Aufgabe 1.1:
Betrachten Sie die Abbildung „Vergrößerung des Sehwinkels durch Linsen“ (▶ LB,S. 22, Abb. 2, rechtes Bild) Beschreiben Sie, an welcher Stelle das Beobachtungsobjekt liegt, wo sich Objektiv und Okular befinden und wo das Zwischenbild entsteht.
(AB I)
1.1 Das Beobachtungsobjekt befindet sich unter dem Objektiv. Das vergrößerte Zwischenbild
erscheint zwischen Okular und Objektiv.
Aufgabe 1.2:
Schlagen Sie nach, was man unter den Begriffen Mikrometer und Nanometer versteht.
Definieren Sie den Begriff „Auflösungsvermögen“ und erläutern Sie den Unterschied einer förderlichen und einer leeren Vergrößerung. Geben Sie an, wo die Auflösungsgrenzen
des menschlichen Auges und des Lichtmikroskops liegen. (AB I)
Ein Mikrometer (μm) ist ein Millionstel Meter, ein Nanometer (nm) ist ein Milliardstel Meter. Das Auflösungsvermögen gibt an, bis zu welchem minimalen Abstand ein optisches System zwei Punkte voneinander unterscheiden kann. Beim menschlichen Auge sind das ca. 0,2 mm, beim Lichtmikroskop ca. 0,2 μm. Im Gegensatz zur förderlichen Vergrößerung bringt die leere Vergrößerung keine Verbesserung der Auflösung.
Aufgabe 1.3:
▶ LB, S. 120
Wenn Sie sich das Lichtspektrum anschauen, dann erkennen Sie, dass das Blaulicht das kurzwelligste Licht ist, das der Mensch wahrnehmen kann. Es hat eine Wellenlänge von etwa 400 nm. Schlussfolgern Sie aufgrund des oben genannten Zusammenhangs,
wie groß die kleinsten noch wahrnehmbaren trukturen mindestens sein müssen, damit sie im Mikroskop gerade noch erkannt werden können. (AB I)
1.3 Die Mindestgröße der gerade noch wahrnehmbaren Strukturen entspricht der
halben Wellenlänge des Blaulichts, also etwa 200 nm.
Aufgabe 1.4:
Was sind die Nachteile der UV-Mikroskopie? (AB II)
1.4 Man kann die Objekte nicht direkt beobachten, sondern ist auf UV-empfindliche Filme angewiesen. Außerdem zerstört UV-Licht das biologische Material.
Aufgabe 1.5:
Man kann bei Bakterien Kugelformen, gerade Stäbchen und gewundene Stäbchen unterscheiden, zu denen es zahlreiche Unterformen gibt.
Verschaffen Sie sich – anhand ▶ LB, S. 30 oder mithilfe des Internets – eine Übersicht über die verschiedenen Bakterienformen. (AB II)
1.5 1 Kugelformen: Kokken, Diplokokken, Streptokokken, Staphylokokken.
2 Gerade Stäbchen: Bazillen.
3 Gewundene Stäbchen: kommaförmige Vibrionen, starr wendelförmige Spirillen, flexibel schraubenförmige Spirochaeten.
Aufgabe 1.6:
Fertigen Sie jeweils eine beschriftete Zeichnung zum lichtmikroskopischen Bild einer tierischen und einer pflanzlichen Zelle an. Zeichnen Sie als Maßstab dazu die Strecke von 10 Mikrometern ein. (AB I)
1.1 Betrachtet man pflanzliche Zellen, z. B. Zellen des Zwiebelschuppenhäutchens, im Mikroskop, so lässt sich nicht in jeder Zelle ein Zellkern erkennen,
obwohl er vorhanden ist. Erklären Sie diesen Befund. (AB II)
1.1 In pflanzlichen Zellen nimmt in der Regel die Vakuole den größten Teil des Zellinhaltes,
also des Protoplasten, in Anspruch. Dadurch wird das Cytoplasma mit dem Zellkern an den Zellwandbereich gedrückt. Je nach der eingestellten Ebene kann der Zellkern unterschiedlich scharf abgebildet sein. Außerdem kann der Zellkern durch andere Zellorganellen verdeckt sein.
1.2 Fertigt man vom Ausstrich der menschlichen Mundschleimhaut ein mit Methylenblau gefärbtes mikroskopisches Präparat an, so sieht man die Mundschleimhautzellen mit einem Durchmesser von etwa 0,06 mm. Ihr dunkelblau gefärbter Zellkern hat einen Durchmesser von etwa 0,01 mm. Unter Umständen sieht man auch winzige, kettenförmig aneinandergereihte kugelförmige Zellen. Bei 10 aneinanderhängenden Zellen misst man eine Gesamtlänge von etwa 0,008 mm.
Rechnen Sie bitte alle Größenangaben in Mikrometer um. Welche Größe hat eine der winzigen kugelförmigen Zellen? Geben Sie ihren Durchmesser auch in Nanometern an. Wie bezeichnet man diese Zellen? Geben Sie den wichtigsten
strukturellen Unterschied zur Mundschleimhautzelle an. (AB I,II)
1.2 Der Durchmesser der Mundschleimhautzellen beträgt 60 μm, der des Zellkerns 10 μm und derjenige der kugelförmigen Zellen 0,8 μm bzw. 800 nm. Die letztgenannten Zellen sind Streptokokken; sie haben keinen Zellkern.
1.3 In jedem Frühjahr kann man das erstaunliche Phänomen beobachten, wie sich die Blätter und Blüten der Bäume in wenigen Tagen entfalten. Das rasche Wachstum der Blattzellen beruht vor allem auf einer Vergrößerung der Zellsafträume.
Dabei werden die zellbegrenzenden Strukturen gedehnt.
Nennen Sie die Fachausdrücke für die erwähnten Zellstrukturen. Erläutern sie, wie es zur Vergrößerung der Zellsafträume kommen kann und ob die genannten
Zellstrukturen auch in Tierzellen vorkommen. (AB I, II)
1.3 Bei den Zellsafträumen handelt es sich um Vakuolen, bei den zellbegrenzenden Strukturen um die Zellmembran und die primäre Zellwand der Pflanzenzellen.
Sie kommen in Tierzellen nicht vor. Die Vergrößerung der Vakuolen wird durch das Eindringen von Wasser ermöglicht.
Aufgabe 2.1:
In Ihrem Lehrbuch (▶ LB, S. 24, links oben) können Sie sehen, dass ein Elektronenmikroskop
im Wesentlichen aus einer Vakuumröhre besteht, in der sich die Elektronenkanone (Kathode als Elektronenquelle, Anode zur Beschleunigung), starke Magneten, die Objekthalterung und ein Leuchtschirm/eine Photoplatte befinden.
