Zellstrukturen und ihre Funktionen — Speichervakuole/Speichervesikel

Speicherung in Vakuolen/Vesikeln von:• Kohlenhydrat-Schleime in einigen Zwiebeln und Knollen (z.B. Scillae bulbus)• ätherischen Ölen in Ölidioblasten von Zingiber officinalis, Acorus calamus, Laurus nobilis, Cinnamomum ceylanicum, Piper nigrum

Zwischenspeicherung von:• CO2 bei Crassulaceae (Dickblattgewächse), in Malat => CAM-Pflanzen (= crassulacean acid metabolism); diurnaler Säurerhythmus• temporären Überschüssen an Metaboliten (z.B. Saccharose)

Zellstrukturen und ihre Funktionen — Mitochondrien

Citratzyklus, Atmungskette (Elektronentransport), oxidative Phosphorylierung (ATP-Synthese), Fettsäureabbau (50 bis 75 % bei Tierzellen)Leitenzym: GlutamatdehydrogenaseCytochromoxidase

• Vorkommen: in allen aeroben Zellen von Tieren und Pflanzen• Form sehr variabel: rund bis fädig/verzweigt; Größe: 1 x 3 µm• Anzahl variabel: 20 bis 5 x 105 je nach Leistungsfähigkeit• sind „Kraftwerke“ der Zelle

• von Doppelmembran umgeben• äußere Membran durchlässig (Porine!)• innere Membran mit Cardiolipin in Cristae (Lamellen), Tubuli (Röhren), Sacculi (allgemeine Bezeichnung)

Zellstrukturen und ihre Funktionen — Mitochondrien (mitos = Faden, chondrion =

Körnchen)

Zellstrukturen und ihre Funktionen — Mitochondrien

• Matrixgranula = Speicherung von Calcium- und Magnesiumionen • zirkuläre DNA ohne Histone (mehrere Ringe in Kettenform vorliegend)• ca. 5% der mitochondrialen Proteine auf mtDNA codiert => Chondriom = Gesamtheit aller Gene auf mtDNA • 70S-Ribosomen • Vermehrung durch Teilung• matrokline Vererbung, d.h. Eizelle liefert Zytoplasma mit Mitochondrien für Zygote

• Mitochondriopathien: Krankheiten durch Defekte im MT-Stoffwechsel • vor allem Organe mit hoher Aktivität betroffen: Gehirn, Herz, Skelettmuskel, Retina (z.B. Lebersche hereditäre Optikusneuropathie) • sehr heterogene Krankheitsbilder

Zellstrukturen und ihre Funktionen — Mitochondrien

MAO: baut z.B. Dopamin im Gehirn ab, Enzym-Inhibitorenals Parkinson-Therapeutikum

Zellstrukturen und ihre Funktionen — Mitochondrien

Zellstrukturen und ihre Funktionen — Mitochondrien

• normalerweise: Protonengradient über innere Membran mit ATP-Synthese gekoppelt• 2,4-Dinitrophenol ist Entkoppler, d.h. Protonen gelangen wieder in die Matrix, Wärme wird erzeugt• im braunen Fettgewebe Thermogenin als Entkopp-ler, z.B. Winterschläfer, Neugeborene

2,4-Dinitrophenol

Zellstrukturen und ihre Funktionen — Mitochondrien

inaktiv aktiv

Vergrößerung des Intermembranraumes

Mitochondrium mit Cristae

Chloroplast

Zellstrukturen und ihre Funktionen — Plastiden

Zellstrukturen und Ihre Funktionen

— Plastiden• Entstehung: aus Proplastiden, je nach Licht: Entwicklung zu Chloroplasten (Licht), Leukoplasten oder Chromoplasten (Licht und Dunkel)• Leukoplasten: Amyloplasten zur Stärkespeicherung, Elaioplasten zur Ölspeicherung, Proteinoplasten zur Proteinspeicherung• Etioplasten: Chloroplasten ergrünungsfähiger Gewebe• Plastiden ineinander umwandelbar• Gerontoplasten: Altersform der Chloroplasten (Herbstlaub)

Lichtphosphorylierung (ATP-Synthese), Elektronentransport, Reduktion von CO2, Reduktion von Nitrit zu NH4

+, Reduktion von Sulfat, Aminosäuresynthese, Fettsäuresynthese (innere Membran; im Gegensatz zu tier. Zellen!)

• Vorkommen: nur in Pflanzen• kugelig bis linsenförmig, 3-8 µm• Doppelmembran um Stroma, darin Thylakoidmembranen, z.T. in Stapel = Grana • äußere Membran durchlässig • Intermembranraum und Thylakoidin-nenraum = Intrathylakoidraum

Zellstrukturen und Ihre Funktionen — Plastiden

Zellstrukturen und Ihre Funktionen — Plastiden

• Thylakoidmembran: Träger der Photosynthesepigmente, Elektronentransportkette, ATP-Synthase• Stroma: Enzyme des Calvinzyklus• ringförmige DNA ohne Histone• Plastom = Gesamtheit aller Gene in Plastiden• matrokline Vererbung

Amyloplasten

Chloroplasten

Chromoplasten

Chromoplasten

Zellstrukturen und Ihre Funktionen — Plastiden

Zellstrukturen und Ihre Funktionen

— Plastiden

• Etioplast: vom parakristallinen Prolamellarkörper gehen einzelne Thylakoide aus

• Chromoplast: je nach Speicherform der Carotinoide Unterscheidung zwischen globulös, tubulös, membranös und kristallös

Polysaccharide — SpeicherOCH2OH

HO

HOOH

OH

glycosidisches C-Atom

α-D-Glucose

1

4OCH2OH

HO

HOOH

OH

glycosidisches C-Atom

β-D-Glucose1

4

OCH2OHHO

HOOH

O OCH2OH

HOOH

OH

Maltose = α-1,4 glycosidisch verknüpfte D-Glucose

OCH2OHHO

HOOH O

OHO

OH

CH2OH

OH

Cellobiose = β-1,4 glycosidisch verknüpfte D-Glucose

Cellulose

Stärke aus Amylose und Amylopektin, in Form von Assimilationsstärke in Chloroplasten oder Speicherstärke (Stärkekörner) in Amyloplasten

Zellstrukturen und Ihre Funktionen — Zytoskelett

Aktinfilamente Intermediärfilamente Mikrotubuli

Zellstrukturen und Ihre Funktionen — Zytoskelett

Vorkommen: in eukaryontischen pflanzlichen und tier. Zellen nicht in Bakterien!Funktion: dynamischer Strukturbildner, wichtig für ! •! die Gestalt zellwandloser Zellen! •! die innere Architektur! •! zelluläre Bewegungsvorgänge ! •! den gerichteten Stofftransport innerhalb der ZelleStruktur: Proteinpolymere, je nach Form unterscheidbar in! •! Mikrofilamente = Aktinfilamente! •! Intermediärfilamente! •! Mikrotubuli