Die Zelle ist die kleinste Einheit des Lebendigen
Zelle –> Gewebe –> Organe –> Organismus
- Alle Zellen stimmen in ihren Grundzügen überein
- alle Lebewesen sind aus Zellen und ihren Produkten aufgebaut
- Leistungen von Lebewesen beruhen auf Leistungen ihrer Zellen und ihrem Zusammenwirken
Pflanzliche Zelle
Tierische Zelle
Zellorganellen
| Organell | Funtkion |
|---|---|
| Zellkern | Enthält DNA; Kontrolle der Zellaktivitäten |
| Erbgut | DNA + Proteine; Gespeicherte Information; DNA Zustandsform |
| Nucleolus | Bestandteile von Ribosomen werden synthetisiert |
| Kernhülle | Schutz vor Enzymen |
| ER | Stofftransport; Umwandlung von Proteinen |
| Golgi-Apparat | Setzt sich aus Dictyosomen zusammen, Speicherung von Proteinen; Vesikel für Stoffaustausch werden abgeschnürt |
| Zellsaft Vakuole | Großes Vesikel (mehrere kleine zusammen geschmolzen); Verdauungs- und Speicherorgan |
| Mitochondrien | “Kraftwerk der Zelle”, Energiewandler; Zellen mit hohem Energieverbrauch –> viele Mitochondrien |
| Chloroplasten | Enthalten Chlorophyll; Organell der Fotosynthese |
| Zellwand | Verleiht der Zelle Form und Stabilität; Stoffaustausch zwischen Zellen |
| Cytoskelett | Bestimmt Form der Zelle; Bewegt z.B. Chloroplasten |
| Centrosom | Vorstufe des Spindelapparats |
| Ribosom | Bildet Proteine |
| Plasmodesmen | Kanäle durch Zellwand, Verbindung zu Nachbarzellen |
| Zellmembran | Grenzt ab |
| Lipid | Dienen der Energiegewinnung |
| Flagelle / Geißel | Dienen der Fortbewegung – meist nur bei Einzellern |
| Mikrowillie | Oberflächenvergrößerung |
Prinzip der Kompartimentierung
Die Zellorganellen sind von Membranen umgeben. Diese grenzen die Organellen vom Cytoplasma ab. Sie stellen Reaktionsräume dar, in denen Stoffwechselprozesse unabhängig voneinander ablaufen können, ohne dass sie sich gegenseitig behindern.
Die Untergliederung der Zelle in Kompartimente, vergrößert die innere Oberfl+ä-är Zelle beträchtlich. Dies führt zu besserer Kommunikation zwischen den verschiedenen Kompartimenten
Cytoskelett
Aktinfilamente
- Ein Actinfilamente besteht aus zwei ineinander gewundenen Strängen aus Proteinen
- Kommt in allen Eukaryotischen Zellen vor
- Bestandteil des Cytoskelett
- Verwendung für Stabilisierung der äußeren Zellform, intrazellulären Transporten und zentraler Bestandteil des Kontraktionsapparates der Muskeln
- Funktion:
- Verankern Zenrosom während Mitose (nicht mit den Spindelfasern verwechseln (Mikrotubuli)
- Erhaltung der Zellgestallt
- Zellbeweglichkeit
- Funktion:
Intermediärfilamente
- Aus mehreren Proteinen die eine Röhre bilden
- Verschiedene Gruppen aus Proteinen
- Durchmesser bei etwa 10mm
- Dienen der mechanischen Stabilität, Signalübertragung der Zellen
Mikrotubuli
- Aus Proteinen, welche miteinander verbunden sind
- Röhrenförmig
- Hat ein + und ein – Ende
- Bei Plus, werden Proteine aufgebaut
- Bei Minus, werden sie abgebaut
- Durchmesser etwa 20-30mm
- Verleiht der Zelle Festigkeit und Form
- Dienen den Motorproteinen als Schiene durch die Zelle –> besondere Rolle bei der Zellbewegung
- Funktion:
- Chromosomenanordnung in Mitose
- Transport von Membranvesikeln
- Geißelschlag
- Funktion:
Motorprotein
- Vesikel können sich an Motorprotein anhängen
- Hängt an Mikrotubulus
Begriffe
- Dynamisches Gerüst
- nicht fest
- Beweglichkeit
- Innerer Rahmen
- Intermediärfilamente
- Struktur und Stütze
- Schienen Netz
- Motorproteine hängen an Mikrotubulus und leiten es durch die Zelle
- Krafterzeugender Apparat zu Fortbewegung
- Aktinfilamente
- Bewegung
- stellt Energie für Geißel und Cilien bereit
Aufbau der Biomembran
Die Membran ist die Grenze des Lebendigen, die Schranke, die eine lebende Zelle von ihrer leblosen Umgebung trennt. Sie ist ca. 8nm dick und verfügt wie alle biologische Membrane über selektive Permeabilität, d.h. sie erleichtert bestimmten Substanzen den Durchtritt und anderen wird er erschwert oder verweigert.