Beschreiben Sie, welche Aufgaben die genannten Bauteile des Elektronenmikroskops haben. (AB I)
Aufgabe 2.2:
(▶ LB, S. 25)
Erläutern Sie, welche unterschiedlichen Erkenntnisse man mit dem Transmissionselektronenmikroskop
(TEM) und dem Rasterelektronenmikroskop (REM) gewinnen kann und geben Sie die Auflösungsgrenze der Elektronenmikroskopie an. (AB I)
2.1 Die Elektronenquelle dient als Lichtquelle, die Magneten dienen als Objektive, die Objekthalterung trägt das Präparat, der Leuchtschirm erzeugt ein sichtbares Bild, die Fotoplatte dokumentiert es.
2.2 Das TEM zeigt Durchlichtbilder von Präparaten mit einer Dicke von unter 100 nm mit einer Auflösungsgrenze von ca. 0,2 nm. Das REM bildet die Oberfläche von Präparaten ab und bietet eine Auflösung bis zu wenigen nm.
Aufgabe 2.3:
Erläutern Sie, was man unter der Fixierung und der Kontrastierung der Präparate versteht. Begründen Sie, warum man in der Elektronenmikroskopie das gleiche biologische Objekt oft mit verschiedenen Verfahren untersucht. (AB II)
2.3 Durch die Fixierung werden die biologischen Strukturen dauerhaft in ihrer Lage gehalten. Die Kontrastierung macht bestimmte Strukturen weniger durchlässig für Elektronen. Das bevorzugte Fixierungs- und Kontrastmittel ist das hochgiftige
Osmiumtetroxid, das sich besonders gut an Membranoberflächen bindet und diese dadurch gut sichtbar macht.
Durch die Präparationsverfahren kann es zur Bildung von Artefakten kommen.
Beim Einsatz verschiedener Techniken ist es unwahrscheinlich, dass die gleichen Artefakte entstehen. Man kann annehmen, dass es sich um biologische Strukturen handelt.
Aufgabe 2.4:
In Ihrem Lehrbuch (▶ LB, S. 25, Abb. 3) finden Sie eine elektronenmikroskopische
Aufnahme vom Zellkern. Geben Sie an, mit welchen elektronenmikroskopischen
Verfahren das Bild gewonnen wurde. Nennen Sie die Strukturen, die auf dem Bild
zu erkennen sind. (AB I)
Aufgabe 2.5:
In Ihrem Lehrbuch (▶ LB, S. 34, Abb. 1) sind die Experimente mit der Meeresalge
Acetabularia geschildert, mit denen die Bedeutung des Zellkerns erforscht wurde.
Erläutern Sie, wodurch bewiesen wurde, dass der Zellkern die Eigenschaften der Algen
bestimmt. Ermitteln Sie die Zellgröße und das Vorkommen von Acetabularia.
(AB II)
Aufgabe 2.6:
John Gurdon kam mit seinen Kerntransplantationen am Krallenfrosch zu Einsichten, die im Jahr 2012 mit dem Nobelpreis belohnt wurden. Beschreiben Sie die dazu in Ihrem Lehrbuch (▶ LB, S. 34) dargestellten Experimente und geben Sie an, welche Erkenntnisse mit diesen Experimenten gewonnen wurden. (AB II)
2.4 Die Abbildung zeigt die Oberfläche eines Zellkerns, präpariert in Gefrierätztechnik,
aufgenommen als REM-Bild; die Kernporen sind deutlich sichtbar.
2.5 Die Acetabularia-Zellen sind mehrere Zentimeter groß und kommen in sauberen Küstengewässern des Mittelmeers vor. Kerntransplantationen zwischen verschiedenen Arten haben gezeigt, dass deren Hutformen durch Substanzen bestimmt werden, die vom jeweiligen Zellkern gebildet werden.
Der Zellkern bestimmt also die Eigenschaften einer Zelle.
2.6 Gurdon übertrug den Zellkern einer Darmzelle eines Albino-Frosches in eine entkernte Eizelle, aus der sich daraufhin ein kompletter Albino-Frosch entwickelte.
Damit war bewiesen, dass differenzierte Körperzellen das gesamte Erbgut eines Organismus enthalten.
Aufgabe 2.7:
Die folgende Tabelle zeigt den Anteil der Mitochondrien in Säugetierzellen verschiedener
Organe, angegeben in % des Zellvolumens:Vergleichen Sie die Angaben und formulieren Sie eine mögliche Erklärung für die
unterschiedlichen Werte. (AB II)
2.7 Die Herz- und Nierenzellen enthalten sehr viele Mitochondrien, die Leber-, Darm- und Nervenzellen eine mittlere Anzahl, die Blut- und Drüsenzellen nur
wenige Mitochondrien. Die jeweilige Menge an Mitochondrien entspricht dem unterschiedlich hohen Energiebedarf der verschiedenen Zellen, der durch die in den Mitochondrien ablaufende Zellatmung gedeckt werden kann.
Aufgabe 2.8:
Erklären Sie, was man unter den Begriffen Stroma, Thylakoid und Granum versteht.
Erläutern Sie, wie man den Farbwechsel bei der Reifung von Früchten, z. B. einer Tomate,
zellbiologisch erklären könnte. (AB I, II)
2.8 Stroma ist die Plasmaflüssigkeit der Plastiden. Thylakoide sind Membrankissen, die zu Grana aufeinandergestapelt sein können. Der Farbwechsel bei der Reifung von Früchten ist damit erklärbar, dass die grünen Chloroplasten sich in gelb-rote Chromoplasten umwandeln. Dabei treten an die Stelle des Chlorophylls verschiedene Carotinoide. Die Färbung von Früchten kann außerdem durch die Einlagerung von Farbstoffen in die Vakuolen zustande kommen.
Aufgabe 2.9:
Geben Sie die Funktionen des glatten und des rauen ER an. (AB I)
2.9 Im glatten ER werden überwiegend Lipide, im rauen ER Proteine hergestellt. Sie werden nach der Abschnürung von Vesikeln in der Zelle verteilt bzw. aus der Zelle exportiert.
Aufgabe 2.10:
Benennen Sie die Gesamtheit der Dictyosomen in einer Zelle. (AB I)
2.10 Golgi-Apparat, benannt nach dem Entdecker Camillo Golgi.
Aufgabe 2.11:
Geben Sie die Aufgaben der Lysosomen und der Peroxisomen an. (AB I)
2.11 Lysosomen haben die Aufgabe, zelleigene Abfallstoffe oder von der Zelle aufgenommene
Partikel zu verdauen. In Peroxisomen laufen verschiedene Stoffwechselprozesse
und Entgiftungsreaktionen ab.
