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Zellbiologie

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- alle Lebewesen bestehen aus Zellen
- eine einzige Zelle kann Lebewesen darstellen Einzeller
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- Zellbestandteile und ihre Funktionen - Mitochondrien - Chloroplasten - Kompartimentierung - Endosymbiose - Biomembran - Diffusion/ Osmose - Außenmedium/ Innenmedium - Stofftransport

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ZELLBIOLOGIE allgemeine Infos: - alle Lebewesen bestehen aus Zellen - eine einzige Zelle kann Lebewesen darstellen Einzeller LD keine Unterscheidung in Gewebe und Organ mehrere Zellen Vielzeller (Metazoa) L> mehrere gleichartige Zellen bilden ein Gewebe mehrere Gewebe Organ Zellbestandteile und ihre Funktionen Grundbaustein des Lebens Chloroplasten →Photosynthese Vakuole→→→→→ Reaktionsraum → enthält Zellsaft Mitochondrium 11 diese Zelle führt alle mehrere Organe Pflanzenzelle ● C Lebensprozesse aus Speicher für Nährstoffe, Abbauprodukte, Abwehrstoffe gegen Fressfeinde volle Vakuole = Tugor druck Zellkern Steuerung aller Lebensvorgänge innerhalb der Zelle enthält Großteil der DNA →Ort der Zellatmung 4 GND wandeln aufgenommene Nahrung in Energie um Kraftwerke der Zelle = Organismus Zellwand -Zellmembran Lysosom Vakuole chloroplast -Dictyosom Cytosol -Ribosomen Zellen sind spezialisiert →führen nur bestimmte Aufgaben im organismus aus -raues ER Zellkern Nudeolus Kempore •Kernhülle -glattes ER -Mitochondrium_ - Lipidtropfen O Tierzelle Zellmembran Lysosom Abgrenzung der Zelle zum Außenmedium Stofftransport zu anderen Zellen sind semipermiabel / selektivpermiabel Verdauungsorganellen Enzyme: bauen Proteine, Makromoleküle, defekte Organellen + Mikroorganismen ab Ribosomen Proteinsynthese Zellwand →gibt PF Form, Stabilität → schützt Innenraum, → Stoffe können ausgetauscht werden besteht vor allem aus Cellulose Schnüren Vesikel ab → bildet Lipide → bildet die Kernhülle →raues ER- mit angelagerten Endoplasmatisches Reticulum (ER) Dictyosom (Golgi-Apparate) Ribosomen glattes ER- ohne angelagerte Ribosomen →Stapel von flacher Membran → begrenzte Reaktionsräume Proteine werden umgewandelt, sortiert und in Golgi-Vesikel verpackt →von dort zu anderen Organen befördert Zellorganellen mit zwei Membranen - Chloroplasten - Mitochondrien -Zellkem MITOCHONDRIEN Mitochondrium Innere Membran Äußere Membran Bau: DNA - Funktion: mit einer Membran - Endoplasmatisches Reticulum - Vakuole - Dictyosomen - Lysosomen Cristae Matrix. Intermembran- raum ohne Hemboran - Ribosomen - Cytoskellet Zellatmung Lo Dabei entsteht ATP (Energielieferant für Zelle) Vermehrung von M. + C. 14 Kraftwerke der Zelle Ø ca. 1,5 μm röhrenförmig, geknümmt oder kugelig Doppelmembran ↳ Innere Membran durch faltenförmige Enstilpungen stark vergrößert Cristale ·eng an Bau gebunden -an inneren Hembran + Matrix -Raum zwischen den Membranen: Kompartimentierung Zellatmung, dort befinden sich Enzyme für Zellatmung viel Platz...

