Zellbiologie 1 / BI 501

• Zellwand - Umschliesst die Zelle, gibt ihr Form und Festigkeit und verhindert übermässige Wasseraufnahme

• Zellkern  - Enthälft Erbinformationen (DNS) und steuert die Entwicklung und Aktivitäten der Zelle. 

• Tüpfel - Kleine Kanäle zwischen benachbarten Zellen. Ermöglichen den Austausch von Stoffen und Informationen

• Zellmembran - Grenzt das Zellplasma ab, regelt den Stoffaustausch und ermöglicht die Kommunikation zwischen den Zellen

• Zellplasma - auch Cytoplasma genannt = Zellflüssigkeit, die den Transport von Stoffen ermöglicht

• Mitochondrien - Sind die Kraftwerke der Zelle, durch das Verarbeiten von energetischen Stoffen setzen sie Energie frei und tragen Enzyme für die Zellatmung.

• Chloroplasten - Ist der Ort (das Organell) für die Fotosynthese. Mithilfe des Blattfarbstoffes Chlorophyll wird Lichtenergie absorbiert, die zur Synthese (Herstellung) von Kohlenhydraten genutzt wird. Fotosynthese = Aus Wasser und Kohlenstoffdioxid Glucose und Sauerstoff herstellen. Fotosynthese = mithilfe von Licht etwas zusammensetzen.

• Vakuole  - Ist eine Zellorganelle, die mit Zellsaft gefüllt ist und von einer Membran (=Tonoplast) umgeben ist. Sie dient als Lager von Speicher- und Abfallstoffen.

• Golgi Apparat - Sortieren und lagern die hauptsächlich vom ER angelieferten Stoffe und verschicken sie in neuer Kombination. Der Golgi-Apparat besteht aus einem Stapel von untereinander verbundenen, tellerförmig gebogenen Membranräumen (Zisternen), die auch als Dictyosomen bezeichnet werden.

• Endoplasmatisches Retikulum - das ER (gibt glattes und raues ER) baut Stoffe ab und um. Zusätzlich übernimmt es den Transport der Stoffe in der Zelle. Die Hauptaufgabe des ER ist es, Signale innerhalb des Organismus zu übertragen.

Das Atom besteht auch  positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen. In der Hülle befinden sich negativ geladene Elektronen.

Es gibt gleich viele Protonen wie Elektronen im Atom.

Molekulare Verbindungen sind Stoffe (Nichtmetall-Atome), die aus Molekülen aufgebaut sind und sich miteinander verknüpfen. Sie geben mit den Molekül Formeln (H2O) darüber Auskunft, welche und wieviele Teilchen miteinander verbunden sind.

z.B. Wasser (H2O) besteht laut der Formel aus 2 Wasserstoff-Atome (H) und einem Sauerstoff Atom O. Oder CO2 besteht aus 2 Stauerstoffatomen und 1 Kohlenstoff Atom.

Moleküle die aus sehr grossen Molekülen aufgebaut sind und aus einheitlichen Bausteinen zusammengesetzt sind. z.B. miteinander verbundene Zucker-Moleküle, Proteine, Lipide oder Nucleinsäuren.

Wenn Atome Elektronen abgeben oder zusätzliche Elektronen aufnehmen entstehen geladene Teilchen = Ionen.

Metall-Atome geben Elektronen ab und werden zu positiv geladenen Ionen.

Nichtmetall-Atome nehmen Elektronen auf und werden zu negativ geladenen Ionen.

Im festen Zustand bilden positiv und negativ geladene Ionen in einem bestimmten Zahlenverhältnis Kristallgitter. Man bezeichnet alle Stoffe die aus Ionen bestehen Salze. 

Das Wasser in den Pflanzen ist kein Reinstoff, sondern eine Lösung. Wässrige Lösungen unterscheiden sich in ihren Eigenschaften vom Wasser, der Gefrierpunkt ist tiefer als beim reinen Wasser. Da sich in den Organismen Salzlösungen befinden, gefrieren Lebewesen bei 0°C noch nicht.

