Evolution und Zellbiologie Quiz

Allgemeine Informationen

• Das Kapitel befasst sich mit der Zellbiologie.
• Es basiert auf dem Lehrbuch der molekularen Zellbiologie (Alberts et al.).
• Die Kapitelnummern 1 bis 7, 9, 11-15, und 17 sind relevant.
• Die Zusammenfassung wurde von Ellen Straalman erstellt.
• Die Vorlesung findet an der Universität Bern im Sommersemester 2018 statt.

Kapitel 1 - Einführung in die Zelle

• Alle Lebewesen bestehen aus Zellen.
• Zellen sind die Grundeinheit des Lebens.
• Zellen variieren in Grösse, Aussehen und Funktionen.
• Zellen haben unterschiedliche chemische Bedürfnisse und Aktivitäten.
• Alle Zellen haben einen universellen genetischen Code.
• Genetischer Code wird von der gleichen Maschinerie (RNA und Proteinen) ausgewertet.
• Proteine sind für die Funktion der Zelle entscheidend.
• Proteine bestimmen das Verhalten der Zelle.
• Alle Zellen haben einen ähnlichen Aufbau.
• Zellen vermehren sich durch Zellteilung.
• Mutationen können zu Veränderungen der Zellen führen.
• Es gibt zwei Arten von Zellen: Prokaryoten und Eukaryoten.
• Prokaryoten haben keinen Zellkern.
• Eukaryoten haben einen Zellkern.

Kapitel 1 - Zellen unter dem Mikroskop

• elektronisches Mikroskop: verwendet Elektronen anstelle von Licht.
• Kontrast durch Schwermetalle, die Elektronen absorbieren oder streuen.
• Sehr dünne Schwermetallfilm überzogene Probe.
• Detektor misst die von der Probe gestreuten oder emittierten Elektronen, zeigt ein Bild auf dem Bildschirm.
• Extrazelluläre Matrix: besteht aus Proteinfasern und Polysacchariden, die Zellen separieren.
• Zellen variieren in der Grösse zwischen 5 und 20 µm.

Kapitel 1 - Die Prokaryotenzelle

• Keine Zellorganellen und keinen Zellkern.
• Alle Zellen ohne Zellkern sind Prokaryoten.
• Alle Zellen mit Zellkern sind Eukaryoten.
• Typische Formen: kugelförmig, stäbchenförmig oder spiralförmig.

Kapitel 1 - Die Eukaryotenzelle

• Der Zellkern als Informationsspeicher.
• Zellkern ist durch die Kernhülle eingeschlossen.
• Enthält die DNA.
• Mitochondrien als Energieerzeuger.
• Bestehen aus zwei verschiedenen Membranen.
• Enthalten ihre eigene DNA.
• Vermehren sich durch Zweiteilung.
• Nutzen Energie aus der Oxidation von Nahrungsmolekülen (Zuckern).
• Produzieren ATP.
• Chloroplasten erzeugen Zucker als Energiequelle für den Stoffwechsel.
• Endoplasmatisches Reticulum (ER): Labyrinth aus membranumhüllten Kammern.
• Golgi-Apparat: Besteht aus abgeflachten Säckchen, führt Modifikationen von Stoffen durch.
• Lysosomen sind für die intra-zelluläre Verdauung verantwortlich

Kapitel 2 - Chemische Bestandteile der Zelle

• Atome im Atomkern bestehen aus Protonen (positiv) und Neutronen (neutral).
• Anzahl Protonen bestimmt die Ordnungszahl.
• Isotope haben die gleiche Anzahl Protonen, aber unterschiedliche Anzahl Neutronen.
• Masse eines Atoms steht in Bezug zu der Masse eines Wasserstoffatoms.
• CHNOPS sind die Hauptbestandteile der Zelle.
• Kovalente Bindungen: Atome teilen sich ein oder mehrere Elektronenpaare.
• Polare kovalente Bindungen: ungleiche Elektronenverteilung.
• Ionische Bindungen: Elektronentransfer zwischen Atomen führt zur Ladungsunterschiede.
• Moleküle: Ansammlungen von Atomen, die durch kovalente Bindungen verbunden sind.
• Wasser ist ein fundamentales Lösungsmittel.
• Hydrophil = Wasserliebend
• Hydrophob = Wassermeidend
• Säuren geben Protonen ab.

Kapitel 3 - Energie, Katalyse und Biosynthese

• Atome und Energie für Reaktionen müssen aus der Umwelt bezogen werden.
• Die meisten chemischen Reaktionen werden durch Enzyme katalysiert.
• Metabolismus ist die Summe aller biochemischen Reaktionen in einem Organismus.
• Katabolismus zerlegt grosse Moleküle in kleinere.
• Anabolismus konstruiert grosse Moleküle aus kleineren.
• Zellen erzeugen Ordnung durch die Aufnahme von Energie aus ihrer Umgebung (Nahrung, Sonnenlicht).
• Die gesamte Energie, die vom tierischen Leben genutzt wird, stammt ursprünglich von der Sonne.
• Photosynthese wandelt elektromagnetische Energie in chemische Energie um.
• Zellatmung ist die Umwandlung von Energie in chemische Energie.

