03411 1. Biologische Grundlagen 1.1 Die Zelle

prokaryote Zelle (Bsp. Zellen der Bakterien)

kein Zellkern

Zellkern

Enthält genetische Informationen

Ist von einer inneren und äußeren Membran mit Poren umschlossen.  Durch die Membran werden Stoffe vom Zellkern ins Cytoplasma und zurück transportiert. 

Cytoplasma

Enthält eine Reihe von Organellen:

- Mitochondrien (für Energiehaushalt zuständig) - endoplasmatische Retikulum (in ihm werden Proteine synthetisiert) - Golgi-Apparat (Modifizierung und Reifung der Proteine sowie deren Transport)

Zellplasma Membra

Umschließt gesamte Zelle

Enthält Proteine, die als Transportkanäle dienen, und Strukturproteine, die für Stabilität sorgen.    - Rezeptormoleküle: Nehmen SIgnale auf oder geben sie weiter - Proteine mit enzymatischer Wirkung: Katalysator für chemische Prozesse im Inneren der Zelle, werden durch äußere Reize angeregt

Proteine

aus Aminosäuren zusammengesetzte Moleküle

Spezialisierte Zellen

-Bei Lebewesen, die wie der Mensch aus einer Vielzahl von Zellen bestehen, spezialisieren sich die  Zellen und übernehmen jeweils bestimmte Funktionen.

- Anzahl Zellen Mensch: 6·10^13

- Muskelzellen, Nervenzellen, Sinneszellen, Knochenzellen, usw. 

Organismus als offenes System

- Organismus - ist ein lebendiger Körper, der thermodynamisch gesehen, als ein  offenes System zu verstehen ist.  

- System muss aktiv für eine Ungleichverteilung von Masse und Energie sorgen, damit seine Komponenten sich nicht in kürzester Zeit auflösen und sich gleichmäßig im Raum verteilen (Dissipation).   -> Dies entspricht der Tendenz zum thermodynamischen Gleichgewicht.   

 - Organismus muss energiereiche Substrate aus der Umgebung aufnehmen (Fette,  Kohlenhydrate, Proteine), um aktiv Energiegradienten gegen die Tendenz zur „Unordnung“ (Entropie) aufzubauen.  

 - Beispiele für Energiegradienten: Blutdruck, Kaliumanreicherung in der Nervenzelle

ATP

Adenosintriphosphat

ATP ist der universelle und unmittelbar verfügbare Energieträger in jeder Zelle und gleichzeitig ein wichtiger Regulator energieliefernder Prozesse.

Negentropie

Kurzbezeichnung für negative Entropie

Leben ist also, unter anderem, ein Prozess...

der gegen die Gleichverteilung von Energie gerichtet ist und damit in aktiver Energiegewinnung zur Herstellung und Aufrechterhaltung von Energiegradienten besteht (Negentropie).

System gemäß Bischof, 1995

Ein System ist „ein konkreter Ausschnitt aus der physischen Realität, in dem Interaktionen stattfinden, also Prozesse ablaufen“ (Bischof, 1995)

Homöostase

Inneres Gleichgewicht

Lebendiges kybernetisches System

- Organismen und damit auch Menschen sind lebendige kybernetische Systeme.  

- Müssen inneres Gleichgewicht (Homöostase) gegenüber zahlreichen Einwirkungen aus der Systemumgebung („Außenwelt“) mit Hilfe von zahlreichen Regelungen („Regelkreise“ aus Soll- und Ist-Werten) aufrecht erhalten.  

 - Ziel dieser Regelung: (Wieder-)Herstellung und Aufrechterhaltung eines  stabilen Organismus-Umwelt-Verhältnisses, der Anpassung an die Umwelt (äußeres Gleichgewicht)