Aufgabe 2.12:
Beim Feinbau der pflanzlichen Zellwand unterscheidet man die Mittellamelle, die
Primärwand und die Sekundärwand. Beschreiben Sie die Merkmale dieser drei
Strukturen. (AB I)
2.12 Die zuerst gebildete Mittellamelle enthält klebriges Pektin, das die Zellen zusammenhält.
Als Nächstes entsteht die zellulosehaltige Primärwand, die dank ihrer
Streutextur dehnbar ist. Ausgewachsene Zellen bilden eine Sekundärwand, die
aus mehreren Zelluloseschichten mit Paralleltextur besteht und so ein straffes
Korsett bildet.
2.1 Stellen Sie in einer tabellarischen Übersicht die Merkmale von Protocyten und
Eucyten einander gegenüber. (AB I)
2.2 Erstellen Sie eine Übersicht, in der die Zellorganellen mit doppelter Membran,
einfacher Membran und ohne Membran aufgeführt sind.
Geben Sie darin jeweils stichwortartig die Funktionen der Organellen an.
2.2 1. Organellen ohne Membran:
• Cytoskelett:
Aufrechterhaltung der Zellform, Plasmaströmung, intrazellulärer Transport,
Zellbewegungen.
• Ribosomen:
Proteinsynthese.
2. Organellen mit einfacher Membran:
• Endoplasmatisches Reticulum:
– glattes ER Synthese von Lipiden;
– raues ER Synthese von Proteinen; Abschnürung von Vesikeln.
• Dictyosomen:
Stoffumwandlungen, Verpackung, Transport.
• Lysosomen:
Abfallentsorgung, Verdauung.
• Peroxisomen:
Entgiftung.
• Vakuolen:
Speicher für Nährstoffe, Abfallstoffe, Abwehrstoffe; Aufrechterhaltung
des Turgors.
3. Organellen mit doppelter Membran:
• Plastiden:
Photosynthese.
• Mitochondrien:
Zellatmung.
• Zellkern:
Archiv und Kopierzentrum für die genetische Information.
2.3 Vergleichen Sie die Möglichkeiten der Licht- und Elektronenmikroskopie und nennen Sie die jeweiligen Vor- und Nachteile der beiden Methoden. (AB II)
2.3 • Lichtmikroskopie:
Beobachtung lebender Zellen, Verfolgung von Bewegungen, Stoffwechselreaktionen
etc.
Nachteil: Die Auflösungsgrenze liegt bei ca. 0,2 mm.
• Elektronenmikroskopie:
Erfassung von Feinstrukturen bis zu 0,2 nm.
Nachteile: hoher Aufwand; keine Lebendbeobachtung möglich.
Aufgabe 3.1:
Nennen Sie die Eigenschaften der Zellbestandteile, von denen ihre Sedimentationsgeschwindigkeit
bei der Zentrifugation abhängt.
3.1 Die Sedimentationsgeschwindigkeit hängt ab von der Größe und der Masse der Partikel.
Aufgabe 3.2:
Beschreiben Sie die Methode der Autoradiografie (▶ LB, S. 125). (AB I)
3.2
1. Man verabreicht der Zelle Stoffe mit radioaktiven Isotopen und lässt ihr etwas Zeit, diese in den Zellstoffwechsel zu überführen.
2. Man tötet die Zelle ab und fixiert so die Radioaktivität an einer bestimmten Stelle des Stoffwechsels.
3. Das mikroskopische Präparat der Zelle wird mit einem Film oder einer fotografischen
Emulsion bedeckt.
4. Das Präparat wird fotografisch entwickelt und anschließend mikroskopisch
untersucht.
Aufgabe 3.3:
Beschreiben Sie die Struktur eines Wassermoleküls und leiten Sie daraus den Dipolcharakter des Wassermoleküls her. (AB I)
3.3 Wassermoleküle haben eine gewinkelte Struktur. Das Sauerstoffatom hat zwei ungepaarte Elektronenpaare und zieht wegen seiner großen Elektronegativität die beiden Bindungselektronen zu sich heran. Dadurch erhält das Sauerstoffende
des Wassermoleküls eine partiell negative Ladung. Die Wasserstoffatome bekommen eine partiell positive Ladung.
Aufgabe 3.4:
Wasserstoffbrücken sind verantwortlich für die Dichteanomalie des Wassers. Erläutern
Sie, wie diese Dichteanomalie entsteht und welche Konsequenzen sich daraus für das Leben im Wasser ergeben. (AB II)
3.4 Während andere Stoffe im festen Zustand eine höhere Dichte als im flüssigen Zustand aufweisen, hat Wasser seine höchste Dichte bei +4 ºC. Sie entsteht dadurch, dass im Eis die Wassermoleküle wegen der Linearität der Wasserstoffbrücken
ein sperriges Molekülgitter bilden und nicht so dicht aneinanderliegen wie im flüssigen Zustand. Konsequenz: Eis schwimmt oben; Gewässer frieren von oben her zu; die isolierende Eisschicht vermindert die Wärmeabgabe des Wassers, sodass unter der Eisschicht in der Regel ein flüssiger Bereich erhalten bleibt.
Am Grund eines Sees hat das Wasser immer eine Temperatur von +4 ºC. Dies ermöglicht den im Wasser lebenden Organismen das Überleben auch im Winter.
Aufgabe 3.5:
Weitere Folgen der Wasserstoffbrücken sind die ungewöhnlich hohen Schmelz- und Siedetemperaturen, seine große Wärmekapazität und Wärmespeicherungsfähigkeit sowie die Kohäsion und Oberflächenspannung des Wassers. Erklären Sie diese Eigenschaften.
3.5 Die Wassermoleküle brauchen eine große Bewegungsenergie, um sich aus den H-Brücken zu lösen. Da die Bewegungsenergie der Wassermoleküle an die Temperatur gekoppelt ist, geht Wasser erst bei 100 ºC in den gasförmigen Zustand über. Die große Wärmekapazität zeigt sich darin, dass viel Wärmeenergie benötigt wird, um 1 g Wasser um 1 ºC zu erwärmen („spezifische Wärme“), und noch
mehr Wärme, um Wasser zu verdampfen („Verdampfungswärme“). Dadurch wirkt das Wasser temperaturausgleichend (s. Meeresklima). Die Kohäsion beruht auf der starken Anziehung der Wassermoleküle untereinander, wodurch z. B. in Baumstämmen lange Wassersäulen gebildet werden können und auf der Wasseroberfläche eine Art elastische Haut, die sogenannte berflächenspannung,
entsteht.
