Textverständnis Set 2 (sehr leicht)

Zellkern (Aufgabe 1 – 6)

Ein Zellkern oder Nukleus (lat. nucleus „Kern“) ist ein im Cytoplasma
gelegenes, meist

rundlich geformtes Organell der eukaryotischen Zelle, welches das Erbgut
enthält. Mit

„nukleär“ wird ein Bezug auf den Zellkern ausgedrückt. Der Zellkern ist das
Hauptmerkmal zur Unterscheidung zwischen Eukaryoten (Lebewesen mit
abgegrenztem Zellkern) und Prokaryoten (Lebewesen ohne abgegrenzten
Zellkern, also Bakterien und Archaeen). Er enthält den größten Teil des
genetischen Materials der eukaryontischen Zellen in Form von mehreren
Chromosomen. Weitere Gene finden sich in den Mitochondrien und bei Pflanzen
auch in Chloroplasten. Die meisten Zellen enthalten genau einen Kern. Es
gibt jedoch auch Ausnahmen. Beispielsweise enthalten Myotuben, die durch
Verschmelzung von Myoblasten entstehen, mehrere Kerne. In Embryonen der
Fruchtfliege teilen sich Kerne sehr schnell, ohne dass zunächst trennende
Zellmembranen entstehen. Reife Erythrozyten der Säuger enthalten keinen
Kern mehr, er wird während der Reifung abgestoßen. Wichtige Vorgänge, die
innerhalb des Zellkerns ablaufen, sind DNA-Replikation (die Duplizierung
des in Form von DNA vorliegenden genetischen Materials) und Transkription
(das Erstellen einer mRNA-Kopie eines gegebenen DNA-Abschnitts, der oft,
aber nicht immer, einem Gen entspricht).

Zellkerne können je nach Zelltyp sehr unterschiedlich aussehen. Meistens
sind sie kugelförmig oder oval. In einigen Zellen sehen sie eher
geweihförmig aus. Manchmal kann der Zellkern in knotenartige Abschnitte
untergliedert sein, so beim rosenkranzförmigen Zellkern der
Trompetentierchen. Auch die Granulocyten der Säuger enthalten gelappte
Kerne. Der Zellkern, welcher bei Säugern typischerweise einen Durchmesser
von 5 bis 16 µm hat, ist das im Mikroskop am leichtesten zu erkennende
Organell der Zelle. Er wird durch die Kernhülle, bestehend aus zwei
biologischen Membranen, der inneren und äußeren Kernmembran, begrenzt,
welche die sogenannte perinukleäre Zisterne (Breite 10–15 nm, gefestigt von
Mikrofilamenten – Dicke 2 bis 3 nm), umschließen. Die Gesamtdicke der
Kernhülle beträgt etwa 35 nm. Die äußere Kernmembran geht fließend in das
raue endoplasmatische Retikulum über und hat wie dieses auch Ribosomen auf
ihrer Oberfläche. Die innere Kernmembran grenzt an einem 20–100 nm breiten
„Filz“, der Kernlamina (Lamina fibrosa nuclei), die aus Laminen, einer
Gruppe von Intermediärfilamenten, besteht, den Zellkern stützt und die
innere Membran vom Chromatin des Zellkerns trennt. Durch die in der
Kernhülle enthaltenen Kernporen, die ca. 25 % der Oberfläche bedecken,
findet der aktive Stoffaustausch (z.

B. rRNA oder mRNA) zwischen dem Kern und dem Zellplasma, gesteuert von
einem Kernporenkomplex, statt. Regulatorische Proteine gelangen aus dem
Cytoplasma in den Zellkern, Transkriptionsprodukte wie die mRNA werden zur
Proteinsynthese, die an den Ribosomen des Cytoplasmas stattfindet, aus dem
Kern in das Plasma exportiert. Die Flüssigkeit im Kern wird auch als
Karyoplasma bezeichnet. Zellkerne können durch Anfärben der DNA
lichtmikroskopisch hervorgehoben werden, z. B. durch die Feulgen- Färbung,
durch Giemsa oder durch Fluoreszenzfarbstoffe wie DAPI. Lichtmikroskopisch
fallen in vielen Zellkernen ein oder mehrere rundliche Gebilde auf, die
Kernkörperchen oder Nucleoli. Sie enthalten die Gene für ribosomale RNA.
Hier werden die Untereinheiten der Ribosomen gebildet, welche durch die
Kernporen ins Cytoplasma gelangen.

Nucleoli enthalten im Vergleich zum Rest des Kerns nur geringe
Konzentrationen von DNA, stattdessen mehr RNA. Das im Zellkern vorhandene
Erbgut der Zelle befindet sich in den Chromosomen, mehrere zu Chromatin
verpackte DNA-Fäden, die neben der DNA auch Proteine wie Histone enthalten.
Neben den Histonen kommen auch andere Kernproteine, wie z. B.
DNA-Polymerasen und RNA-Polymerasen, weitere Transkriptionsfaktoren sowie
Ribonukleinsäuren im Kern vor.

