Zellbiologie

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Gegen die Annahme, die Membranen enthalten nur eine Schicht von Lipid-Molekülen, sprechen folgende Tatsachen: -Die Menge der Lipide ist zu hoch. -Die Membran besitzt auf beiden Seiten eine hydrophile Aussenschicht. Eine Membran aus einer Lipidschicht hätte eine hydrophile und eine lipophile Seite. -Die Membran erscheint im EM dreischichtig. Bei einer einzigen Schicht von Lipid-Molekülen wäre im EM nur eine dunkle und eine helle Linie zu sehen.

Flüssig: Die Lipid-Moleküle können sich innerhalb jeder Schicht verschieben wie die Moleküle einer Flüssigkeit. Membranstücke können auch wie zwei Flüssigkeitstropfen verschmezlen. Mosaik: Die Protein-Moleküle sind in die Lipid-Doppelschicht eingestreut wie die bunten Steinchen in einem Mosaik.

Falsch sind die Aussagen a, b, c und g: a) Die Lipid-Moleküle bilden eine Doppelschicht. Die Protein-Moleküle sind in diese Doppelschicht eingebaut. b) Die Membran lässt lipophile Stoffe besser durchtreten. c) Die Schichten der Membran, die im EM-Bild als dunkle Linien sichtbar sind, bestehen aus den hydrophilen Köpfen der Lipid-Moleküle. g) Die Proteintunnel ermöglichen den Transport hydrophiler Teilchen. Zutreffend sind die Aussagen d, e, f und h. d) Richtig. Die Proteine sind in die Lipid-Doppelschicht eingelager. e) Die im EM helle erscheinende mittlere Schicht der Membran ist lipophil. Sie besteht aus den lipophilen Schwänzen der Lipid-Moleküle. f) Die Membran kann ihre Durchlässigkeit verändern. h) Carrier transportieren nur bestimmte Teilchen.

-Grenzt die Zelle nach aussen ab. -Reguliert den Stoffaustausch mit der Umgebung. -Ermöglicht Reaktion auf Reize. -Ermöglicht die Kommunikation zwischen den Zellen. -Moleküle an der Aussenseite dienen als Rezeptoren für Botenstoffe.

Die Zellmembran besitzt auf der Aussenseite Kohlenhydrat-Moleküle, die als Kennzeichen und als Antennen der Rezeptoren für Botenstoffe dienen.

a) Das raue ER trägt die Ribosomen. diese produzieren vor allem Membranproteine, die Enzyme der Lysosomen und Proteine für den Export aus der Zelle. b) Im glatten ER werden vor allem Lipide gebildet. Das glatte ER trägt auch Enzyme für den Kohlenhydratstoffwechsel und für den Abbau von Giften. Die produzierten Stoffe gelangen in Vesikeln zum Golgi Apparat. c) In den Dictyosomen des Golgi-Apparats werden Stoffe gelagert, sortiert, konzentriert, in neuer Kombination in Golgi-Vesikel abgepackt und zu bestimmten Zielen verschickt. Die Dictyosomen stellen auch einige Stoffe (Polysaccharide) her.

a) Zum Aufbau der Zellmembran werden Membranlipide, Membranproteine und wenige Kohlenhydrate gebraucht. b) Die Proteine werden an den Ribosomen des rauen ER aus den AS hergestellt und in den Innenraum des ER aufgenommen. Hier werden sie in Vesikel verpackt und zu den Dictyosomen geschickt. Die Membranlipide werden im glatten ER produziert und in Vesikeln zu den Cityosomen geschickt. In den Dictyosomen werden die vom ER angelieferten Proteine und Lipide in der richtigen Kombination in Golgi-Vesikel abgepackt und zur Zellmembran geschickt.

a) Proteine werden an de Ribosomen durch die Verknüpfung von Aminosäuren gebildet. b) Die mRNA wird im Kern als Abschrift eines DNA-Abschnitts (Gens) gebildet. Sie bringt die Information für den Aufbau eines Proteins vom Kern zu den Ribosomen. Sie "befiehlt", welche Aminosäuren in welcher Reihenfolge verknüpft werden müssen.

-Die DNA (Desoxyribonucleinsäure) ist die Erbsubstanz. Ihre Mkromoleküle bestehen aus vier verschiedenen Bausteinen (Nucleotiden). Die Reihenfolge der vier Nucleotidsorten stellt die Erbinformation dar. -Die Chromatinfasern sind feine Fäden im Zellkern. Sie bestehen aus DNA und Proteinen. -Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA, der die Information für die Bildung eines Proteins (bzw. einer RNA) enthält.

a) Richtig. b) Diese Aussage stimmt so nicht. Die Zahl der AS in einem Protein-Molekül kann zwischen zwei und mehreren Hundert liegen. Hier ist wohl die Tatsache gemeint, dass in den natürlichen Protein-Molekülen 20 verschiedene Sorten von AS vorkommen. c) Die mRNA dient lediglich als Rezept für den Aubau eines Proteins. Sie wird nicht ins Protein gebaut. d) Richtig. e) Das Erbgut verdoppelt sich vor der Kernteilung. f) Richtig

In den Ribosomen werden die Proteine hergestellt. Ein Teil davon dient als Enzyme, ein anderer als Baustoffe.

Die rote Farbe ist seltsam, weil die Blätter für die Fotosynthese Chloroplasten mit grünem Chlorophyll enthalten müssen. Da Zellen, die zur Fotosynthese fähig sind, sicher Chlorophyll enthalten, muss dessen grüne Farbe in den Blättern der Rotbuche durch rote Farbstoffe überdeckt sein.

a) Chloroplasten sind durch eine Hülle aus zwei Membranen begrenzt und enthalten Plasma und DNA wie der Zellkern. b) Die Zelle kann Chloroplasten entweder aus noch undifferenzierten Proplastiden oder durch Umwandlung aus anderen Plastiden bilden.

