Zellbiologie

Compendio Grundlagen und Zellbiologie

Compendio Grundlagen und Zellbiologie


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Langue Deutsch
Catégorie Biologie
Niveau Autres
Crée / Actualisé 18.09.2016 / 09.09.2022
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Zelle

Die Zelle ist die einfachste Struktur der Lebewesen, die selbstständig lebensfähig sein kann. Zellen sind meist 1/100-1/10 mm gross und stimmen unabhängig von der Art des Lebewesens in vielen Merkmalen überein. Zellen enthalten einen Bauplan und eine Betriebsanleitung in Form von DNA.

Zellmembran

Die Zellmembran grenzt das Plasma nach aussen ab. Sie reguliert den Stoffaustausch, ermöglicht die Reizaufnahme und die Kommunikation mit anderen Zellen. Die Zellmembran unterscheidet sich von anderen Biomembranen durch Kohlenhydrat-Moleküle auf der Aussenseite, die als Erkenungs-Moleküle und als Antennen dienen.

Zellsaft

Der Zellsaft ist eine wässrige Lösung in den Vakuolen. Er enthält Reservestoffe, Farbstoffe und Abfälle z. T. gelöst, z. T. in Form von Tröpfchen oder Kristallen.

Zellstoffwechsel

Der Zellstoffwechsel dient der Herstellung von Baustoffen und zur Beschaffung der Energie für alle Aktivitäten der Zelle. Er umfasst die chemischen Umsetzungen in der Zelle (Assimilation und Dissimilation) und den Stoffaustausch durch die Membran.

Zellteilung

Die Zellteilung beginnt mit der Teilung des Kerns in zwei identische Tochterkerne (Mitose) und endet mit der Teilung des Cytoplasmas in zwei meist etwa gleich grosse Hälften.

Zellwand

Die Zellwand wird von Pflanzenzellen durch die Ausscheidung des Wandmaterials aufgebaut (Zellwandplatte). Sie besteht aus einer Grundsubstanz, in die Cellulosefasern eingebettet sind. In der Primärwand, die der Mittellamelle aufgelagert wird, liegen die Cellulosefasern ungeordnet. In den einzelnen Schichten der Sekundärwand, die bei der Verdickung der Wand gebildet wird, liegen sie parallel.

Zellwandplatte

Die Zellwandplatte ist die membranumschlossene Platte, die sich bei der Zellteilung zwischen den beiden Tochterzellen durch die Verschmelzung von Golgi-Vesikeln bildet. Aus dem Inhalt der Golgi-Vesikeln entsteht die Mittellamelle, der dann die Primärwand aufgelagert wird.

Endocytose

Durch Endocytose 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 der Plasmas.

Exocytose

Durch Exocytose 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.

Warum muss auch eine ausgewachsene Zelle noch Baustoffe herstellen?

Auch ausgewachsene Zellen brauchen Baustoffe, weil sie sich laufend erneuern. Alte Organellen werden abgebaut und neue hergestellt.

Definieren Sie die Begriffe Assimilation und Dissimilation.

Assimilation heisst Aufbau körpereigener Stoffe. Dissimilation heisst Abbau energiereicher Stoffe zur Beschaffung der nötigen Betriebsenergie.

Stoffwechselbesonderheiten autotropher und heterotropher Zellen?

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Warum bilden autotrophe Zellen meist keine Nahrungsvakuolen?

Autotrophe Zellen stellen ihre organischen Stoffe in der Zelle selber aus anorganischen her. Die anorganischen Stoffe werden durch die Membran ins Plasma aufgenommen. Pflanzliche Zellen haben in der Regel eine Zellwand, welche die Endocytose verhindert.

Nennen Sie zwei Unterschiede zwischen aktivem und passivem Transport.

Bei passiven Transport wird ein Stoff mit dem Konzentrationsgefälle transportiert, d. h., er gelangt in den Bereich, in dem seine Konzentration tiefer ist. Das Konzentrationsgefälle nimmt dadurch ab. Der Vorgang geschieht passiv ohne Energieaufwand. Bei aktiven Transport wird der Stoff gegen sein Konzentrationsgefälle transportiert, d. h., er gelangt in den Bereich, indem seine Konzentration höher ist. Das Konzentrationsgefälle nimmt dadurch zu. Der Vorgang geschieht aktiv unter Energieaufwand.

Warum diffundiert ein Gas in der Luft rascher als eine Flüssigkeit im Wasser?

