Cytologie Grundbausteine Zelle

A) Skizze der beiden Zellen

B) Gemeinsamkeiten sowie Unterschiede

| Merkmal | Pflanzenzelle | Tierzelle |

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| Zellwand | Vorhanden, aus Cellulose | Nicht vorhanden |

| Chloroplasten | Vorhanden, für Photosynthese | Nicht vorhanden, außer bei manchen Einzellern|

| Vakuole | Groß, zentral, Speicher für Wasser und Nährstoffe| Kleiner, mehrere kleinere Vakuolen möglicherweise vorhanden|

| Zellmembran | Vorhanden | Vorhanden |

| Zellkern | Vorhanden | Vorhanden |

| Mitochondrien | Vorhanden | Vorhanden |

| Endoplasmatisches Reticulum (ER)| Vorhanden, sowohl glatt als auch rauh | Vorhanden, sowohl glatt als auch rauh |

| Golgi-Apparat | Vorhanden | Vorhanden |

| Lysosomen | Weniger häufig | Häufig |

1. **Zellmembran:**

- Funktion: Reguliert den Ein- und Austritt von Stoffen in die und aus der Zelle, unterstützt die Zellstruktur und ermöglicht Zellkommunikation.

2. **Zellkern:**

- Funktion: Enthält die genetische Information der Zelle in Form von DNA, steuert die zellulären Aktivitäten und ist an der Zellteilung beteiligt.

3. **Mitochondrien:**

- Funktion: Verantwortlich für die Energieproduktion der Zelle durch Zellatmung, in der Nährstoffe in ATP umgewandelt werden.

4. **Chloroplasten (nur in Pflanzenzellen):**

- Funktion: Ort der Photosynthese, in der Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt wird, um organische Verbindungen herzustellen.

5. **Endoplasmatisches Reticulum (ER):**

- Funktion: Beteiligt an der Protein- und Lipidsynthese, Transport von Stoffen in der Zelle und Modifikation von neu synthetisierten Proteinen und Lipiden.

6. **Golgi-Apparat:**

- Funktion: Modifiziert, sortiert und verpackt Proteine und Lipide für den Transport innerhalb und außerhalb der Zelle.

7. **Lysosomen:**

- Funktion: Enthalten Verdauungsenzyme, die für den Abbau von Zellbestandteilen, Fremdstoffen und abgestorbenen Zellen verantwortlich sind.

8. **Vakuolen (meist in Pflanzenzellen):**

- Funktion: Speichern Wasser, Nährstoffe und Abfallprodukte, unterstützen die Zellstruktur und regulieren den osmotischen Druck in der Zelle.

Diese Zellbestandteile spielen entscheidende Rollen bei verschiedenen zellulären Prozessen und tragen zur Funktionsfähigkeit und Lebensfähigkeit der Zelle bei.

A) Skizze Mitochondrium

B) Funktion im Zusammenhang mit Zelle !

• Energiegewinnung durch Zellteilung

• Liefert ATP

• Kalciumspeicher

• REGULIERUNG Apoptose

• Kraftwerk der Zelle

Ausführliche Erklärung !

Die Mitochondrien sind organellähnliche Strukturen in eukaryotischen Zellen, die eine Vielzahl lebenswichtiger Funktionen erfüllen. Hier sind einige der Hauptfunktionen der Mitochondrien und ihr Zusammenhang mit der Zelle:

1. **Energiegewinnung durch Zellteilung**: Mitochondrien sind die Hauptorte für die Zellatmung, einen Prozess, der ATP (Adenosintriphosphat) produziert, die primäre Energiequelle für zelluläre Prozesse. Während der Zellteilung benötigt die Zelle eine große Menge an Energie, um den Prozess durchzuführen, und die Mitochondrien spielen eine entscheidende Rolle dabei, diese Energie bereitzustellen.

2. **Kalziumspeicher**: Mitochondrien können Kalziumionen speichern und freisetzen, was wichtig für die Regulation zahlreicher zellulärer Prozesse ist, einschließlich Signaltransduktion, Zellkommunikation und Muskelkontraktion.

3. **Regulierung der Apoptose**: Mitochondrien spielen eine Schlüsselrolle bei der Regulation des programmierten Zelltods (Apoptose). Sie setzen Signalmoleküle frei, die den Prozess der Apoptose auslösen können, was für die Wartung der Zellpopulation und die Entfernung beschädigter oder unerwünschter Zellen entscheidend ist.