Aufgabe 3.6:
Die Lösungseigenschaften von Stoffen werden oft mit den Begriffen hydrophil, lipophil, hydrophob und lipophob beschrieben. Definieren Sie bitte diese Begriffe. Erläutern
Sie auch den Begriff Hydrathülle (▶ LB, S. 44).
3.6 Hydrophile (wasserliebende) Stoffe mischen sich gut mit Wasser und sind stets lipophob (fettmeidend). Hydrophobe (wasserscheue) Stoffe mischen sich nicht
gut mit Wasser und sind lipophil (fettliebend), d. h., sie lösen sich gut in unpolaren Lösungsmitteln. Hydrophile Teilchen tragen im Wasser einen relativ fest sitzenden Mantel aus Wassermolekülen mit sich herum, die sogenannte Hydrathülle.
Dadurch erscheinen sie größer, als sie tatsächlich sind, was z. B. für die
Permeabilität durch Membranen von Bedeutung ist.
Aufgabe 3.7:
Unter den in Ihrem Lehrbuch vorgestellten organischen Verbindungen lassen sich
wasserlösliche und wasserunlösliche Stoffe finden. Nennen Sie Beispiele. Was bedeutet in diesem Zusammenhang der Merksatz „Gleiches löst sich in Gleichem“?
3.7 • Wasserlöslich:
Ethanol, Glycerin, Aceton, Essigsäure
• Wasserunlöslich:
Alkane, Moleküle mit langen Kohlenwasserstoffketten.
Aufgabe 3.8:
Gibt es Stoffe, die sowohl hydrophil als auch lipophil sind (▶ LB, S. 46 und 50)? BegründenSie bitte Ihre Antwort. (AB II)
3.8 Ja! Viele organische Moleküle mit unpolaren Kohlenwasserstoffketten enthalten
funktionelle Gruppen, die polar sind.Beispiel: Ethanol löst sich nicht nur in Wasser, sondern genauso gut in Fett.
Aufgabe 3.9:
Definieren Sie, was man unter funktionellen Gruppen versteht (▶ LB, S. 90), und begründen Sie, warum sie für das Verständnis des Stoffwechsels so wichtig sind. (AB I)
3.9 Funktionelle Gruppen sind charakteristische Teile eines Moleküls, die seine Eigenschaften
und Funktionen maßgeblich bestimmen. Sie sind auch für die Namengebung
eines Moleküls bzw. einer Stoffklasse von Bedeutung. Ihre Kenntnis erleichtert die Orientierung im Stoffwechsel. Hier lassen sich oft typische Folgen
von Veränderungen der funktionellen Gruppen verfolgen, z. B.: Zucker – Aldehyd
– Säure.
Aufgabe 3.10:
Beschreiben Sie den Aufbau eines Fettes und erläutern Sie den Unterschied zwischen Fetten und Ölen. (AB I)
3.10 Fette bestehen aus einem Glycerinmolekül, das mit drei Fettsäuren verbunden
ist. Auch Öle gehören zu den Fetten, sind aber wegen ihres höheren Anteils an ungesättigten Fettsäuren bei Zimmertemperatur flüssig.
Aufgabe 3.11:
Beschreiben Sie die Struktur eines Phospholipids und erklären Sie, warum Phospholipide im Gegensatz zu Fetten mit Wasser Emulsionen bilden können.
3.11 Phospholipide sind fettähnliche Verbindungen, bei denen eine der drei Fettsäuren ersetzt ist durch eine Phosphatgruppe, an die noch ein weiteres Molekül gebunden ist. Diese Gruppe ist wasserlöslich und ermöglicht dem Molekül die Bildung von Micellen, die im Wasser schweben und so Emulsionen bilden.
Aufgabe 3.12:
Die Polysaccharide Stärke und Zellulose bestehen beide aus dem Baustein Glucose.
Erklären Sie, weshalb es sich um zwei Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften
handelt. Erläutern sie die Funktionen der beiden Stoffe. (AB I)
3.12 Glucose kommt in verschiedenen Formen vor. Stärke besteht aus α-D-Glucose- Einheiten, die lange Spiralen bilden. Zellulose besteht aus β-D-Glucose-Einheiten, die fädige Strukturen bilden. Stärke dient bei Pflanzen als Reservestoff, Zellulose als Gerüststoff.
Aufgabe 3.13:
Beschreiben Sie den Aufbau eines Nucleotids. Nennen Sie die Unterschiede in den Nucleotiden der RNA und der DNA. (AB I)
3.13 Ein Nucleotid besteht aus drei Komponenten: Phosphat, C5-Zucker und eine Base.
DNA-Nucleotide enthalten als Zucker Desoxyribose und als Basen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin. RNA-Nucleotide enthalten Ribose und als Basen
Adenin, Cytosin, Guanin und Uracil.
Aufgabe 3.14:
Beschreiben Sie, wie eine DNA-Doppelhelix aufgebaut ist. (AB I)
3.14 Die DNA-Doppelhelix besteht aus 2 gegenläufigen Polynucleotid-Strängen, die sich umeinanderwinden und eine Doppelspirale bilden. Jeder Strang besteht aus einer Phosphat-Desoxyribose-Kette, an der seitlich an der Desoxyribose die Basen hängen. Die Basen der gegenüberliegenden Stränge bilden komplementäre Paare aus Adenin und Thymin bzw. Guanin und Cytosin, die durch Wasserstoffbrücken
zusammengehalten werden.
Aufgabe 3.15:
Beschreiben Sie den typischen Bau einer Aminosäure und erläutern Sie, wie zwei Aminosäuren zu einem Peptid verknüpft werden können. (AB I)
3.15 Die proteinogenen Aminosäuren sind sogenannte α-Aminosäuren. Am α-CAtom befinden sich einerseits eine Aminogruppe und andererseits eine Säuregruppe.
Sie verhalten sich wie klebrige Enden: Die Aminogruppe der ersten Säure kann mit der Säuregruppe der zweiten Aminosäure verknüpft werden. Unter Wasseraustritt entsteht eine Peptidbindung.
Aufgabe 3.16:
Erläutern Sie die Entstehung der Sekundär- und der Tertiärstruktur eines Proteins.
3.16 Die Aminosäurekette (Primärstruktur) kann durch Anziehungskräfte der Aminosäuren
untereinander die Gestalten einer α-Helix oder eines β-Faltblattes, die sogenannten Sekundärstrukturen, ausbilden. Diese Gestaltelemente können sich
spezifisch im Raum ausrichten und so die Tertiärstruktur erzeugen. Sie wird durch Disulfidbrücken stabilisiert.
Aufgabe 3.17:
Beschreiben Sie am Beispiel des Hämoglobins den Aufbau einer Quartärstruktur.