Die Diffusion beruht auf der Eigenbewegung der Teilchen. Diese ist in Gasen schneller, weil sich die Teilchen freier bewegen. Die Teilchen liegen weiter auseinander und die Anziehungskräfte zwischen ihnen sind schwächer als in Flüssigkeiten

In der Lunge diffundiert Sauerstoff von der Luft ins Blut. Die eingeatmete Luft enthält etwa 21% Sauerstoff, die ausgeatmete immer noch etwa 16%. Warum behalten wir die Luft nicht in der Lunge, bis ein grösserer Teil des Sauerstoffs ins Blut diffundiert ist?

Die Diffusionsgeschwindigkeit nimmt mit dem Konzentrationsunterschied ab. Je höher der Sauerstoffgehalt der Luft in den Lungen ist, umso mehr Sauerstoff kann in einer bestimmten Zeit ins Blut aufgenommen werden. Auch aus Luft mit 16% Sauerstoff kann noch Sauerstoff ins Blut diffundieren, aber es geht langsamer.

Frage 85

https://o.quizlet.com/PhREOCeJZbnWLCt8qUAT4g_m.png

Bei verschiedenen Salzkonzentrationen pumpt ein Einzeller unterschiedliche Wassermengen mit der pulsierenden Vakuole nach aussen. Wie erklärt sich dies?

Bei tiefer Salzkonzentration im Wasser ausserhalb der Zelle dringt viel Wasser in die Zelle ein. Die pulsierende Vakuole pumpt sehr viel Wasser nach aussen. Je höher die Salzkonzentration im Wasser ausserhalb der Zelle ist, umso weniger Wasser dringt in die Zelle ein. Die pulsierende Vakuole arbeitet immer langsamer. Bei einer Konzentration von etwa 25 Promille diffundiert das Wasser in beide Richtungen etwa gleich schnell, die Vakuole arbeitet praktisch nicht mehr.

Ein Landschaftsgärtner beobachtet, dass die immergrünen Sträucher, die er entlang der Strasse gepflanzt hat, im Frühjahr gefleckte und abgestorbene Blätter haben. Er vermutet, dass die Schäden durch das Streusalz auf der Strasse verursacht wurden. Kann das sein? Warum?

Möglich. Wasser mit hoher Salzkonzentration gelangt in den Boden oder als Spritzwasser direkt auf die Pflanzen. In beiden Fällen verlieren die Zellen der Pflanze Wasser an die konzentrierte Salzlösung. Sie können plasmolysieren und sterben.

Erklären Sie, warum reife Krischen bei Regen Risse bekommen und aufplatzen.

Auch wenn das Regenwasser nicht ganz rein ist, hat es doch die tiefere Konzentration an gelösten Stoffen als der Zellsaft in den zuckerreichen reifen Krischen. Darum dringt Wasser osmotisch durch die Haut der Kirsche in ihre Zellen ein und das Volumen der ganzen Frucht nimmt zu. Die Haut der Kirsche kann der Dehnung nicht mehr folgen und reisst auf.

Aktiver Transport: Transportweg? Transportrichtung? Selektivität? Energieaufwand?

Durch Carrier, zur höheren Konzentration, hohe Selektivität, Energie wird benötigt

Erleichterte Diffusion: Transportweg? Transportrichtung? Selektivität? Energieaufwand?

Durch Proteintunnel oder Carrier, zur tieferen Konzentration, selektiv, kein Energieaufwand

Diffusion: Transportweg? Transportrichtung? Selektivität? Energieaufwand?

Durch die Lipid-Doppelschicht, zur tieferen Konzentration, nicht selektiv und kein Energieaufwand

Aufgabe 91

Bei beiden Kurven nimmt am Anfang die Geschwindigkeit des Transports mit zunehmender Konzentration des transportierten Stoffs zu. Bei Kurve b erreicht die Geschwindigkeit bald ein Maximum. Dies trifft beim aktiven Transport zu, weil die Transportleistung des Carriers beschränkt ist. Bei Kurve a nimmt die Geschwindigkeit des Transports mit zunehmender Konzentration des transportierten Stoffs unbeschränkt zu. Dies trifft bei der einfachen Diffusion zu. https://o.quizlet.com/-Wcxz2X6WpKJjGKMrmnxJA_m.png

Bei welcher (oder welchen) Transportart(en) a) nimmt die Geschwindigkeit mit dem Konzentrationsgefälle "unbeschränkt" zu? b) wird ATP benötigt? c) werden lipophile Moleküle leichter transportiert als hydrophile? d) bewegen sich die Teilchen direkt durch die Lipidschicht? e) ist die Selektivität am höchsten? f) ist ein Transport gegen das Konzentrationsgefälle möglich? g) sind Membranproteine beteiligt?

a) Bei allen passiven Transportvorgängen nimmt die Geschwindigkeit mit dem Konzentrationsgefälle unbeschränkt zu. b) Bei aktiven Transportvorgängen wird ATP benötigt. c) Bei der Diffusion durch die Lipidschicht werden lipophile Moleküle leichter transportiert. d) Bei der einfachen Diffusion diffundieren die Teilchen durch die Lipidschicht. e) Beim Transport durch Carrier ist die Selektivität am höchsten. f) Beim aktiven Transport wird ein Stoff gegen sein Konzentrationsgefälle transportiert. g) Beim aktiven Transport und bei der erleichterten Diffusion sind Membranproteine beteiligt.