4. **Kraftwerk der Zelle**: Mitochondrien werden oft als die "Kraftwerke" der Zelle bezeichnet, da sie die Hauptquelle für ATP sind und somit die Energie liefern, die für zelluläre Prozesse benötigt wird, wie zum Beispiel Bewegung, Transport von Molekülen und Synthese von Biomolekülen.

Ein Ausfall der Mitochondrien könnte für die Zelle schwerwiegende Folgen haben:

- **Energiemangel**: Ohne funktionierende Mitochondrien wäre die Zelle nicht in der Lage, ausreichend ATP zu produzieren, was zu einem starken Energiemangel führen würde. Dies würde die meisten zellulären Prozesse beeinträchtigen und letztendlich zum Zelltod führen.

- **Störungen in der Kalziumhomöostase**: Die Freisetzung von Kalzium aus den Mitochondrien ist wichtig für die Regulation der Kalziumkonzentration in der Zelle. Ein Ausfall der Mitochondrien könnte zu einer Störung der Kalziumhomöostase führen, was wiederum zahlreiche zelluläre Prozesse beeinträchtigen würde.

- **Fehlregulation der Apoptose**: Da Mitochondrien an der Regulation der Apoptose beteiligt sind, könnte ein Ausfall zu einer gestörten Apoptose führen, was entweder zu einer übermäßigen Zelltod oder zum Überleben beschädigter oder unerwünschter Zellen führen könnte, was potenziell zu Krankheiten wie Krebs führen könnte.

- **Generelle Dysfunktion der Zelle**: Da Mitochondrien an so vielen grundlegenden zellulären Prozessen beteiligt sind, könnte ein Ausfall der Mitochondrien zu einer allgemeinen Dysfunktion der Zelle führen, die letztendlich zum Zelltod oder zu schwerwiegenden Krankheiten führen könnte.

Zusammenhang Bau + Funktion

- **Chloroplasten**

- Organellen in Pflanzenzellen

- Verantwortlich für Photosynthese

- **Struktur**

- Doppelte Membran

- Thylakoide (Falten in der inneren Membran)

- Chlorophyll und Fotosynthesemoleküle in Thylakoiden konzentriert

- **Funktion**

- Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie (Photosynthese)

- Produktion von Zucker und Sauerstoff aus Wasser und Kohlendioxid

- Nahrungsherstellung für die Pflanze und Sauerstoffproduktion

- **Anpassungsfähigkeit**

- Änderungen je nach Lichtbedingungen

- Vermehrte Thylakoide bei intensivem Licht

- Vergrößerung bei geringem Licht

- **Prozess der Endosymbiose**

- Aufnahme kleinerer Prokaryoten durch größere Wirtszelle.

- Möglicherweise durch Endozytose.

- Prokaryoten bleiben in der Wirtszelle erhalten.

- **Symbiotische Beziehung**

- Prokaryoten versorgen Wirtszelle mit Energie oder helfen bei Fotosynthese.

- Erhalten Schutz und Nährstoffe von der Wirtszelle.

- **Genetische Integration**

- Über Millionen Jahre Prokaryoten integrierten sich in zelluläre Strukturen der Wirtszelle.

- Transfer von Genen aus Prokaryoten-Genom in Wirtszellen-Genom.

- Prozess führte dazu, dass Prokaryoten weniger außerhalb der Wirtszelle überlebensfähig sind.

- **Entstehung der Eukaryoten**

- Eukaryoten entstehen als Resultat der Endosymbiose.

- Kennzeichnen sich durch Zellkern und spezialisierte Organellen.

- Mitochondrien und Chloroplasten sind Nachfahren der eingewanderten Prokaryoten.

**Glaubwürdigkeit der Theorie:

Die Endosymbiontentheorie, wie in den Stichpunkten beschrieben, ist eine wissenschaftliche Theorie, die auf umfangreichen Beobachtungen und experimentellen Beweisen basiert. Sie wurde von Lynn Margulis in den 1960er Jahren vorgeschlagen und hat seitdem breite Akzeptanz in der wissenschaftlichen Gemeinschaft erlangt.