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für membrangebundene Enzyme = viele Reaktionen finden gleichzeitig statt Funktion bei Zellatmung Teil für Zellmemboran erforderlichen Enzyme selbst produziert Synthese: -von kleinen, ringförmigen DNA-Holeklilen gesteuert -findet an Ribosomen statt anderer Teil in Ribosomen im Cytosal und dann eingeschleust Mitochondrien gehen stehts aus anderen Mitochondrien hervor benötigen Enzyme (deren Synthese wird von Zellkern gesteuert) isolierte Mitochondrien lassen sich nicht vermehren chloroplasten gehen ebenfalls aus anderen Chloroplasten hervor LD benötigen ebenfalls Enzyme Endosymbiontentheorie unterteilung einer Zelle in membranumschlossene Reaktionsräume membranumschlossene Reaktionsräume Kompartiment → Moleküle außerhalb des kompartiments werden von Molekülen innerhalb d. Kompartiments getrennt viele biochemische Reaktionen können gleichzeitig und unabhängig voneinander ablaufen (Fettsäureabbau in Mitochondrien oder Fettsäuresynthes im Cytoplasma) → Zelle = geordnetes System (unterteilung der Zelle in verschiedene Kompartimente, in denen spezifische Stoffwechselvorgänge ablaufen) befindet sich in Matrix vermehren sich nur innerhalb der Zelle CHLOROPLASTEN Matrix Thylakoid Grana Stärkcelcom Bau: Doppelmembran ↑↑↑ nur in pflanzenzellen Chlorophyl dienen der Fotosynthese bilden aus CO₂ + H₂O Kohlenhydrate grün gefärbt ernähren sich Linsenförmig Ø von 4 bis 8 pm - außere und innere Membran eng aneinander - Innere Membran umschließt die Matrix Matrix → zahlreiche flache Membransäckchen: Thylakoide 1 Teil: durchzieht Matrix: Matrixthylakoide selbst - 1 Zelle = bis zu 200 chloroplasten 2.Teil: Thylakoidstapel: Grana →Thylakoide entstehen durch Ausstülpung der inneren Membran + anschließende Abschnürung der Säckchen Funktion: Thylakoidmembran + Matrix Fotosynthese - Teil der erforderlichen Enzyme in chloroplast selbst hergestellt Synthese erfolgt wie beim Mitochondrium Anderer Teil im Cytosol und werden dann eingeschleust ↳große Oberfläche der Thylakoide ermöglicht Einbau von vielen Chlorophylmolekulen und membrangebundenen Enzymen, die an FS beteiligt sind innenraum der Thylakoide: Rolle bei FS chloroplast benötigt für die Photosynthese bestimmte Enzyme, deren Synthese der Zellkern steuert -sobald chloroplast außerhalb der zelle ist, werden die letzten Reserven der Enzyme verbraucht →→sobald diese leer, keine Fotosynthese mehr möglich Außerhalb der Zelle können nur wenige Stunden Fotosynthese betrieben werden: endosy Entstehung der Doppelmembran: - Prokaryoten sind von einer Membran - Aufnahme in die größere Zelle VORKOMMEN Zellkern Zellmembran Cytoplasma Mitochondrien Chloroplasten ER ymbiose Dictyosom Ribosomen Zellwand Vakuolen SYMBIOSE → enge Gemeinschaft verschiedener Arten, die für beide vorteilhaft ist ENDOSYMBIOSE → ein Partner lebt im Inneren des anderen und profitiert davon hydrophiler Kopf hydrophober Schwanz geben Membran der größeren Zelle stülpt sich über und um fließt den eintretenden Prokaryoten mit abschließender Abschnürung wird er in den Innenraum einverleibt verfügt über seine eigene Zellmembran, sowie über eine Membran, die er von der aufnehmenden Zelle erhalten hat. C₂H₂N Protocyte Tierzelle X aerobe Prokaryoten X O=P-O X biomembran Cholin Phosphat Glycerin X X xx X Fettsäuren Eukaryoten Pflanzenzelle X X X X X X en X wis X am photosynthese- betreibende Prokaryoten Membranen einer Zelle = Biomembran (→ Zellinnalt von Lebewesen ist umgrenzt von Zellmembran) setzt sich aus Proteinen, Kohlenhydraten und vor allem Lipide zusammen Lipidmolekül: wwww TAM hydrophiler + hydrophober Teil Entstehung von Tier- und Pflanzenzellen: - Prokaryot erfuhr durch wachsendes Nahrungsangebot eine Größenzunahme. Begrenzung der Erbsubstanz auf membranumschlossenes Kompartiment (zellkem) größer Zelle ernährt sich von kleineren Prokaryoten (→ aerobe + photosynthese betreibende Bakterien) ungesättigte Fettsäuren manche davon wurden nicht verdaut häufigsten Lipide in der Biomembran Im