3.17 Eine Quartärstruktur besteht aus mehreren Polypeptidketten. Das Hämoglobin
ist eine Quartärstruktur, die aus zwei α- und zwei β-Ketten besteht. Diese vier Untereinheiten enthalten als prosthetische Gruppe jeweils ein Häm-Molekül, in
dem sich ein Eisen-Ion befindet. Jedes Eisen-Ion kann ein Sauerstoff-Molekül locker an sich binden.
3.1 Unter den wichtigen Gruppen der Biomoleküle gibt es drei Arten von Makromolekülen,
die allesamt aus einfachen Bausteinen aufgebaut sind, die zu langen Ketten verknüpft werden können.
Um welche Arten von Makromolekülen handelt es sich? Bezeichnen Sie jeweils ihre Bausteine und die Art ihrer Verknüpfung. (AB I)
3.1 • Polysaccharide:
Sie enthalten Monosaccharide als Bausteine (meist D-Glucose), die glykosidisch
miteinander verknüpft sind.
• Polynucleotide (Nukleinsäuren):
Sie bestehen aus Nucleotiden, die über Esterverbindungen miteinander verknüpft
sind.
• Polypeptide (Proteine, Eiweiße):
Ihre Bausteine sind die 20 proteinogenen L-Aminosäuren, die über Peptidbindungen
3.2 Abb. 3.1 zeigt jeweils einen Ausschnitt aus einem RNA- und einem DNA-Molekül.Beschreiben Sie die beiden Strukturformeln mit den passenden Fachbegriffen
und entscheiden Sie begründet, bei welcher Abbildung es sich um die RNA und
bei welcher um die DNA handelt. (AB I, II)
3.2 Es handelt sich um die Ausschnitte aus 2 einsträngigen Nukleinsäuremolekülen.
Gezeigt sind jeweils 4 Nucleotide, die über Esterbindungen zwischen den Phosphatgruppen
und den Zuckerbausteinen miteinander verknüpft sind. Die linke Abbildung zeigt die RNA mit Ribose als Zucker und den Basen Cytosin, Guanin,
Adenin und Uracil. Die rechte Abbildung zeigt die DNA mit Desoxyribose sowie
Cytosin, Guanin, Adenin und Thymin.
3.3 Eiweiß kann man in der Ernährung im Gegensatz zu Fett oder Zucker nicht durch eine andere Nährstoffklasse ersetzen. Erklären Sie dies über die am Aufbau der Fette, Kohlenhydrate und Eiweiße beteiligten Atome. (AB II)
3.3 Zucker und Fette bestehen beide aus den Elementen C, H und O. Zucker können
problemlos in Fette umgewandelt werden. Eiweiße enthalten zusätzlich zu den Elementen C, H und O noch Stickstoff. Sie können nicht aus Zuckern oder Fetten gewonnen werden, sondern müssen direkt mit der Nahrung aufgenommen werden.
Aufgabe 4.1:
Beschreiben und deuten Sie das Experiment von Gorter und Grendel (▶ LB, S. 54).
Erklären Sie, warum es das elektronenmikroskopische Bild der Biomembran bestätigt
(▶ LB, S. 52, Abb. 1). (AB II)
4.1 Sie extrahierten mit einem unpolaren Lösungsmittel die Lipide aus der Membran der roten Blutkörperchen und gaben den Extrakt auf eine Wasseroberfläche. Die
von den Lipiden bedeckte Wasserfläche erwies sich als doppelt so groß wie die Gesamtfläche der eingesetzten roten Blutkörperchen.
Deutung: Da in den roten Blutkörperchen so gut wie keine membranhaltigen Kompartimente existieren (vgl. Kapitel 5.2), kann man annehmen, dass die Lipidmoleküle in der Biomembran eine Lipid-Doppelschicht bilden. Ihre hydrophilenKöpfe sind nach außen gerichtet und können sich mit den hydrophilen
Kontrastmitteln bei der elektronenmikroskopischen Präparation verbinden. Daher erscheint die Biomembran im EM-Bild dreischichtig.
Aufgabe 4.2:
Das Sandwich-Membranmodell von Danielli und Davson aus dem Jahr 1935 wurde
1972 zum Fluid-Mosaik-Modell modifiziert (▶ LB, S. 55). Beschreiben Sie die beiden Membranmodelle und nennen Sie die Befunde, die diese Modifizierung veranlasst haben. (AB II)
4.2 • Sandwich-Modell:
Lipiddoppelschicht mit beidseitig aufgelagerten Proteinschichten.
• Fluid-Mosaic-Modell:
Lipiddoppelschicht mit integralen und peripheren Proteinen, an der Außenseite
der Membran zusätzlich glykosidisch gebundene Kohlenhydrate.
• Gründe für die Weiterentwicklung des Sandwich-Modells:
Der Transport von größeren wasserlöslichen Molekülen und Teilchen mit Hydrathülle konnte mit dem Sandwich-Modell nicht erklärt werden. Mit der Gefrierätztechnik gewonnene Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen,
dass sich in der Lipiddoppelschicht integrale Proteine befinden. Die Fusion von Zellen mit unterschiedlich markierten Membranproteinen ergibt eine Hybridzelle mit einer gemeinsamen Zellmembran, in der die Membranproteine beider Zellen sich gleichmäßig durchmischen. durchmischt sind. Fluoreszenz- markierte Membranproteine können gebleicht werden; an den gebleichten
Stellen kehrt die Fluoreszenz nach einiger Zeit zurück.
Aufgabe 4.3:
Erläutern Sie, was man unter den Vorgängen versteht, die mit den Begriffen
Brown'sche Teilchenbewegung, Diffusion und Osmose (▶ LB, S. 56) benannt werden.
4.3 Die Brown'sche Bewegung ist die ungerichtete Zufallsbewegung der Teilchen.
Ihre Geschwindigkeit hängt von der Temperatur, der Teilchengröße und der Viskosität des Mediums ab, worin sich die Teilchen befinden. Als Diffusion bezeichnet man die darauf beruhende gleichmäßige Verteilung der Teilchen in einem Raum. Bei Stoffmischungen kommt es zu einem Konzentrationsausgleich. Unter
Osmose versteht man die Diffusion durch eine selektiv durchlässige („semipermeable“)
Membran.
Aufgabe 4.4:
Die als Plasmolyse und Deplasmolyse bezeichneten Vorgänge, die sich im Mikroskop
gut an farbigen Pflanzenzellen, z. B. Zellen roter Zwiebeln oder Rotkohlzellen,
beobachten lassen, beruhen auf der Osmose (▶ LB, S. 57). Erläutern Sie diese Vorgänge.