Wie kann der Stofftransport durch die Membran reguliert werden? Nennen Sie drei Möglichkeiten.

Die erleichterte Diffusion durch Proteinkanäle wird durch Öffnen und Schliessen der Kanäle geregelt. Der Transport durch die Carrier wird durch Verändern der Carrier-Aktivität geregelt. Die einfache Diffusion lässt sich nur indirekt durch die aktive Veränderung der Konzentration gelöster Stoffe in der Zelle beeinflussen.

Lebensmittel verderben hauptsächlich durch die Tätigkeit von Bakterien und Pilzen. Warum sind sie im Kühlschrank wesentlich länger haltbar als bei Raumtemperatur?

Da die Temperatur im Kühlschrank wesentlich tiefer liegt, laufen hier alle chemischen Reaktionen langsamer. Bakterien und Pilze setzen weniger Stoffe um und vermehren sich auch wesentlich langsamer.

Was bedeutet die Aussage: Enzyme sind substratspezifisch und wirkungsspezifisch?

Substratspezifisch bedeutet: Ein Enzym katalysiert nur die Reaktion eines Stoffs. Wirkungsspezifisch bedeutet: Das Enzym katalysiert nur eine Reaktion dieses Stoffs.

Nennen Sie die drei Grössen, welche die Geschwindigkeit einer Reaktion in der Zelle in erster Linie beeinflussen.

Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion in der Zelle ist primär abhängig von der Temperatur, von der Enzymkonzentration und von der Enzymaktivität.

Nennen Sie die Vorgänge, die ablaufen, wenn in einer Zelle die Konzentration des Stoffs X, der aus dem Stoff U durch eine Reaktion hergestellt werden kann, unter den Sollwert sinkt.

Zur Herstellung des Stoffs X aus U ist ein Enzym erforderlich. -Im Kern wird die mRNA mit der Information für das Enzym hergestellt, indem das entsprechende Gen der DNA abgeschrieben wird. -Die mRNA für das Enzym kommt zu den Ribosomen und leitet hier den Aufbau des Enzyms. -Das Enzym katalysiert die Reaktion, durch die U in X umgewandelt wird.

Welche der folgenden Aussagen sind korrekt? Korrigieren Sie die falschen: a) Ein Enzym erniedrigt die Energie, die bei einer Reaktion benötigt wird. b) Ein Enzym verändert sich bei der Reaktion nicht. c) Ein Enzym wird aus einer mRNA hergestellt. d) Enzyme werden nur an den Ribosomen hergestellt. e) Enzyme arbeiten bei steigender Temperatur immer schneller, bis sie durch die Hitze gespalten werden. f) Das Substrat-Molekül wird an das Ende des Enzym-Moleküls gebunden. g) Alle Enzyme werden aus Aminosäuren hergestellt.

a) Falsch. Richtig wäre: Ein Enzym reduziert die Aktivierungsenergie, die bei einer Reaktion benötigt wird. b) Falsch. Richtig wäre: Ein Enzym liegt nach der Reaktion wieder in der ursprünglichen Form vor. Es ändert sich bei der Reaktion nur vorübergehend. c) Falsch. Richtig wäre: Ein Enzym wird aus Aminosäuren hergestellt. Die mRNA dient nur als Bauvorschrift. d) Richtig. e) Falsch. Richtig wäre: Enzyme arbeiten bei steigender Temperatur immer schneller, bis sie durch die Hitze denaturiert werden. f) Richtig wäre: Das Substrat-Molekül wird an die aktive Stelle des Enzym-Moleküls gebunden. g) Richtig.

Ribosomen?

Kleine Maschinen, die neue Proteine herstellen. Lesen die DNA als Bauplan und realisieren den Bauauftrag. https://o.quizlet.com/2TDEc-6u0BeSFj-uJYiCsA_m.png

Meinen die Begriffe Assimilation und Fotosynthese das Gleiche?

Nein, denn die Fotosynthese ist nur eine der möglichen Formen der Assimilation, wenn auch die wichtigste.