Wasser: hydrophiler Teil wasser zugewandt leben im inneren der größeren zelle weiter, vermehren sich + versorgen Wirtszelle mit zusätzlicher Energie hydrophober Teil: nur untereinander in Berührung Phospholipide → hydrophiler Kopf → hydrophober Schwanz Lo besteht aus 2 Fettsäuren mit Glycerinmolekul sind 2 Fettsäuren verbunden Knicks (Doppellbindung) → geringere Packungsdichte der Lipidmoleküle Zwischenmolekulare kräfte geringer (als bei gesättigten) je höher der Anteil der ungesättigten Fettsäuren in einem Lipid, desto geringer ist der Temperatur bereich, in dem er schmilzt ŏ Anordnung der Lipide im Wasser 1 einfache lipidschicht Zellinhalt ୪୫ag୪୪୯୪୪ Wasser Glykoprotein Das Flüssig- Mosaik - Modell 2 Lipid-Doppelschicht IN Funktion: Lipidmolekül Membranprotein ALALALMAINIA 1/1/1 periphere Hembranproteine MUNA Kohlenhydratbetten 3. Mizelle 30 chatestenin- molekul Wasser. Filamente des Cyboskeletts integrale Membranproteine 4. Liposom Wasser. selektiv permeabel (ermöglichen bzw verwehren bestimmten Substanzen den Durchtritt) Lo Stoff transport zwischen Umwelt und zelle wird kontrolliert Struktur der Biomembran: -Grundgerüst Lipide (Phospholipide). bilden Doppelschicht →→ hydrophoben Anteile liegen sich gegenüber → hydrophile Anteile weisen zum Cytosol Lipide bewegen sich frei innerhalb einer Schicht - Membran →→ besitzt flüssigkeitsähnliche Konsistenz - Lipid-Doppelschicht wasser Proteine eingelagert/ liegen auf ihr Musler (erinnern an Mosaik) zwei Hauptgruppen von Membranproteinen: 1 integrale Membranproteine 2 periphere Membranproteine Membranproteine /-lipide mit Kohlenhydrat ketten Glykoproteine /- lipide tief in Membran eingelagert nicht eingelagert mit Oberfläche verbunden Kanäle für bestimmte Substanzen bilden (z.B. für lonen) wirken als Rezeptorproteine, indem sie Signalstoffe (z.B. Hormone) binden und dadurch Nachricht in das Zell- oder Organellinnere übermitteln Zell-Zell- Erkennung ( fremde Zellen an deren spezifischen Oberflächen Struktur erkennen) DIFFUSION Brown'sche Molekularbewegung (ständige Bewegung der Teilchen von Gasen und Flüssigkeiten). Bewegung ist ungerichtet Teilchen stoßen ständig aneinander unzähligen zufälligen Bewegungen allmählichen Gleichverteilung der Teilchen Teilchen folgen immer dem Konzentrationsgefälle ↳ vom Ort hoher Teilchenkonzentration wandern sie zum Ort niedriger TK OSMOSE Durchlässigkeit PERMABILITÄT DER BIOMEMBRAN 1 DEFINITION OSMOSE Biomembranen sind für versch. Stoffe untersch. gut durchlässig: 1. Substanzen, die frei diffundieren können (0₂-/ №₂-/ CO₂- Moleküle, H₂0-Moleküle (begrenzles Maß → zusätzlich Aquaporine nötig! 2. Substanzen, für die BM Diffusionsbarriere darstellt ( große Molekule (Glucose, lonen,...) Blomemboran ist selektiv permeabel Konzentrationsausgleich →Diffusion durch eine selektiv permeable Membran frei passierbare Teilchen bewegen sich durch die selektiv permeable Membran in Richtung des Konzentrationsgefälles (hohe konz. → niedrige konz.) Konzentrationsunterschied ausgleichen nicht passierbare Teilchen können dem Bestreben, den konzu. auszugleichen nicht folgen, da Biomembran eine Diffusionsbarriere darstellt gelöster Stoff im Außenmilieu konzentrierter als innen hone kon an gel. Stoffen außen niedrige Konz an H₂0-Molekülen Jinnen LD niedr. Konz. an gel. Sloffen LD hohe Konz. an H₂0-Holek Volumenreduzierung hypertones Medium (Lösung die höhere Konzentration an gelösten Stoffen als die ver- gleichslösung hat. 2 gelößter Stoff ist außen und innen gleich konzentriert außen innen → Konz. von gel. Stoffen + H₂O- Molekülen gleich keine Volumenveränderung isotones Medium (Lösung, die die gleiche konzentration an gel. Stoffen wie Vergleichs- Lösung hat 3 gelöste Stoff ist im Außenmilieu verdünnter als innen niedr. Konz. an gel. Stoffen F hohe Konz. an H20-Molekülen außen Skizze: Volumenzunahme innen niedrige konz.an H₂O- Kolentlen ↓ none konz. an gel. Sloffen hypotones Medium (Lösung, die niedrigere Konzentration an gelösien Stoffen als die vergleichslösung hat.

