Bio: Grundlagen und Zellbiologie

Dunkelreaktionen sind die lichtunabhängigen Reaktionen der Fotosynthese. 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.

Edukte sind die Stoffe, die sich bei einer chemischen Reaktion in Produkte umwandeln.

Die Einfachzucker sind die einfachsten Kohlenhydrate. Ihre Moleküle sind die kleinsten Bausteine der Vielfachzucker, z. B. - Traubenzucker.

Einzeller sind Lebewesen, die aus einer einzigen Zelle bestehen. Sie pflanzen sich durch Teilung fort und kennen darum keinen Alterstod. Es gibt autotrophe und heterotrophe Arten.

Eiweiße (Proteine und Peptide) üben im Organismus unzählige Funktionen aus: Sie sind Baustoffe des Plasmas, wirken als Enzyme, transportieren Teilchen, stützen die Zelle, ermöglichen Bewegungen und sind an der Abwehr beteiligt.

Die Makromoleküle der Eiweiße sind unverzweigte Ketten aus 20 verschiedenen Arten von - Aminosäuren. Jedes Eiweiß hat eine bestimmte Primärstruktur mit einer charakteristischen Abfolge (Sequenz) der Aminosäuren. Unter natürlichen Bedingungen hat jedes Eiweiß-Molekül auch eine bestimmte Gestalt (Raumstruktur).

Der Aufbau von Eiweißen aus Aminosäuren findet an den Ribosomen mit Hilfe der Boten-RNS (mRNA) statt.

Die Eizelle ist der große, unbewegliche weibliche Gamet, der bei der geschlechtlichen Fortpflanzung mit dem männlichen Gameten (Spermium) zur Zygote verschmilzt.

Elektrolyte sind Stoffe, deren wässrige Lösungen den Strom leiten, weil sie Ionen enthalten, z. B. Salze.

Elektronenmikroskope (TEM und REM) arbeiten mit Elektronenstrahlen, die viel kürzere Wel- lenlängen haben als das sichtbare Licht. Die Elektronenstrahlen werden durch Magnetfelder gelenkt und gesammelt und auf einem Leuchtschirm sichtbar gemacht. Biologische Objekt müssen zur Betrachtung entwässert und z. B. durch Bedampfen mit Metallen präpariert werden. Die Beobachtung lebender Objekte ist darum im EM nicht möglich.

Durch Endocytose (endon, gr.: innen) nehmen Zellen ohne Zellwand körperfremde Stoffe in eine Vakuole auf. Das Material wird vom Cytoplasma umflossen und durch ein Stück Zellmembran in eine - Vakuole eingeschlossen. Es bleibt dabei außerhalb des Plasmas.

Das endoplasmatische Reticulum (endos, gr.: innen, reticulum, gr.: Netzchen) ist ein System von Kanälen und sackartigen Hohlräumen, die durch eine Membran begrenzt sind. Es durchzieht das ganze Cytoplasma und ändert seine Gestalt ständig. Das ER stellt Stoffe her und gibt diese in Vesikein ab.

- raues ER: das raue ER trägt die Ribosomen, an denen Aminosäuren zu Eiweißen verknüpft werden. Es produziert vor allem Membranproteine, die Enzyme der - Lysosomen und Eiweiße für den Export. - glattesER: das glatte ER produziert die - Membranlipide und trägt Enzyme für die Herstellung und den

Abbau von Kohlenhydraten.

Bei endothermen (endon, gr.: innen) Vorgängen muss Energie zugeführt werden, weil die Produkte energiereicher sind als die Edukte.

Als Energie bezeichnet man die Fähigkeit eines Systems oder eines Stoffes, Arbeit zu verrichten. Verschiedene Energieformen wie Wärme, Licht, chemische, elektrische oder mechanische Energie können ineinander umgewandelt werden.

Zur Übertragung der Energie von exo- auf endotherme Vorgänge dient das - ATP.

Lebewesen brauchen laufend Energie für Bewegungen, Transportvorgänge und für die endothermen chemischen Reaktionen ihres Stoffwechsels. Sie beziehen diese Energie entweder durch Fotosynthese aus dem Licht oder aus energiereicher Nahrung.

Die Enzymaktivität zeigt sich in der Zahl der Substrat-Moleküle, die ein Enzym in einer Sekunde umsetzt (Wechselzahl). Sie wird von der Temperatur sowie von Aktivatoren oder Hemmstoffen beeinflusst. Häufig wird sie durch das Substrat erhöht und durch das Produkt vermindert.