Kohlenhydrate bestehen aus Einfach-, Doppel-, und Vielfachzucker und dienen als Energiespender in Form von Glucose/Fructose die verbrannt wird in den Mitochondrien. Auch dienen sie als Reservestoffe in Form von Stärke (Speicherform von Glucose) und Glykogen (Speicherform von Glucose). 

Bei der pflanzlichen Zelle dienen Kohlenhydrate noch als Baustoff für die Zellwände in Form von Cellulose.

Lipide sind Bestandteile der Biomembran, eine wichtige Funktion ist daher die Abgrenzung innerhalb und um die Zelle.

Die bekannteste Gruppe der Lipide sind Fette. Sie dienen als Betriebsstoff also zur Energiegewinnung und auch als Reservestoffe (Speicherform von höchstem Energiegehalt auf kleinstem Volumen - 1g Fett = doppelt soviel Energie als 1g Kohlenhydrate)

Nucleinsäuren bestehen aus Nucleotiden und dienen als Informationsspeicher (DNA im Zellkern) und als Informationsüberträger (RNA im Zellkern und Cytoplasma). Sie spielen somit bei der Vererbung und der Proteinherstellung eine wichtige Rolle. 

Info nebenbei (wegen Proteinherstellung) - Proteinbiosynthese = das Ablesen von Informationen (mRNA ) und daraus die Bildung von Proteinen.

Proteine bestehen aus verschiedenen Aminosäuren. Sie dienen als Baustoffe und geben uns Struktur. Sie sind entahlten in Knochen, Knorpel, Haut und Nägel. Viele Proteine sind jedoch Enzyme. Das sind Stoffe, die den Ablauf chemischer Reaktionen im Körper überhaupt ermöglichen. Auch dienen Proteine als Abwehrstoff (Antikörper im Blut)

Ein Verbund aus gleichartigen Zellen, in denen sich Zellorganellen befinden.

Procyte

(die Lebewesen werden Prokaryoten genannt = Bakterien)

Das ist eine Zelle, die einen Zellkern besitzt (pflanzliche, tierische Zelle) - die Lebewesen werden Eukaryoten genannt.

Das Kernplasma einer Zelle enthält feine Fäden, die wegen ihrer Färbbarkeit als Chromatinfasern bezeichnet werden (griech. Chroma = Farbe). Sie bestehen aus DNA und Proteinen.

Wenn sich die Zelle teilt, verkürzen und verdicken sich die Chromatinfasern durch mehrfache Spiralisierung zu gut sichtbaren Gebilden, die dann Chromosome genannt werden.

Das endoplasmatische Reticulum („Endo“ bedeutet so viel wie „innen“. „Plasmatisch“ weist auf das Zellplasma, hin. Das Wort „Retikulum“ ist lateinisch und bedeutet „Netz“) ist somit ein im Cytoplasma liegendes Röhrensystem. Es baut stoffe auf, ab und um. Zusätzlich übernimmt es den Transport der Stoffe in der Zelle. Das ER unterscheidet man in das raue (rER) und das glatte Reticulum (gER). 

Das raue ER ist eine wichtige Proteinfabrik. An der Aussenseite des rER befinden sich winzige Kügelchen = Ribosome. An diesen Ribosomen werden Aminosäuren zu Proteinen verknüpft. Im Inneren des ER werden sie zu Vesikel abgepackt. Vesikel sind kleine Bläschen zum Transport oder zur Speicherung von Stoffen.

Das glatte ER trägt viele Enzyme, die ganz versch. Reaktionen ermöglichen. Es ist zuständig für die Herstellung von Membranlipiden, diese werden in Vesikeln zu den Dictyosomen geschickt. Das gER ist auch wichtig für den Kohlenhydratstoffwechsel, für die Entgiftung der Zelle (Leberzelle) und für die Speicherung von Calcium-Ionen (Muskelzellen)

Die Phospholipide setzen sich aus einem hydrophilen (wasserliebenden) Kopf und einem lipophilen (fettliebender) Schwanz zusammen.

Adenosintriphosphat (engl. adenosine triphosphate) ist ein Molekül, das in allen Zellen eines Lebewesens vorkommt. Dort stellt es für sämtliche Vorgänge Energie zur Verfügung. 