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Kompartiments getrennt viele biochemische Reaktionen können gleichzeitig und unabhängig voneinander ablaufen (Fettsäureabbau in Mitochondrien oder Fettsäuresynthes im Cytoplasma) → Zelle = geordnetes System (unterteilung der Zelle in verschiedene Kompartimente, in denen spezifische Stoffwechselvorgänge ablaufen) befindet sich in Matrix vermehren sich nur innerhalb der Zelle CHLOROPLASTEN Matrix Thylakoid Grana Stärkcelcom Bau: Doppelmembran ↑↑↑ nur in pflanzenzellen Chlorophyl dienen der Fotosynthese bilden aus CO₂ + H₂O Kohlenhydrate grün gefärbt ernähren sich Linsenförmig Ø von 4 bis 8 pm - außere und innere Membran eng aneinander - Innere Membran umschließt die Matrix Matrix → zahlreiche flache Membransäckchen: Thylakoide 1 Teil: durchzieht Matrix: Matrixthylakoide selbst - 1 Zelle = bis zu 200 chloroplasten 2.Teil: Thylakoidstapel: Grana →Thylakoide entstehen durch Ausstülpung der inneren Membran + anschließende Abschnürung der Säckchen Funktion: Thylakoidmembran + Matrix Fotosynthese - Teil der erforderlichen Enzyme in chloroplast selbst hergestellt Synthese erfolgt wie beim Mitochondrium Anderer Teil im Cytosol und werden dann eingeschleust ↳große Oberfläche der Thylakoide ermöglicht Einbau von vielen Chlorophylmolekulen und membrangebundenen Enzymen, die an FS beteiligt sind innenraum der Thylakoide: Rolle bei FS chloroplast benötigt für die Photosynthese bestimmte Enzyme, deren Synthese der Zellkern steuert -sobald chloroplast außerhalb der zelle ist, werden die letzten Reserven der Enzyme verbraucht →→sobald diese leer, keine Fotosynthese mehr möglich Außerhalb der Zelle können nur wenige Stunden Fotosynthese betrieben werden: endosy Entstehung der Doppelmembran: - Prokaryoten sind von einer Membran - Aufnahme in die größere Zelle VORKOMMEN Zellkern Zellmembran Cytoplasma Mitochondrien Chloroplasten ER ymbiose Dictyosom Ribosomen Zellwand Vakuolen SYMBIOSE → enge Gemeinschaft verschiedener Arten, die für beide vorteilhaft ist ENDOSYMBIOSE → ein Partner lebt im Inneren des anderen und profitiert davon hydrophiler Kopf hydrophober Schwanz geben Membran der größeren Zelle stülpt sich über und um fließt den eintretenden Prokaryoten mit abschließender Abschnürung wird er in den Innenraum einverleibt verfügt über seine eigene Zellmembran, sowie über eine Membran, die er von der aufnehmenden Zelle erhalten hat. C₂H₂N Protocyte Tierzelle X aerobe Prokaryoten X O=P-O X biomembran Cholin Phosphat Glycerin X X xx X Fettsäuren Eukaryoten Pflanzenzelle X X X X X X en X wis X am photosynthese- betreibende Prokaryoten Membranen einer Zelle = Biomembran (→ Zellinnalt von Lebewesen ist umgrenzt von Zellmembran) setzt sich aus Proteinen, Kohlenhydraten und vor allem Lipide zusammen Lipidmolekül: wwww TAM hydrophiler + hydrophober Teil Entstehung von Tier- und Pflanzenzellen: - Prokaryot erfuhr durch wachsendes Nahrungsangebot eine Größenzunahme. Begrenzung der Erbsubstanz auf membranumschlossenes Kompartiment (zellkem) größer Zelle ernährt sich von kleineren Prokaryoten (→ aerobe + photosynthese betreibende Bakterien) ungesättigte Fettsäuren manche davon wurden nicht verdaut häufigsten Lipide in der Biomembran Im Wasser: hydrophiler Teil wasser zugewandt leben im inneren der größeren zelle weiter, vermehren sich + versorgen Wirtszelle mit zusätzlicher Energie hydrophober Teil: nur untereinander in Berührung Phospholipide → hydrophiler Kopf → hydrophober Schwanz Lo besteht aus 2 Fettsäuren mit Glycerinmolekul sind 2 Fettsäuren verbunden Knicks (Doppellbindung) → geringere Packungsdichte der