Enzyme sind Eiweiße, die eine bestimmte biochemische Reaktion katalysieren. Sie senken die aufzuwendende Aktivierungsenergie so stark, dass die Reaktion bei Körpertemperatur abläuft.

Enzyme werden wie alle Eiweiße an den Ribosomen durch die Verknüpfung von Aminosäuren in der von der mRNA diktierten Reihenfolge hergestellt. Die Synthese eines Enzyms wird vom Kern durch die Bildung der entsprechenden - mRNA in Gang gesetzt, sobald das Enzym in der Zelle gebraucht wird. Der Kern regelt den Zellstoffwechsel über die Enzymsynthese.

Das Substrat-Molekül wird an die aktive Stelle des Enzyms gebunden und verändert sich dabei so, dass es gespalten wird oder mit einem anderen Teilchen reagiert. Enzyme sind wirkungsspezifisch und substratspezifisch.

Die Erbinformation ist die Information für den Bau und die Leistungen des Lebewesens. Sie ist in der - DNA gespeichert und wird bei der Fortpflanzung an die Nachkommen vererbt.

Als essenziell (essentiel, frz.: wesentlich) bezeichnet man Stoffe, die in der Nahrung eines Lebewesens enthalten sein müssen, weil sie im Körper nicht aufgebaut werden können. Für den Menschen sind es acht Aminosäuren und einige Fettsäuren.

Die Ethologie (ethos, gr.: Gewohnheit) erforscht das Verhalten der Lebewesen.

Eucyten (eu, gr.: gut, schön, cytus, nlat.: Zelle) sind die Zellen der Eukaryoten. Sie besitzen Organellen, die durch Membranen begrenzt sind (Procyte).

Eukaryoten sind Lebewesen mit - Eucyten, die u. a. einen Zellkern besitzen (eu, gr.: gut, schön, karyon, gr.: Kern). Zu ihnen zählen Tiere, Pflanzen, Pilze und Einzeller (Prokaryoten).

Durch Exocytose (exo, gr.: außerhalb) geben die Zellen Stoffe aus Vakuolen ab. Die Vakuole kommt an die Oberfläche, dockt an die Zellmembran an und öffnet sich nach außen. Ihre Membran fügt sich in die Zellmembran ein und ihr Inhalt gelangt dadurch nach außen (Endocytose).

Als Feed-back bezeichnet man die Rückmeldung in einem Regelkreis, die dazu dient, bestimmte Regelgrößen laufend zu korrigieren. So hemmt das Endprodukt einer Reaktion meist die Bildung des Enzyms, das seiner Produktion dient.

Fette dienen den Lebewesen als Speicher- und Isolationsmaterial. Ihr Energieinhalt ist mit (39 kJ/g) mehr als doppelt so hoch wie der Energieinhalt der Kohlenhydrate.

Ein Fett-Molekül wird aufgebaut aus einem Molekül Glycerin und drei Fettsäure-Molekülen. Fettsäuren sind Bestandteile der - Fette. Einige sind für uns - essenziell.

Fließgleichgewicht Lebewesen tauschen ständig Stoffe und Energie mit ihrer Umgebung aus. Sie stehen im Fließgleichgewicht, d. h., sie regulieren ihren Stoffwechsel so, dass ihre Zusammensetzung konstant bleibt.

Nach dem Flüssig-Mosaik-Modell besteht die Biomembran aus einer flüssigen Doppelschicht von Lipid-Molekülen, in der Eiweiß-Moleküle schwimmen. Die hydrophilen Köpfe der Lipid-Moleküle sind nach außen, die Iipophilen Schwänze nach innen gerichtet. Die Eiweiß-Moleküle schwimmen in der Lipidschicht, wobei sie mehr oder weniger tief eintauchen oder quer durch die ganze Membran hindurch reichen.

Lebewesen pflanzen sich fort, d. h., sie bilden gleichartige Nachkommen. Die Fortpflanzung dient der Vermehrung und der Bildung neuer Varianten. Fortpflanzung und Sterblichkeit ermöglichen die Anpassung an die Gegebenheiten der Umwelt. Fortpflanzung kann geschlechtlich oder ungeschlechtlich sein.

Fotolyse ist die Zersetzung einer Verbindung (Analyse) durch Licht, z. B. Fotolyse des Wassers in den Lichtreaktionen der Fotosynthese.

Gameten oder Keimzellen sind die bei der geschlechtlichen Fortpflanzung gebildeten haploiden Zellen. Zwei Gameten vereinigen sich zu einer Zygote, die sich dann zum Nachkommen entwickelt. Meist werden zwei Gametensorten mit unterschiedlichem Geschlecht gebildet: Eizellen und Spermien.