4.4 Gibt man Zellen in eine hypertonische Lösung, kommt es zu einer bevorzugten
Wanderung der Wasserteilchen aus der Zelle in die Umgebung, bis die Konzentrationen
der wässrigen Lösungen innerhalb der Zelle und außerhalb der Zelle
ausgeglichen sind. Dabei schrumpft der Protoplast.
Bei der Deplasmolyse ist es umgekehrt: Die Umgebung ist gegenüber der Zelle
hypotonisch. Da die gelösten Stoffe die Membranen nicht passieren können,
dringt Wasser in die Zelle ein, um die Konzentrationen auszugleichen.
Aufgabe 4.5:
Erklären Sie, warum frische Salatblätter in einer Salatsoße nach kurzer Zeit ihre
Turgeszenz verlieren, also welk werden. (AB II)
4.5 In turgeszenten Salatblättern entspricht der Turgor dem Druck der Zellwände.
Durch den Wasserausstrom in einer hypertonischen Salatsoße kommt es zur
Plasmolyse, der Turgor sinkt, das Salatblatt wird welk. Eine andere mögliche Erklärung
wäre die Annahme, dass durch die Salatsoße die Zellmembranen so geschädigt
werden, dass sie nicht mehr selektiv permeabel sind, die Zellen also wie
beim Kochen absterben und nicht mehr osmotisch aktiv sind. Diese Erklärung
können Sie überprüfen, indem Sie das welke Salatblatt in Leitungswasser legen...
Aufgabe 4.6:
Worin besteht der Unterschied zwischen unspezifischem und spezifischem Transport?
Geben Sie an, welche Teilchen unspezifisch und welche spezifisch durch die
Membran durchgelassen werden. (AB I, II)
4.6 Der unspezifische Transport beruht auf der unkontrollierten Wanderung von
Teilchen durch die Membran entsprechend dem Konzentrationsgefälle. Dies ist
nur kleinen Molekülen und unpolaren, lipidlöslichen Molekülen mittlerer Größe
möglich. Salze und mittlere bis größere polare Moleküle gelangen mittels spezifischem
Transport durch die Membran.
Aufgabe 4.7:
Nennen Sie jeweils ein Beispiel für einen passiven Transport mittels eines Tunnelproteins
und eines Carrier-Proteins. (AB I)
4.7 Tunnelprotein: Aquaporine ermöglichen einen raschen Wassertransport.
Carrier-Protein: Glucose-Transport in Erythrocyten.
Aufgabe 4.8:
Erläutern Sie den Unterschied von primärem und sekundärem aktivem Transport.
4.8 Der primär aktive Transport wird direkt durch energieliefernde Prozesse angetrieben.
Der sekundär aktive Transport vollzieht sich als Co-Transport mit einem
Partner: beim Symport ist er gleichgerichtet, beim Antiport entgegengesetzt.
Aufgabe 4.9:
Beim sekundären aktiven Transport unterscheidet man zwei Varianten. Nennen Sie
die Fachbegriffe dafür und führen Sie jeweils ein Beispiel dazu an. (AB I)
4.9 • Beim Symport wird das aktiv zu transportierende Teilchen von einem Partner
„mitgeschleppt“, der mit dem Konzentrationsgefälle die Membran passiert.
Beispiel: Glucose wird mithilfe von Natriumionen in die Darmzellen geschleust.
• Beim Antiport werden zwei Teilchen gekoppelt in entgegengesetzter Richtung
durch die Membran transportiert.
Beispiel: Na-K-Pumpe.
Aufgabe 4.10:
Erläutern Sie den Vorgang der Phagocytose (▶ LB, S. 236) und nennen Sie ein Beispiel.
4.10 Phagocytose ist die Endocytose (Aufnahme) von festen Partikeln.
Beispiel: Phagocyten (eine Art der weißen Blutkörperchen) phagocytieren Bakterien.
Aufgabe 4.11:
Beschriften Sie die obige Abb. 4.1 und malen Sie die nichtplasmatischen Phasen farbig
aus. Zeigen Sie, dass man stets 2 Membranen überwinden muss, um von einem
plasmatischen Raum in den nächsten plasmatischen Raum zu gelangen. (AB II)
Aufgabe 4.12:
Fertigen Sie mithilfe der Angaben im Text Zeichnungen zu den drei Sekretionsformen bei Drüsenzellen an. (AB II)
4.1 E. Schnepf beobachtete, dass in den Zellen des Pilzes Geosiphon Blaualgenzellen der Gattung Nostoc hausen. Diese symbiontischen Zellen sind von einer
Doppelmembran umgeben. Rekonstruieren Sie mithilfe von Zeichnungen, wie das symbiontische Zusammenleben der beiden Organismen entstehen kann.
4.2 Erläutern Sie, wie sich die Bildungsarten der Organellen mit doppelter Membran,
mit einfacher Membran und ohne Membran voneinander unterscheiden.
4.2 Organellen mit doppelter Membran (Zellkern, Plastiden und Mitochondrien) besitzen
eine DNA und vermehren sich durch Teilung. Organellen mit einfacher
Membran bilden sich durch Membranfluss, also die Abschnürung und Fusion
von Vesikeln. Die für zusätzliches Membranmaterial benötigten neu hergestellten
Lipide vereinigen sich spontan zu Aggregaten und verschmelzen mit den bestehenden
Membranen. Auch Organellen ohne Membran (z. B. Ribosomen) bilden
sich durch übermolekulare Selbstaggregation („Self Assembly“).
4.3 Die folgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung der Biomembranen aus roten
Blutkörperchen und aus der Isolierschicht von Nervenfasern (genauer: Myelinhülle
um die Axone von Nervenzellen):
Entwickeln Sie eine Hypothese, inwiefern sich die Zusammensetzung der
Membranen in ihrer Funktion widerspiegelt. (AB II, III)
4.3 Der relativ hohe Proteinanteil in den Membranen der roten Blutkörperchen sorgt
dafür, dass die Zellen bei ihrer rasenden Fahrt durch die Blutgefäße elastisch verformbar
bleiben und nicht in Teile zerfallen. Außerdem findet mithilfe der Membranproteine
ein reger Stoffaustausch zwischen dem Zellinneren und dem Zelläußeren
statt. In den isolierenden Membranen der Nervenfasern soll dagegen
kein Stoffaustausch mit der Umgebung stattfinden, deshalb enthalten sie kaum
Proteine.
Aufgabe 5.1:
Beschreiben Sie das abgebildete Energiediagramm (▶ LB, S. 62, Abb. 2) und erläutern Sie anhand dessen den Ausdruck Biokatalysator. (AB I)
5.1 Ohne Katalysator benötigt die Reaktion viel Aktivierungsenergie, mit Biokatalysator
nur wenig Aktivierungsenergie. Biokatalysatoren senken die Aktivierungsenergie, indem sie die Stoffe so arrangieren, dass sie sich leicht in die Produkte
umwandeln lassen.
