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Schule > Biologie > Grundlagen der Biologie > Zellen, -teilung und Biomembrane > Klausurvorbereitung / Zusammenfassung: Von der Zelle zum Organ

Von der Zelle zum Organ

4. Unterschiede zwischen Licht- und Elektronenmikroskop
Bild, Strahlenquelle, Linsen, Auflösungsvermögen, Vakuum, Bildentstehung, Präparat
5. Methode der Präparatherstellung für das Elektronenmikroskop
- 3 Voraussetzungen: entwässert, tot, ultradünn

- Phasen der Präparatherstellung:
Fixierung: Osmiumteroxid
Entwässerung: Alkohol
Infiltrierung: Kunstharzlösung
Einbettung und Härtung: Erwärmen, keine Strukturveränderungen mehr
Schneiden mit dem Ultramikrotom: Metallstab, Glasmesser
Auftischen: Kupfernetz
Kontrastierung: durch Uranglacetat
6. Gewinnung von Zellbestandteilen und Klärung ihrer Funktionen
- muss Zellbestandteile isolieren
- dürfen nicht abgetötet werden
Zerkleinerung des Gewebes in Rohrzuckerlösung
Homogenisator
Gradientenmischgerät: Lösung abnehmender Dichte
Ultrazentrifuge
Pipettierung
- Zellorganellen können benannt werden
- Funktionen können zugeordnet werden
7. Die Zelle als geordnetes System
Zellorganellen als kompartimentierende Funktionseinheiten

a) ohne Membran:
- Ribosomen: Orte der Proteinbiosynthese
frei im Zytoplasma oder an ER gebunden
bestehen aus RNA und Proteinen
- Microtubuli: röhrenförmig
am Aufbau von Zytoskeletts und Spindelapparat beteiligt

b) mit einfacher Membran:
- Endoplasmatisches Retikulum (ER): Membransystem
kann mit Ribosomen besetzt sein
Herstellung von Membranbestandteilen
Transport und Speicherung von Stoffen
- Dictyosomen: übereinander geschichtete Hohlräume
Abschnürung von GOLGI-Vesikeln GOLGI-Apparat
Synthese von Stoffen, Sortierung, Verpackung, Transport
- Mikrobody: Wasserstoffperoxyd wird durch Enzym Katalase abgebaut
- Lysosomen: Abbau von verbrauchten Stoffen
sorgt für Selbstauflösung der Zellen (bei Tod) (Autolyse)
- Zellsaftvakuole: wasserreiche Reaktionsräume
speichert Nährstoffe, Abfälle, Abwehrstoffe
Stabilität der Pflanze

c) mit doppelter Membran:
- Zellkern: durchlässig für Makromoleküle
lang gestreckte Chromosomen Chromatin (DNA + Proteine)
DNA=genetisches Material der Zelle Stoffwechsel, Wachstum, Entwicklung
Nukleolus Synthese der Ribosomen
- Mitochondrien: große Reaktionsoberfläche durch Einstülpung der inneren Membran
Zellatmung
passive Verteilung auf Tochterzellen, eigene DNA
- Plastiden: Chloroplasten Ort der Photosynthese
Chromoplasten Färbung von Blüten und Früchten
Leukoplasten Speicherung von Stärke
passive Verteilung auf Tochterzellen, eigene DNA (Endosymbiontentheorie)
Biomembran
semipermeabel
besteht aus Lipiden und Proteinen (+Kohlenhydratketten)
Lipide bestehen aus
Clycerin und 3 Fettsäuren Veresterung
Glycerinanteil polar, hydrophil
Fettsäurerest unpolar, hydrophob
Lipiddoppelschicht (polare Köpfe nach außen)
nichtstarre Lipidschicht mit eingelagerten Proteinen
Veränderungen der Membranstruktur möglich
Kohlenhydratketten (Glycokalyse)
Spezifische Oberflächenstrukturen

Funktionen:
Abgrenzung in mehrere Kompartimente
Regelung des Stoffaustauschs
Einbau von Enzymen in die Membran
Erkennen von Nachbarzellen, Fremdzellen, -stoffen
Aufbau elektrischer Potentiale
8. Die Zelle als offenes System
1. Stofftransport
a) Stofftransport durch die Membran
- Reaktionen im geschlossenen System umkehrbar chemisches Gleichgewicht
- lebende Zellen sind offene Systeme Weiterverarbeitung oder Entfernung des Produkts
- Reaktionsablauf nur in eine Richtung