Adenosintriphosphat, kurz ATP, ist ein chemisches Molekül, das in jeder Zelle eines Lebewesens Energie bereitstellt. Mit dieser Energie werden alle Arbeitsprozesse wie Fortbewegung oder Stofftransport ermöglicht.

• Stützt die Zelle und stabilisert ihre innere Struktur

• Ermöglicht Formänderungen (vorallem bei tierischen Zellen, dort bestimmt das Cytoskelett sogar die äussere Form)

• Dient der Fortbewegung einzelner Organellen oder ganzer Zellen

• Motorproteine können sich auf dem Cytoskelett bewegen und Vesikel transportieren

Kuuler Video für die Veranschaulichung von Cytoskelett bzw. Mikrotubuli und Motorproteine - hier

Autotrophie meint die Selbstversorgung, also den Aufbau der eigenen Nährstoffe aus anorganischen Stoffen durch Fotosynthese (also bei den Pflanzen) und Heterotrophie bedeutet, dass organische Stoffe mit der Nahrung aufgenommen werden müssen (bei Tieren, Pilzen und vielen Bakterien).

Das Ziel der Zellatmung ist es, Energie, die in Kohlenhydraten und Fetten gespeichert ist, umzuwandeln in eine Form die für die Zelle rasch und universell einsetzbar ist.

In der Zellatmung werden Verbindungen wie Zucker (Glucose) mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut. Die dabei freigesetzte Energie wird für den Aufbau von ATP aus ADP + P genutzt.

Formel:

Glucose (C6 H12 O6) + Sauerstoff (O2) ----> Kohlenstoffdioxid (CO2) + Wasser (H20)

- Haben Ribosome (in ganzer Zelle frei verteilt)

- Haben starre Zellwand und Zellmembran

- Haben keinen Zellkern dafür eine Kernregion in der sich DNA befindet

- Weitere DNA kann sich in den ringförmigen Plasmiden befinden.

- Die Enzyme für die Zellatmung befinden sich in der eingestülpten Membran

(Nebeninfo: Plasmide sind wichtig für den Austausch von Erbgut, bei Antibiotikaresistenzen oder in der Gentechnik)

Endcytose = die Aufnahme von zellfremden Material in die Zelle (Aufnahme von festen Stoffen = Phagocytose) - endos gr. innen

Exocytose = Ausschleusen von Stoffen aus der Zelle - exo gr. aussen

Durch Endocytose nehmen Zellen ohne Zellwand körperfremde Stoffe in eine Vakuole auf. Nahrungsteilchen werden durch Umfliessen in eine Nahrungsvakuole aufgenommen. Lysosomen bringen Verdauungsenzyme vom Golgi Apparat zur Nahrungsvakuole. Deren Inhalt wird zerlegt (verdaut) und die kleinen Moleküle werden ins Cytoplasma aufgenommen.

Die brauchbaren Stoffe wie Glucose, Lipide etc. bleiben in der Zelle. Unverdaubares bleibt in der Vakuole und wird durch Exocytose ausgeschieden.

1. Einfache Diffusion (durch die Phospholipidschicht) - Bewegung spontan (Eigenbewegung)

Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Harnstoff, kleine Alkoholmoleküle, Steroide und Fettsäuren (Stoffaustausch in der Lunge gsechieht über Diffusion)

2. Erleichterte Diffusion (mit Tunnelproteinen aber auch Carrier) - Transport in Richtung niedrigere Konzentration

hydrophile Moleküle wie Wasser, Aminosäuren, Glucose, Ionen

3. Aktiver Transport mithilfe von Carriern (Transportproteinen) - Transport in Richtung höhere Konzentration - braucht Energie (ATP)

Energie verbrauchende Transporte nennt man aktive Transporte - ansonsten passive Transporte (wenn keine Energie verbraucht wird)

https://studyflix.de/biologie/semipermeable-membran-2044

Bei der Fotosynthese stellen die Chloroplasten aus Kohlenstoffdioxid und Wasser - Glucose und Sauerstoff her. Die nötige Energie wird mithilfe des Chlorophylls dem Licht entnohmen.

Kohlenstoffdioxid (CO2)  + Wasser (H2O) plus Lichtenergie/Chlorophyll = Glucose (C6 H12 O6) + Sauerstoff (O2)