Synapse (Aufgabe 7 – 12)

Synapse (von griech. σύν syn ’zusammen‘; ἅπτειν haptein ’greifen, fassen,
tasten‘) bezeichnet die Stelle einer neuronalen Verknüpfung, über die eine
Nervenzelle in Kontakt zu einer anderen Zelle steht – einer Sinneszelle,
Muskelzelle, Drüsenzelle oder anderen Nervenzelle. Synapsen dienen der
Übertragung von Erregung, erlauben aber auch die Modulation der
Signalübertragung, und sie vermögen darüber hinaus durch anpassende
Veränderungen Information zu speichern. Die Anzahl der Synapsen beträgt im
Gehirn eines Erwachsenen etwa 100 Billionen – bezogen auf ein einzelnes
Neuron schwankt sie zwischen 1 und 200.000. Der Ausdruck Synapse wurde 1897
von Charles S. Sherrington geprägt für die Verknüpfung zwischen Neuronen,
beispielsweise zwischen dem aufgezweigten Ende des Axons einer Nervenzelle
und dem verästelten Dendriten einer anderen Nervenzelle. In den meisten
Fällen sind es chemische Synapsen. Bei ihnen wird das Signal, das als
elektrisches Aktionspotential ankommt, in ein chemisches Signal
umgewandelt, in dieser Form über den zwischen den Zellen bestehenden
synaptischen Spalt getragen, und dann wieder in ein elektrisches Signal
umgebildet. Dabei schüttet die sendende Zelle (präsynaptisch) Botenstoffe
aus, Neurotransmitter, die sich auf der anderen Seite des Spaltes
(postsynaptisch) an Membranrezeptoren der empfangenden Zelle binden.
Hierdurch ist die Richtung der Signalübertragung (nur vorwärts) anatomisch
festgelegt, was für die Verarbeitung von Information in neuronalen Netzen
grundlegend ist. Der erregungsübertragende Transmitter wird entweder in der
Endigung des Axons des sendenden Neurons gebildet oder in dessen Zellkörper
synthetisiert und axonal zu den präsynaptischen Membranregionen
transportiert. Dagegen sind elektrische Synapsen als gap junctions
Kontaktstellen, bei denen Ionenkanäle zweier Zellen unmittelbar aneinander
koppeln und so einen Übergang von Ionen und kleinen Molekülen von einer
Zelle zur anderen erlauben. Zuerst wurden solche Synapsen zwischen Neuronen
entdeckt, doch kommen ähnliche Kontaktstellen noch in anderen Geweben vor,
auch in Pflanzen. In übertragenem Sinn werden als immunologische Synapsen
die Stellen vorübergehender zellulärer Kontakte von Zellen des Immunsystems
bezeichnet, sowohl untereinander als auch mit Zellen des umgebenden
Gewebes. Dabei binden Moleküle auf der Oberfläche der einen Zelle an
Rezeptormoleküle und Adhäsionsmoleküle in der Zellmembran der anderen und
tauschen darüber Informationen aus. Chemische Synapsengifte stören oder
unterbinden die Funktion von Synapsen. Sie können die Abgabe der
Neurotransmitter in den synaptischen Spalt blockieren oder den
Neurotransmittern so ähnlich sein, dass sie an deren Stelle an die
Rezeptormoleküle in der postsynaptischen Membran binden und damit die
Erregungsübertragung stören. Je nach Bindungsweise an den Rezeptor kann
damit allein ein Platz besetzt werden oder aber darüber hinaus auch eine
ähnliche Wirkung erreicht werden wie durch den eigentlichen Transmitter.
Nach dem erzielten Effekt werden daher Substanzen mit ähnlicher
Wirkungsaktivität als Agonisten bezeichnet und unterschieden von
Antagonisten, die selbst keine andere Wirkung haben, als die Wirkung
anderer aufzuheben – beispielsweise indem sie deren Platz einnehmen. Zu den
bekanntesten Substanzen mit störendem Einfluss auf die synaptische
Transmission gehören zahlreiche giftige Alkaloide von Pflanzen wie Atropin,
Nicotin, Mescalin, Curare oder von Pilzen, etwa die des Mutterkorns oder
Muskarin. Doch auch der Trinkalkohol beeinflusst die Übertragung an
Synapsen, verändert z. B. GABA-Rezeptoren und blockiert
(NMDA)-Glutamat-Rezeptoren.

Ein schon in sehr geringer Dosis wirksames Gift ist das von einer
Bakterienart der Clostridien gebildete Botulinumtoxin (Botulin) – dessen
lähmende Wirkung kosmetisch zum Faltenglätten benutzt wird – und das ihm
ähnliche Tetanustoxin.