Kapitel 4 - Proteine

• Proteine führen viele zelluläre Funktionen aus.
• Proteine haben vielfältige dreidimensionale Strukturen.
• Aufbau von Aminosäuren durch Peptidbindungen miteinander.
• Polypeptidkette, Rückgrat, Seitenketten.
• Kovalente Bindungen, Elektrostatische Kräfte, Wasserstoffbrücken, hydrophobe Wechselwirkung.
• Polare Seitenketten liegen hauptsächlich an der Oberfläche von Proteinen.
• Hydrophobe Seitenketten sind meist im Inneren von Proteinen.
• Proteinfaltung wird durch die Aminosäuresequenz bestimmt.
• Primärstruktur = Aminosäuresequenz
• Sekundärstruktur (a-Helix, ẞ-Faltblatt) = räumliche Anordnung durch Wasserstoffbrücken.
• Tertiärstruktur = dreidimensionale Struktur eines Proteins.
• Quartärstruktur = Zusammenlagerung von mehreren Polypeptiden.
• Funktionen der Proteine: Enzyme, Strukturproteine.

Kapitel 5 - DNA und Chromosomen

• Die DNA ist der genetische Bauplan für Proteine.
• Die DNA hat eine doppelte Helix-Struktur.
• Die DNA-Stränge sind komplementär.
• Die DNA ist polarisiert, d.h. sie hat 5'-Ende (Phosphatgruppe) und 3'-Ende (Hydroxylgruppe).
• Die beiden Stränge verlaufen antiparallel.
• Desoxyribonukleotide sind über Phosphatgruppen miteinander verknüpft.
• Die Gesamtheit der genetischen Informationen ist das Genom.
• DNA existiert in Chromosomen.
• DNA wird vor der Kernspaltung verdoppelt.

Kapitel 6 - Replikation, Reparatur und Rekombination von DNA

• DNA-Replikation ist die Verdopplung der DNA.
• DNA wird semikonservativ repliziert.
• Replikationsgabel: An den Replikationsursprüngen öffnen sich die Stränge.
• DNA-Polymerase arbeitet in 5'-3' Richtung.
• Okazaki-Fragmente: kurze DNA-Fragmente die beim Folgestrang entstehen.
• Primer werden durch DNA-Primase synthetisiert.
• Telomerase: Enzym, die die Enden von DNA-Molekülen repliziert.
• DNA-Reparaturmechanismen werden im Kapitel vertieft

Kapitel 7 - Von der DNA zum Protein: Wie Zellen das Genom lesen

• DNA wird in RNA umgeschrieben → Transkription.
• RNA wird in Proteine umgewandelt → Translation.
• RNA-Moleküle: mRNA, rRNA, tRNA.

Kapitel 11 - Membranstruktur

• Zellmembranen bestehen aus einer Lipiddoppelschicht.
• Lipide haben hydrophile Köpfe und hydrophobe Schwänze.
• Proteine sind in der Membran verankert, um verschiedene Funktionen zu erfüllen.
• Transmembrane Proteine: Diese Proteine queren die gesamte Membran von einer Seite zur anderen.
• Periphäre Proteine: Diese Proteine interagieren nur mit einer Seite der Membran.
• Fluidität = Flexibilität der Membran.

Kapitel 12 - Membrantransport

• Passive Transport: Keine Energie benötigt.
• Aktiver Transport: Energie benötigt.
• Beispiele von Transportmechanismen: Diffusion, Osmose, Transporter, Kanäle.
• Ionkanäle: lonen selektive Transportproteine.
• Natrium-Kalium-Pumpe: Aktiver Transport von Na⁺ und K⁺.
• Membranpotential: Elektrisches Potential über der Membran.

Kapitel 13 - Wie Zellen Energie aus Nahrung gewinnen

• Energie stammt aus der Oxidation von Nährstoffen.
• Zellatmung ist der abbau der Nährstoffe (Zucker, Fette, Proteine) zu Energie (ATP).

Kapitel 14 - Energiegewinnung mit Mitochondrien und Chloroplasten

• Mitochondrien sind die Energiezentren der Zelle.
• Oxidative Phosphorylierung: Prozess, der ATP aus der Oxidation von Nährstoffen erzeugt.
• ChemiOsmose: Kopplung von Elektronentransport mit der ATP-Produktion.
• Elektronentransportkette in der inneren Membran der Mitochondrien.
• Mitochondrien haben ihr eigenes Genom und Proteine.

Kapitel 15 - Intrazelluläre Kompartimente und Transport

• Zellkompartimentierung: Membranbegrenzte Organellen (Zellkern, ER, Golgi, Mitochondrien, Lysosomen).
• Proteinsortierung: Mechanismen, die Proteine an den gewünschten Ort in der Zelle bringen.
• Vesikulärer Transport: Vesikel (kleine membranumhüllte Behältnisse) transportieren Proteine zwischen Kompartimenten.

Kapitel 16 - Zellkommunikation

• Interzelluläre Signalisierung: Prozesse, bei denen Zellen miteinander kommunizieren.

Kapitel 17 - Das Cytoskelett

• Das Cytoskelett ist ein Netzwerk aus Proteinfilamenten (Mikrotubuli, Intermediärfilamente, Aktinfilamente), die der Zelle Struktur und Unterstützung verleihen.
• Mikrotubuli werden für den Intra-zellulären Transport verwendet.
• Aktinfilamente ermöglichen die Zellbewegung.
• Intermediärfilamente verleihen der Zelle mechanische Festigkeit.

Teste dein Wissen über die Grundlagen der Evolution und Zellbiologie. Beantworte Fragen zu Genom, Transkription, Zellatmung und Fotosynthese. Dieses Quiz hilft dir, die Konzepte besser zu verstehen und zu vertiefen.