Aufgabe 5.2:
Erläutern Sie anhand der dargestellten Lactosespaltung (▶ LB, S. 64, Abb. 2) den
Ablauf der Reaktion und die Substrat- und Wirkungsspezifität der Lactase. Erklären
Sie den Namen des Enzyms. (AB I)
5.2 Das Enzym nimmt nur Lactose im katalytischen Zentrum als Substrat an. Es ist substratspezifisch (eduktspezifisch). Das Enzym sorgt für die Spaltung der Lactose in Galactose und Glucose. Es katalysiert keine anderen Reaktionen (z. B. kei-ne Oxidation der Lactose). Das Enzym ist daher wirkungsspezifisch (produktspezifisch).
Der Name des Enzyms Lactase richtet sich nach dem Substrat Lactose;
die Endsilbe „-ase“ kennzeichnet alle Enzyme.
Aufgabe 5.3:
Beschreiben Sie das in Ihrem Lehrbuch (▶ LB, S. 72, Abb. 2) abgebildete Kurvendiagramm
zur Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität und begründen Sie, warum
für den Menschen bei hohem Fieber ab 42 ºC Lebensgefahr besteht. (AB II)
5.3 Die rote Kurve illustriert die RGT-Regel, nach der die Geschwindigkeit einer Reaktion
bei einer Temperaturerhöhung um 10 ºC etwa um das 3-Fache steigt. Die grüne Linie zeigt, dass die Stabilität eines Enzyms mit zunehmender Temperatur
abnimmt. Dies gilt besonders für den Bereich oberhalb von 40 ºC, wo es zur Denaturierung des Enzymmoleküls kommt.
Der blau eingezeichnete Verlauf der Enzymaktivität ist das Resultat der beiden vorher genannten Effekte: Zunächst steigt die Enzymaktivität entsprechend der
RGT-Regel auf ein Maximum, danach fällt sie wegen der Denaturierung steil ab.
Bei Fieber ab 42 ºC sind die Enzyme so weit denaturiert, dass der Stoffwechsel zusammenbricht, was zum Tod des Patienten führt.
Aufgabe 5.4:
Erläutern Sie das Kurvendiagramm zur kompetitiven Hemmung der Enzymaktivität
und erklären Sie, unter welchen Umständen die Wirkung des Hemmstoffes aufgehoben
wird. (AB II)
5.4 Bei Anwesenheit eines konkurrierenden Hemmstoffes wird ein Teil der katalytischen
Zentren durch diese Hemmstoffmoleküle besetzt. Sie können daher kein Substrat binden. Es kann also weniger Substrat umgesetzt werden – die Kurve
verläuft flacher. Je höher die Substratkonzentration ist, desto mehr verdrängen bei gleichbleibender Hemmstoffmenge die Substratmoleküle die Konkurrenzmoleküle, sodass schließlich ebenfalls die Maximalgeschwindigkeit des Substratumsatzes
erreicht wird.
Aufgabe 5.5:
Nennen Sie ein Beispiel, wie man einen kompetitiven Hemmstoff als Medikament einsetzen kann. (AB I)
5.5 Allopurinol konkurriert mit Hypoxanthin um das katalytische Zentrum des Enzyms Xanthinoxidase, das für die Bildung von Harnsäure zuständig ist. Durch
das Medikament kann daher die Bildung von Harnsäure aus Hypoxanthin reduziert werden.
Aufgabe 5.6:
Erklären Sie, wie es zu allosterischen Effekten kommen kann. Geben Sie mithilfe des
abgebildeten Kurvendiagramms an, wie man eine allosterische von einer kompetitiven
Hemmung unterscheiden kann. (AB I, II)
5.6 Allosterie ist die Veränderung der Raumstruktur eines Proteins durch Bindung kleiner Effektormoleküle an das allosterische Zentrum. Wenn dadurch das katalytische Zentrum so verändert wird, dass es das Substrat nicht mehr umwandeln kann, sinkt die Anzahl der arbeitsfähigen Enzyme und damit die maximale Geschwindigkeit der Substratumsetzung. Im Gegensatz zur kompetitiven Hemmung wird also bei der allosterischen Hemmung die Maximalgeschwindigkeit auch bei hoher Substratkonzentration nicht erreicht.
5.1 Wenn man Brot längere Zeit kaut, fängt es an, süß zu schmecken. Erklären Sie diese Beobachtung. (AB II)
5.1 Brot enthält Stärke (Amylose). Speichel enthält Amylase. Beim Kauen kommt
das Substrat Amylose mit dem Enzym Amylase in Kontakt: Amylose wird an das
katalytische Zentrum gebunden und in süß schmeckenden Malzzucker (Maltose)
und Traubenzucker (Glucose) gespalten.
5.2 Bestimmte Vitamine dienen als Cofaktoren von Enzymen. Erläutern Sie, was man unter Cofaktoren versteht (▶ LB, S. 67). Welche Folgen hat ein Mangel an diesen Vitaminen? (AB I, II)
5.2 Cofaktoren sind Hilfsmoleküle, die den Enzymen als Werkzeuge und als Lieferanten von Energie und atomaren „Kleinteilen“ dienen. Das Fehlen bestimmter
Vitamine führt dazu, dass den betroffenen Enzymen ihre Arbeit nicht mehr möglich ist. Es kommt zu Stoffwechselstörungen.
5.3 Enzyme können durch die Änderung ihrer Gestalt gehemmt werden, sei es mit allosterisch wirkenden Molekülen oder mit Schwermetallen. Erklären Sie, warumdie Schwermetallhemmung im Gegensatz zur allosterischen Hemmung nicht rückgängig zu machen ist. (AB III)
5.3 Allosterische Effektormoleküle binden nur schwach und damit reversibel an das allosterische Zentrum des Enzyms. Schwermetalle bilden dagegen stabile Schwefelverbindungen und zerstören so irreversibel die Tertiärstruktur der Enzyme.
Aufgabe 6.1:
Berechnen Sie die Anzahl der Bakterien für die ersten 10 Teilungen. Nennen Sie den
mathematischen Ausdruck für diese Vermehrungsrate (▶ LB, S. 379). Begründen
Sie, warum wir nicht in einer „Bakterienflut“ untergehen. (AB II)
6.1 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024. Exponentielles Wachstum!
Das Wachstum wird begrenzt durch Nährstoffmangel, Fressfeinde etc.
Aufgabe 6.2:
Zur Veranschaulichung können Sie den Zellzyklus mithilfe eines Modells nachspielen.
Sie brauchen dazu ein Kartenspiel und etwas Tesafilm.