- passiver Transport ohne Energieverbrauch:
einfache Diffusion: Konzentrationsgefälle, Osmose
Carrier: große Moleküle, Konzentrationsgefälle ohne Energie, spezifische Membranproteine
Kanalproteine: nur bestimmte Ionen, Signale (Spannungsänderung, Druck, Signalmoleküle)

- aktiver Transport unter Energieaufwand:
primärer aktiver Transport: Membranprotein benötigt selbst ATP um seine Form zu ändern
sekundärer akt.Transport: verschiedene Teilchen werden in Symport und Antiport transportiert
b) Stofftransport durch Endozytose und Exozytose
- transportierten Stoffe werden in Vesikel eingeschlossen, nicht durch Membran
- Endozytose: Phagozytose: Aufnahme von festen Stoffen,zelleigene Lysosomen verdauen Stoffe
Pinozytose: Aufnahme von flüssigen Stoffen
- Exozytose: selbst hergestellte Stoffe werden in GOLGI-Vesikeln durch die Zelle transportiert
2. Stoffwechselvorgänge
- Aufbau, Abbau und Umbau geschieht durch aufeinander folgende Reaktionsschritte
- Stoffwechselreaktionen bilden Ketten
- Gleichgewichtszustand, Fließgleichgewicht (steady state)
3. Zusammenwirken energieliefernder und energieverbrauchender Reaktionen
- Energie wird frei (exotherm (exergonisch)
- Energie muss zugeführt werden endotherm (energonisch)
- energonische und exergonische Reaktionen sind gekoppelt
- Energieumsatz beider gekoppelter Reaktionen muss exergonisch sein
4. ATP als
- bei exergonischen Reaktionen muss ein Zwischenprodukt entstehen
- durch Abbau des Zwischenprodukts kann die Energie wieder freigesetzt werden
- ATP: Reaktion ist energonisch und nimmt freiwerdende Energie auf
- ATP ADP + Pi: Reaktion ist exergonisch
- ATP ist ein Nucleotid
9. Moleküle des Lebens
1. Überblick Biochemie
- in lebenden Organismen kommen nur Wasser, freie Ionen und organische Verbindungen vor
- sättigt man die Valenzen des Kohlenstoffs mit Wasserstoff ab, entstehen Kohlenwasserstoffe
- Kohlenwasserstoffe wenig polar und reaktionsträge
- mit Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel polare Bindungen, reaktionsfähiger
- Hydroxylgruppe (OH): funktionelle Gruppe der Alkohole (ein- und mehrwertig)
- Carbonylgruppe (C=O): funkt. Gruppe der Kohlenhydrate
- Carboxylgruppe (COOH): funkt. Gruppe der organischen Säuren
- Aminogruppe (NHH): funkt. Gruppe der organischen Basen
- Polymere: Verbindungen, die aus einer großen Anzahl gleicher Strukturelemente aufgebaut sind
Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaut
Nukleinsäuren bestehen aus Nucleotiden (Phosphorsäuren, Zucker, organische Basen)
Kohlenhydrate (Polisaccharide) setzen sich aus Monosacchariden zusammen
2. Proteine
a) Aminosäuren
- körpereigene Eiweiße bestehen aus 20 verschiedenen Aminosäuren
- 12 selbst herstellen, 8 mit Nahrung aufnehmen (essentiell)
- Aufbau: Carboxylgruppe, Aminogruppe, Rest
- können Ketten/Raumstrukturen bilden
- Primär-, Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur

b) Primärstruktur:
- Wasserabspaltung verbunden zu linearem Molekül
- Peptidbindung Peptidfaden/Peptidkette
- Eigenschaften eines Proteins werden bestimmt durch Zahl, Art und Reihenfolge der Aminosäuren

c) Sekundärstruktur:
- beschreibt räumliche Anordnung der Peptidketten
- Wasserstoffbrückenbindungen stabilisieren
- Schraubenstruktur (a-Helix): intramolekulare Bindung
- Faltblattstruktur (ß-Struktur): intermolekulare Bindung

d) Tertiärstruktur:
- räumliche Anordnung der Peptidketten durch Seitenkettenbindungen
- vier Arten von Wechselwirkungen: Wasserstoffbrücken
Ionenbindung
Hydrophobe Bindungen
Disulfidbrücken
- erst ab Tertiärstruktur ist ein Protein biologisch wirksam

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