Biologie: Grundlage und Zellbiologie

Man unterscheidet positive und negative elektrische Ladungen. Körper mit gleichartigen Ladungen stossen sich ab, entgegengesetzt geladene ziehen sich an.

Leben lässt sich nicht definieren. Typische Lebewesen sind aus Zellen aufgebaut und unterscheiden sich von unbelebten Systemen durch bestimmte Fähigkeiten.

Lebewesen (Organismen) unterscheiden sich von unbelebten Systemen durch vier Kennzeichen: Stoffwechsel, Reaktionsvermögen, Wachstum und Differenzierung, Fortpflanzung. Sie können Einzeller oder Vielzeller sein. Ihre Leistungen beruhen auf dem geregelten Zusammenwirken der Organellen bzw. Organe.

Leukoplasten sind farblose Plastiden (leukos, gr: weiss), die aus Traubenzucker Stärke aufbauen und speichern. Sie kommen v. a. in Speicherorganen (Knollen, Wurzeln) und Samen vor.

Mit dem Lichtmikroskop können dünne, lichtdurchlässige Objekte mit bis zu 2‘000facher Vergrösserung betrachtet werden. Die maximale Auflösung beträgt etwa 300 nm. Die Beobachtung lebender Objekt ist möglich.

Lichtreaktionen sind die lichtabhängigen Reaktionen der Fotosynthese. Sie finden am Chlorophyll in den Grana der Chloroplasten statt und umfassen die Spaltung des Wassers in Sauerstoff (wird als O₂ abgegeben) und Wasserstoff (wird an einen Träger gebunden) sowie die Bildung von ATP aus ADP + P.

Die lichtunabhängigen Reaktionen (Dunkelreaktionen) der Fotosynthese benötigen kein Licht. Sie laufen im Stroma der Chloroplasten ab. Kohlendioxid und Wasserstoff aus den Lichtreaktionen werden mit Energie von ATP (aus Lichtreaktionen) zu Traubenzucker und Wasser verarbeitet.

Lignin oder Holzstoff (lignum, lat.: Holz) wird nach Abschluss des Wachstums zur Erhöhung der Festigkeit in die Zellwände von verholzenden Pflanzenteilen eingelagert. Dabei stirbt der Protoplast häufig ab.

Lipide sind lipophile, wasserunlösliche Stoffe wie Fette und Öle (lipos, gr.: Fett). Lipide sind Hauptbestandteil der Biomembran.

Lipophil nennt man fettliebende (lipos, gr.: Fett, philos, gr.: Freund) Stoffe wie Fette und Öle. Sie lösen sich in lipophilen Lösemitteln wie Benzin gut und in hydrophilen wie Wasser schlecht oder gar nicht.

Ein Stoff löst sich in einem bestimmten Lösemittel, wenn sich seine Teilchen zwischen den Teilchen des Lösemittels verteilen können.

Die Löslichkeit ist die Masse eines Stoffes, die von 100 g des Lösemittels bei einer bestimmten Temperatur maximal gelöst wird. Sie nimmt bei den meisten Feststoffen mit steigender Temperatur zu, bei Gasen ab.

Homogene Gemische fester, flüssiger oder gasförmiger Stoffe in einem flüssigen Lösemittel. Ihre Eigenschaften sind von der Zusammensetzung abhängig. Diese kann durch Konzentrationsangaben ausgedrückt werden.

Luft ist ein Gasgemisch. 1 m³ (= 1000 l) trockener Luft enthält etwa 781 L Stickstoff, 209 l Sauerstoff. 9 l Edelgase und 3 dl Kohlendioxid.

Lysosomen sind Vesikel, die Verdauungsenzyme enthalten (lysis, gr.: Auflösung). Sie werden vom Golgi-Apparat gebildet und dienen zur Zerlegung körperfremder Stoffe in Nahrungsvakuolen und zur Entsorgung bzw. Recyclierung überzähliger Zellbestandteile oder Zellen.

Als makromolekular bezeichnet man Stoffe, die aus Makromolekülen bestehen, z.B. die meisten Kunststoffe, die Eiweisse, die Nucleinsäuren und viele Kohlenhydrate. Sie sind bei NB fest, meist schlecht oder gar nicht wasserlöslich und hitzeempfindlich.

Makromoleküle sind sehr grosse Moleküle (makro, gr.: gross), die durch die Verknüpfung vieler kleiner Moleküle zu langen, verzweigten oder unverzweigten Ketten entstehen.

Die Meiose ist eine zweifache Kernteilung, bei der die Chromosomenzahl halbiert wird (Reduktionsteilung). Aus einem diploiden Kern entstehen durch zwei Teilungen vier genetisch verschiedene haploide Tochterkerne. Die Meiose findet meist bei der Gametenbildung statt.