Die Fotosynthese liefert die Nahrungsgrundlage und damit die Energie für alle Lebewesen. Sie produziert auch den Sauerstoff, den fast alle Lebewesen brauchen.

Richtig sind 1 und 3, falsch sind 2 und 4. Zu 2: Es gibt auch Pflanzenzellen ohne Chloroplasten z.B. in unterirdischen Pflanzenteilen oder im Inneren von Pflanzen. Zu 4: Alle Zellen brauchen Glucose, aber nur die grünen Pflanzenzellen haben Chloroplasten.

Übereinstimmungen im Bau: -Beide sind durch eine Hülle aus zwei Membranen begrenzt. -Beide enthalten Plasma, DNA und Ribosomen. -Bei beiden ist die innere Membran zur Vergrösserung der inneren Oberfläche eingestülpt und mit Enzymen besetzt. Unteschiede im Bau: -Bei den Mitochondrien bleiben die Einstülpungen in Verbindung mit der inneren Membran, bei den Chloroplasten schnüren sie sich von ihr ab. -Bei den Mitochondrien sind die inneren Membranen etwa gleichmässig verteilt. Bei den Chloroplasten gibt es Bereiche, wo sie dicht gestapelt sind (Grana), neben Bereichen mit sehr wenigen Membranen (Stroma). -Die inneren Membranen tragen verschiedene Enzyme. -Die Chloropolasten enthalten Chlorophyll und sind darum grün, die Mitochondrien sind fablos.

Das Ziel der Zellatmung ist es, die energie, die in energiereichen organischen Verbindungen wie Kohlenhydraten und Fetten gespeichert ist, umzuwandeln in eine für die Zelle rasch und universell einsetzbare Form. In der Zellatmung werden energiereiche organische Verbindungen wie Zucker mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut. Die dabei freigesetzte Energie wird für den Aufbau von ATP aus ADP+P genutzt.

a) Die Bewegungen in der Zelle basieren darauf, dass sich Motorproteine durch eine Formänderung gegenüber fixierten Elementen des Cytoskeletts verschieben. Die Motorproteine sind wie Beinchen drehbar an Organellen oder beweglichen Elementen des Cytoskeletts befestigt und verschieben diese durch ihre Klappbewegung unter Spaltung von ATP. b) Die Muskelzellen brauchen für die Bewegung viel Energie in Form von ATP. Dieses wird durch die Zellatmung in den Mitochondrien hergestellt.

a) Das Cytoskelett stabilisiert die innere Struktur der Zellen und hält wandlose Zellen in Form. Es ermöglicht zusammen mit Motorproteinen sowohl die Bewegungen innerhalb der Zelle als auch die Verformung und die Bewegung der ganzen Zelle. b) Die Mikrotubuli sind feine Röhrchen, deren Wand aus dem Protein Tubulin aufgebaut sind. Die Mikrofilamente sind feine Stäbchen aus dem Protein Actin. c) Die Vesikel werden von Motorproteinen, die sich wie Beinchen drehbar an sie binden, entlang von Mikrotubuli zum Zielort bewegt.

Eine ausgewachsene Pflanzenzelle besitzt eine grosse Vakuole und eine verdickte Zellwand, meist mit einer mehrschichtigen Sekundärwand und Tüpfeln.

a) Die Zellwand besteht aus einer Grundsubstanz, Cellulosefasern und evtl. Einlagerungen. b) Bei der Zellteilung entsteht die gemeinsame Mittellamelle der Trennwand aus dem Inhalt der Golgi-Vesikel. die sich zu einer grossen membranumschlossenen Zellwandplatte vereinigen.

Interzellularen sind bei Pflanzen Hohlräume zwischen den Zellwänden. Sie enthalten Luft und ermöglichen den Gasaustausch innerhalb von pflanzlichen Organen.

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Das Protein, aus dem die Mikrofilamente des Cytoskeletts aufgebaut sind.

Adenosindiphosphat entsteht bei der energieliefernden Spaltung von ATP zu ADP+P. Aus ADP+P wird unter Energieaufwand wieder ATP hergestellt.

Aminosäuren sind die Bausteine der Eiweisse. In den natürlichen Eiweissen kommen 20 verschiedene Sorten vor. Die Aminosäuren-Moleküle enthalten neben C-, H- und O- auch N-Atome. Sie bestehen aus einem Standardteil mit zwei Bindungsstellen, über die sie mit zwei weiteren Aminosäuren verknüpft werden können, und einem Rest, der je nach Aminosäure verschieden ist.

Assimilation ist der Aufbau körpereigener, organischer Stoffe. Am wichtigsten sind: die Kohlenstoff-Assimilation und die Stickstoff-Assimilation.

Autotrophe Assimilationen gehen von anorganischen Stoffen aus und brauchen Energie.

Heterotrophe Assimilationen werden körperfremde organische Stoffe assimiliert.

Adenosintriphosphat ist eine energiereiche Verbindung, die v.a. bei der Dissimilation aus ADP+P aufgebaut wird. ATP liefert als rasch verfügbarer Energieträger Energie für energieverbrauchende Vorgänge und wird dabei in ADP+P gespalten.

Als autotroph bezeichnet man Zellen und Lebewesen, die ihre organischen Stoffe aus anorganischen selbst aufbauen können. Die dafür nötige Energie beziehen sie meist aus dem Licht (Fotosynthese).