Lipidmoleküle Zwischenmolekulare kräfte geringer (als bei gesättigten) je höher der Anteil der ungesättigten Fettsäuren in einem Lipid, desto geringer ist der Temperatur bereich, in dem er schmilzt ŏ Anordnung der Lipide im Wasser 1 einfache lipidschicht Zellinhalt ୪୫ag୪୪୯୪୪ Wasser Glykoprotein Das Flüssig- Mosaik - Modell 2 Lipid-Doppelschicht IN Funktion: Lipidmolekül Membranprotein ALALALMAINIA 1/1/1 periphere Hembranproteine MUNA Kohlenhydratbetten 3. Mizelle 30 chatestenin- molekul Wasser. Filamente des Cyboskeletts integrale Membranproteine 4. Liposom Wasser. selektiv permeabel (ermöglichen bzw verwehren bestimmten Substanzen den Durchtritt) Lo Stoff transport zwischen Umwelt und zelle wird kontrolliert Struktur der Biomembran: -Grundgerüst Lipide (Phospholipide). bilden Doppelschicht →→ hydrophoben Anteile liegen sich gegenüber → hydrophile Anteile weisen zum Cytosol Lipide bewegen sich frei innerhalb einer Schicht - Membran →→ besitzt flüssigkeitsähnliche Konsistenz - Lipid-Doppelschicht wasser Proteine eingelagert/ liegen auf ihr Musler (erinnern an Mosaik) zwei Hauptgruppen von Membranproteinen: 1 integrale Membranproteine 2 periphere Membranproteine Membranproteine /-lipide mit Kohlenhydrat ketten Glykoproteine /- lipide tief in Membran eingelagert nicht eingelagert mit Oberfläche verbunden Kanäle für bestimmte Substanzen bilden (z.B. für lonen) wirken als Rezeptorproteine, indem sie Signalstoffe (z.B. Hormone) binden und dadurch Nachricht in das Zell- oder Organellinnere übermitteln Zell-Zell- Erkennung ( fremde Zellen an deren spezifischen Oberflächen Struktur erkennen) DIFFUSION Brown'sche Molekularbewegung (ständige Bewegung der Teilchen von Gasen und Flüssigkeiten). Bewegung ist ungerichtet Teilchen stoßen ständig aneinander unzähligen zufälligen Bewegungen allmählichen Gleichverteilung der Teilchen Teilchen folgen immer dem Konzentrationsgefälle ↳ vom Ort hoher Teilchenkonzentration wandern sie zum Ort niedriger TK OSMOSE Durchlässigkeit PERMABILITÄT DER BIOMEMBRAN 1 DEFINITION OSMOSE Biomembranen sind für versch. Stoffe untersch. gut durchlässig: 1. Substanzen, die frei diffundieren können (0₂-/ №₂-/ CO₂- Moleküle, H₂0-Moleküle (begrenzles Maß → zusätzlich Aquaporine nötig! 2. Substanzen, für die BM Diffusionsbarriere darstellt ( große Molekule (Glucose, lonen,...) Blomemboran ist selektiv permeabel Konzentrationsausgleich →Diffusion durch eine selektiv permeable Membran frei passierbare Teilchen bewegen sich durch die selektiv permeable Membran in Richtung des Konzentrationsgefälles (hohe konz. → niedrige konz.) Konzentrationsunterschied ausgleichen nicht passierbare Teilchen können dem Bestreben, den konzu. auszugleichen nicht folgen, da Biomembran eine Diffusionsbarriere darstellt gelöster Stoff im Außenmilieu konzentrierter als innen hone kon an gel. Stoffen außen niedrige Konz an H₂0-Molekülen Jinnen LD niedr. Konz. an gel. Sloffen LD hohe Konz. an H₂0-Holek Volumenreduzierung hypertones Medium (Lösung die höhere Konzentration an gelösten Stoffen als die ver- gleichslösung hat. 2 gelößter Stoff ist außen und innen gleich konzentriert außen innen → Konz. von gel. Stoffen + H₂O- Molekülen gleich keine Volumenveränderung isotones Medium (Lösung, die die gleiche konzentration an gel. Stoffen wie Vergleichs- Lösung hat 3 gelöste Stoff ist im Außenmilieu verdünnter als innen niedr. Konz. an gel. Stoffen F hohe Konz. an H20-Molekülen außen Skizze: Volumenzunahme innen niedrige konz.an H₂O- Kolentlen ↓ none konz. an gel. Sloffen hypotones Medium (Lösung, die niedrigere Konzentration an gelösien Stoffen als die vergleichslösung hat.