Die Membran (Biomembran) besteht aus einer Lipid-Doppelschicht und Eiweissen, die nach dem Flüssig-Mosaik-Modell schwimmend in die flüssige Lipid-Doppelschicht eingelagert sind. Die Membran ist selektiv permeabel und kann ihre Durchlässigkeit ändern. Membranen grenzen Zellen und Reaktionsräume ab, ermöglichen und regulieren den Stoff und Informationsaustausch, vergrössern die Oberfläche und können auf Reize reagieren.

Die Doppelschicht der Membranlipide bildet die Grundstruktur der Membran. Ihre Moleküle besitzen einen hydrophilen Kopf und einen lipophilen Doppelschwanz.

Die Membranproteine sind schwimmend in die Lipiddoppelschicht eingebaut. Sie dienen u. a. als Enzyme und als Rezeptoren und sind als Carrier oder als Tunnelproteine am Stofftransport durch die Membran beteiligt.

Das Membransystem des Cytoplasmas umfasst die nicht-plasmatischen Kompartimente der Zelle: ER, Golgi-Apparat, Vesikel und Vakuolen.

Für den Stofftransport durch die Membran gibt es drei Wege:

• Einfache Diffusion kleiner und lipophiler Teilchen durch die Lipidschicht
• Erleichterte Diffusion (hydrophiler) Teilchen durch Eiweisstunnel
• Selektiver, z. T. aktiver Transport bestimmter Teilchen durch Carrier

Die Metaphase ist die zweite Phase der Mitose. Die Centromere der Chromosomen werden mit dem Spindelapparat verbunden und in die Mitte der Zelle (Äquatorialebene) gezogen (meta, gr.: inmitten).

Mikrofilamente sind feine Stäbchen aus dem Eiweiss Actin. Sie sind Bestandteil des Cytoskeletts und ermöglichen im Zusammenspiel mit dem Myosin die Bewegung der Muskeln.

Die meisten biologischen Objekte müssen für die mikroskopische Betrachtung geschnitten und gefärbt werden. Durch Einbetten in ein Harz entstehen haltbare Dauerpräparate.

Mikroskope (mikros, gr.: klein, skopein, gr.: betrachten) sind Geräte zur vergrösserten Betrachtung kleiner Objekte. Das Lichtmikroskop arbeitet mit Licht, das Elektronenmikroskop mit Elektronenstrahlen.

Mikrotubuli sind feine im EM sichtbare Röhrchen (⌀ 25 nm) mit einer Wand aus dem Eiweiss Tubulin. Sie sind Elemente des Cytoskeletts und dienen als Stützelemente und als Schienen für die Bewegung von Zellbestandteilen.

Milchsäurebakterien produzieren durch Milchsäuregärung dauernd Milchsäure und scheiden diese aus. Sie werden zur Herstellung von Joghurt u. Ä. genutzt.

Die Milchsäuregärung ist eine anaerobe Dissimilation, die Traubenzucker in Milchsäure umwandelt. Sie kann z.B. in Muskelzellen bei Sauerstoffmangel für kurze Zeit stattfinden. Die ATP-Ausbeute ist sehr bescheiden.

Mitochondrien sind ovale Organellen mit einer Länge von 0.5-2 μm. Sie sind durch eine Hülle aus zwei Membranen abgegrenzt, enthalten Plasma, DNA und Ribosomen und vermehren sich durch Teilung. Ihre innere Oberfläche ist durch Einstülpungen der inneren Hüllmembran vergrössert und trägt die Enzyme für die Zellatmung. Mitochondrien produzieren ATP.

Die Mitose (mitos, gr.: Faden) ist eine Kernteilung, bei der sich ein Kern in zwei identische Tochterkerne teilt. Das in der Interphase verdoppelte Erbgut wird so auf zwei Tochterkerne verteilt, dass diese identisch sind. Die Zahl der Chromosomen bleibt unverändert. Jedes Chromosom besteht zu Beginn der Mitose aus zwei Chromatiden, danach nur aus einem. Im Ablauf folgen sich vier Phasen: Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase.

Die Mittellamelle ist die erste Schicht der Trennwand, die sich bei der Zellteilung zwischen den Tochterzellen bildet. Sie entsteht bei der Vereinigung von Golgi-Vesikeln zur Zellwandplatte aus dem Inhalt der Vesikel.

Ein Modell ist ein Objekt oder eine Darstellung zur Veranschaulichung von komplexen Zusammenhängen, Theorien oder Funktionen.