- die Fähigkeit der Zellen beim Stoffaustausch mit der Umgebung auszuwählen, ist eine grundlegende Eigenschaft des Lebendigen
Aufbau
Die Hauptbestandteile der Mebrane sind Lipide (Fett), in diesem Fall Phasphorlipide welche amphiphatisch sind, d.h sie besitzen einen hydrophilen und einen hydrophoben Bereich
Stofftransport durch die Membran
Biomembran sind selektiv permeabel, d.h. bestimmte gelöste Stoffe können sie passieren
Passiver Transport
Diffusion
- alle Moleküle besitzen eine kinetische Energie oder Wärmeenergie (Braunsche Molekularbewegung)
- Die Moleküle einer Flüssigkeit (oder eines Gases) haben das Bestreben, sich gleichmäßig über den gesamten Raum zu verteilen
- Es entsteht ein Fließgleichgewicht solange keine anderen Kräfte wirken, diffundiert eine Substanz stets von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration also entlang des Konzentrationsgefälles
- Dafür muss keine Arbeit verrichtet werden (Keine Energie)
- Osmose = Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran
- Plasmolyse = Wasser tritt aus der Zelle, genauer gesagt der Zellssaftvakuole aus, wenn außerhalb der Zelle eine Lösung höherer Konzentration vorhanden ist.
- Deplasmolyse= Liegt außerhalb der Zelle eine geringere Konzentration an gelösten Stoffen vor (=hypotonische Lösung), so dringt Wasser in die Zelle ein. Die Plasmamembran wird wieder gegen die Zellwand gedrückt
- Faktoren, die einen Einfluss auf Diffusion durch eine Membran haben:
- Dicke der Zellmembran => je dicker, desto geringer die Diffusionsgeschwindigkeit
- Durchmesser der Moleküle => je größer, desto geringer die Diffusionsgeschwindigkeit
- Temperatur => je höher, desto höher die Diffusionsgeschwindigkeit
Erleichterte Diffusion über ein Transport-Protein
Durch Kanalproteine
- Diffusion immer in Richtung des Konzentrationsgefälles
- Die Kanäle sind entweder ständig geöffnet oder steuerbar
Durch Carrier Proteine
Diese verändern durch Bindung des zu Transportierenden Stoffes ihre räumliche Struktur so, dass dabei der Stoff durch die Membran geschleust wird. Wird der Stoff auf der anderen Membranseite abgegeben, nimmt der Carrier wieder seine ursprüngliche räumliche Konformation ein.
Aktiver Transport
Ein gelöster Stoff wird entgegen des Konzentrationsgefälles transportiert. Diese Vorgänge kosten Energie. Diese stammt meist aus ATP, kann aber auch aus Redoxreaktionen kommen oder durch Lichtenergie (Fotosynthese) geliefert werden.
Primär aktiver Transport
Nur eine Teilchensorte wird transportiert
Beim Transport von z.B. Protonen wird eine zwischen den zwei Membranseiten Spannung aufgebaut. Indem die Zellen an der Membran eine Spannung aufbauen, speichern sie (im Protonengradient) Energie, die die Zelle für andere (Transport-)Aktivitäten nutzen kann.
Sekundär aktiver Transport
Mit dem zu transportierenden Teilchen wird ein anderes Molekül in die gleiche Richtung (Symport) oder in die entgegengesetzte Richtung (Antiport) transportiert. Die Energie hierzu steckt im Konzentrationsgradienten der durch einen primär aktiven Transport generiert wurde.
Makromoleküle passieren die Plasmamembran durch Endo- und Exocytose
Endocytose
Aufnahme von Subtratmolekülen oder Makromolekülen mit Hilfe von Vesikeln, die an der Plasmamembran entstehen.
- ein begrenzter Abschnitt der Plasmamembran senkt sich ein und bildet eine Mulde, die sich vertieft und von der Plasmamembran abschnürt.
- 3 Arten von Endocytose
- Phagocytose = Aufnahme von partikularem Material
- Pinocytose = Aufnahme von gelöstem Material
- Rezeptorvermittelte Endocytose
Exocytose
Abgabe von Makromolekülen durch Verschmelzung von Vesikeln mit der Zellmembran. Sie dient vielen sekretorischen Zellen zur Abgabe ihrer Produkte
Membranfluss
Auch innerhalb der Zellen werden Stoffe mithilfe von Vesikeln aufgenommen und abgegeben. Hier werden Substanzen zur Weiterverarbeitung oder auch Membranstücke von einem Organell transportiert, wodurch die Membranen immer erneuert werden.
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