weg bestimmten Proteine bilden im Trans-Golgi-Netzwerk (TGN) große Aggregate, werden in sekretorische Vesikel verpackt und vom TGN freigesetzt. Bei Bedarf fusionieren die Vesikel mit der apikalen Cytoplasmamembran und entleeren ihren Inhalt.
Was versteht man unter dem Begriff Transcytose? Nennen Sie ein Beispiel!
Transcytose nennt man den rezeptorabhängigen Transport von Molekülen durch eine Zelle hindurch. Sie kommt häufig bei Epithelzellen vor, wo ein Protein z.B. auf der basolateralen Oberfläche clathrinabhängig endocytiert wird, über basolaterale Endosomen und Transportvesikel an die apikale Oberfläche gelangt und dort dann wieder exocytiert wird. Beispiel: Transcytose von IgA über das Milchdrüsenepithel hinweg (Abb. 9.13).
Mitochondrien besitzen sowohl eine äußere als auch eine innere Membran. Welche der beiden Membranen stammt entsprechend der Endosymbionten-Theorie von der prokaryotischen Zelle ab?
Die Innenmembran stammt wahrscheinlich von der Membran des ehemaligen prokaryotischen Endocytobionten ab. Darauf deutet z.B. das reichlich vorhandene Cardiolipin hin, welches ansonsten nur in Prokaryoten vorkommt. Die Außenmembran leitet sich von der Zellmembran der eukaryotischen Zelle her.
Nennen Sie die wichtigsten Funktionen der Peroxisomen und Glyoxysomen!
Peroxisomen bilden einen abgeschlossenen Raum für Reaktionen mit einer reaktiven zellschädigenden Substanz, dem Wasserstoffperoxid. In den Peroxisomen wird das Wasserstoffperoxid sowohl gebildet als auch abgebaut. Weitere Reaktionen in den Peroxisomen sind der Abbau langkettiger Fettsäuren (β-Oxidation). Die Umwandlung von Fettsäuren aus Samenlipiden zu Zuckern (Glyoxylat-Zyklus) findet in Pflanzen in den Glyoxysomen statt.
Beschreiben Sie die Schritte beim Import von Proteinen in Chloroplasten!
Der Transport von Proteinen in die Thylakoidmembran der Chloroplasten erfolgt in zwei Schritten. Mithilfe eines Chloroplasten-Signalpeptids und der Translokatorsysteme TOC und TIC in äußerer und innerer Chloroplastenmembran gelangen die Proteine durch die Doppelmembran der Chloroplasten in den Innenraum, das Stroma. Nach dem Abspalten des Peptids, wird ein Thylakoid-Signalpeptid freigelegt, das für den zweiten Schritt, den Transport in oder durch die Thylakoidmembran verantwortlich ist.
Welche Funktionen werden den Vakuolen zugeschrieben?
Vakuolen sind Speicher für Nährstoffe und Stoffwechselprodukte sowie Endlager für Abfallprodukte. Sie können z.B. spezielle Inhaltsstoffe wie Kautschuk oder auch auch Farbstoffe enthalten. Sie regulieren den Zellinnendruck (Turgor), welcher sowohl für die Festigkeit der Zelle verantwortlich als auch die treibende Kraft für das Wachstum ist. Die Vakuole ist schließlich auch ein den Lysosomen vergleichbares Kompartiment und enthält wie diese zahlreiche hydrolysierende Enzyme.
MOD Faltabschnitt 7292
Das Abschnüren von clathrinumhüllten Vesikeln kann man mit Plasmamembranfragmenten beobachten, wenn Adaptin, Clathrin und Dynamin-GTP hinzugefügt werden. Was wird man erwarten, wenn folgende Substanzen weggelassen werden:a) Clathrinb) Adaptinc) Dynamin ?
a) In Abwesenheit von Clathrin bindet Adaptin an den Membranrezeptor, aber ohne Clathrin bilden sich weder Coated Pits noch Coated Vesicles.
b) Ohne Adaptin können sich keine Clathrinhüllen bilden, da Adaptin die Verbindung zwischen Clathrin und den Rezeptoren in der Plasmamembran herstellt.
c) In der Abwesenheit von Dynamin findet man eingestülpte Clathrin-coated-Pits entlang der Plasmamembran, aber das Abschnüren von der Membran und die Bildung geschlossener Vesikel ist nicht möglich.