Nehmen Sie den rot gefärbten Chromosomen entsprechend die roten Karten eines
Skatspiels, z. B. 7 – 8 – 9 – 10. Sie sollen vier 1-Chromatid-Chromosomen darstellen.
Nehmen Sie nun vier Karten 7 – 8 – 9 – 10 hinzu und verdoppeln Sie mit etwas Tesafilm
die 1-Chromatid- zu 2-Chromatid-Chromosomen. Treten Sie nun in die Mitose
ein: Ordnen Sie die Kartenpaare in einer Ebene an (Metaphase) und lassen Sie
dann die Anaphase folgen, indem Sie die Kartenpaare trennen. In der Telophase haben
Sie dann zwei Sätze mit 1-Chromatid-Chromosomen.
Welche Teile des Zellzyklus lassen sich mit den Karten nicht so gut abbilden? (AB II)
Die Verkürzung der Chromosomen beim Übergang von der Interphase in die
Prophase und ihre Verlängerung nach der Telophase lässt sich mit den Karten
nicht darstellen.
Aufgabe 6.3:
Geben Sie die Funktionen der G1-, S- und G2-Phase in der Interphase an. Wann befindet
sich eine Zelle in der G0-Phase? (AB I)
6.3 Die G1-Phase ist die eigentliche Arbeitsphase der Zelle. Am Ende der G1-Phase
beginnt die Vorbereitung auf die S-Phase. In der S-Phase verdoppelt sich die
DNA. Aus den 1-Chromatid-Chromosomen werden 2-Chromatid-Chromosomen.
Die G2-Phase dient der Vorbereitung der Mitose. Eine Zelle, die weiterhin
arbeitet, sich aber nicht mehr teilt, wird postmitotisch genannt und verharrt in der G0-Phase.
Aufgabe 6.4:
Erläutern Sie, was man unter Klonen versteht und worin der Unterschied zwischen
reproduktivem und therapeutischem Klonen besteht. (AB I, II)
6.4 Klonen bedeutet die Erzeugung genetisch identischer Tochterzellen bzw. Nachkommen.
Das reproduktive Klonen bezweckt die Erzeugung von vollständigen,
genetisch identischen Organismen. Das therapeutische Klonen dient der Erzeugung
von genetisch identischen Geweben oder Organen für medizinische Zwecke.
Aufgabe 6.5:
Teilen Sie einen Würfel von 2 mm Kantenlänge gedanklich in 8 Würfel von 1 mm
Kantenlänge auf. Vergleichen Sie die Oberfläche des Ausgangswürfels mit der Oberfläche
der 8 kleinen Würfel mit dem gleichen Gesamtvolumen. (AB I)
6.5 Ein Würfel mit 2 mm Kantenlänge hat ein Volumen von 23 mm3 = 8 mm3 und
eine Oberfläche von 6 · 22 mm2 = 24 mm2.
Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge hat ein Volumen von 13 mm3 = 1 mm3 und
eine Oberfläche von 6 · 12 mm2 = 6 mm2.
Daraus ergibt sich: Bei gleichem Gesamtvolumen haben die 8 kleinen Würfel
eine doppelt so große Oberfläche wie der große Würfel.
Aufgabe 6.6:
Erläutern Sie die Unterschiede zwischen einer Zellkolonie und einem Vielzeller und
geben Sie in diesem Zusammenhang die Kennzeichen eines vielzelligen Organismus
an. (AB I)
6.6 In einer Zellkolonie sind die Zellen nicht spezialisiert. In einem Vielzeller gibt es
dagegen unterschiedlich differenzierte Zellen mit verschiedenen Aufgaben. Sie
vereinigen sich zu Geweben und Organen mit spezifischen Funktionen.
Aufgabe 6.7:
Ordnen Sie die unterschiedlich differenzierten tierischen Zellen aus der Abbildung
in Ihrem Lehrbuch (▶ LB, S. 40) den oben vorgeschlagenen Grundgeweben zu.
6.7 Deckgewebe: Epithelzelle.
Binde- und Stützgewebe: Bindegewebszelle, Knorpelzelle, Knochenzelle.
Grundgewebe: Parenchymzelle, Blutzelle, glatte Muskelzelle.
Aufgabe 6.8:
Ordnen Sie die unterschiedlich differenzierten pflanzlichen Zellen aus der Abbildung
in Ihrem Lehrbuch (▶ LB, S. 41) den oben vorgeschlagenen Grundgeweben zu.
6.8 Deckgewebe: Epidermiszelle
Stranggewebe: Leitbündel
Grundgewebe: Parenchym
6.1 Erläutern Sie, warum Zellen in der Regel mikroskopisch klein sind. (AB I)
6.1 Für einen effizienten Stoffwechsel benötigt eine Zelle einen intensiven Stoffaustausch mit der Umgebung. Da die relative Oberfläche mit zunehmendem Volumen der Zelle abnimmt, wird der Stoffaustausch mit zunehmender Größe der Zelle immer schwieriger.
6.2 Die Chromosomen der Eucyten sind im Lichtmikroskop nur zeitweise sichtbar.
Erklären Sie dieses Phänomen. (AB II)
6.2 Im Chromatin der Interphase sind die Chromosomen zu dünn, um mit dem
Lichtmikroskop aufgelöst zu werden. Erst wenn die Chromosomen für die Mitose
kondensiert sind, liegen sie über der Auflösungsgrenze von etwa 0,2 μm.
6.3 Tumorzellen sind somatische Zellen, die ihre Differenzierung verloren haben
und sich in rascher Folge teilen. Erläutern Sie, worin sich ihr Zellzyklus von
dem Zellzyklus einer undifferenzierten Zelle unterscheidet. (AB II)
6.3 Im Zellzyklus von Tumorzellen fehlt die G0-Phase. Die G1-Phase ist verkürzt
6.4 Ordnen Sie die folgenden pflanzlichen Zellen den nachstehenden Abbildungen zu: (AB I)
6.4 a) undifferenzierte Zelle
b) Steinzelle
c) Assimilationszelle
d) Speicherzelle
e) Epidermiszelle
f) Wurzelhaarzelle
g) Sternhaar
h) Siebzelle mit Geleitzelle
i) Bastfaser
j) Tracheide
k) Trachee
6.5 Ordnen Sie die folgenden tierischen Zellen den nachstehenden Abbildungen
zu: (AB I)
6.5
a) Zygote
b) Epithelzelle
c) Wimperepithelzelle
d) Drüsenzelle
e) Sinneszelle
f) Nervenzelle
g) Bindegewebszelle
h) Farbstoffzelle
i) Knorpelzellen
j) Knochenzelle
k) glatte Muskelzelle
l) Blutzellen
m) Spermium
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