Glaubwürdigkeitsmerkmale:

1. **Konsistenz mit Beobachtungen:** Die Theorie erklärt viele Beobachtungen in Bezug auf die Struktur, Funktion und genetische Ähnlichkeiten zwischen Organellen wie Mitochondrien und Chloroplasten sowie Bakterien.

2. **Experimentelle Bestätigung:** Experimente zur Beobachtung von Endosymbiose-ähnlichen Prozessen und molekulare Analysen unterstützen die Hypothese.

3. **Vorhersagen und Anpassung:** Die Theorie ermöglicht Vorhersagen über die molekulare und strukturelle Evolution von Organellen und wurde durch neue Entdeckungen und Erkenntnisse weiter verfeinert.

4. **Interdisziplinäre Unterstützung:** Die Endosymbiontentheorie wird von verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen unterstützt, darunter Molekularbiologie, Zellbiologie, Biochemie und Evolutionsbiologie.

Insgesamt wird die Endosymbiontentheorie als glaubwürdige Erklärung für die Entstehung von Eukaryoten betrachtet, die durch eine Vielzahl von Beweisen gestützt wird.

• Zelle mit Plasmamembarn stellt osmotisches System dar

• Gleichgewicht wird erhalten außerhalb sowie innerhalb Zelle

—> überleben Zelle so gesichert !

• passiver Transportprozess

• Kein ATP nötig

• allein durch Eigenbewegung der Teilchnen zu Stande

  —> Brownsche Molekularbewegung

• Bsp. Wenn man Tee ziehen lässt

• Achtung ! Wenn Gleichgewicht erreicht bewegen sich die Teilchen trotzdem noch

Diffusionsgeschwindigkeit

abhängig von:

• Durchmesser

• Temperatur

• Konzentrationsunterschied

• zu überwindende Distanz

• Art einseitige Diffusion

  —> da semipermeable Membran vorhanden

• Membran ist also halbdurchlässig heißt nur Wasser Moleküle kommen hindurch aber keine Moleküle wie bspw. Salz und Zucker

Osmose am Beispiel des Phänomens aufgeplatzte Kirsche 🍒

1. Ende Sommer Kirschen sehr zuckereich

2. Fällt Regen ( Regenwasserkonzentration( Zucker) niedriger als in der Kirsche )

3. Moleküle Kirsche ( Zucker ) kann nicht raus deswegen diffundiert Wasser durch semipermeable Membran ( in dem Fall Außenhaut )

4. Kirsche Platzt auf da Aussenhaut nicht osmotischn Druck standhalten kann

• Prozess bei denen Pflanzen Wasser entzogen wird

—> Wasserenzug folge eines hypertonen Umfeld

• osmotischer Druck ( siehe Osmose ) im Außenbereich größer

• Zelle beisetzt geringere bspw Salz Konzentration als das Außenmedium

• durch Wasserenzug schrumpft der Protoplast

—> durch schrumpfen löst sich Zellmembran stellenweise von der Zellwand ab

Vorgang funktioniert nur bei Zellen mit Zellwand !

• Vorgang kann bis zu einem bestimmten Vorgang rückgängig gemacht werden

Mn spricht auch von einem hypertonem Medium

• entgegengesetzter Vorgang zur Plasmolyse

• Aufnahme von Wasser In die Zelle und somit Vergrößerung des Protoplasten

• Prozess erfolgt durch Osmose

• Hyperton: Konzentrations in Zelle höher als außenmedium

• Wenn Pflanze alles was sie an Wasser aufnehmen kann hat = Turgenstenz

• bestehen aus Doppellipidschicht

• Mosaik aus Eiweißem sowie Kohlhydraten eingelagert —> Selektiv der Membran

• Einlagerung Membranproteinen

• Wasseranzihende Moleküle zeigen sich im wässerigen Milieu der Zelle

• Farbstoffe können eingelagert werden

• Cytoskeleton kann permeabiliät vergrößern

“Köpfchen in das Wasser , Schwänzchen in die Höhe”

• Zelle nimmt Stoffe auf in dem sie diese in ihre Vesikel einschnürt

• Geht als Vesikel in Membran —> kleiner Teil der Membran fehlt somit

• Abgekapselte Teil nennt man auch Endosom

  zwei Grundformen

• Phagozytose —> feste Stoffe werden aufgenommen

• Pinozytose —> Flüssigkeiten werden aufgenommen