Zellorganelle PDF - Biologie - Olga Miller

11 Cytologie Olga Miller Datum: Zellorganelle Deine Aufgaben: Beschr...

11 Cytologie Olga Miller Datum: Zellorganelle Deine Aufgaben: Beschreibe den Aufbau und Funktionen der Zellorganelle, indem du die Tabelle 1 vervollständigst. Erkläre, was man unter Kompartimentierung versteht. Cytoplasma Biomembranen begrenzen als Zellmembran Zellen nach außen. Innerhalb von eukaryotischen Zellen begrenzen Biomembranen zusätzlich einzelne Teilbereiche, die als Reaktionsräume dienen. Diese Reaktionsräume werden als Zellorganellen bezeichnet. Durch die Biomembranen werden die Zellorganellen voneinander abgegrenzt, es entstehen sogenannte Kompartimente. In den Kompartimenten herrschen unterschiedliche Bedingungen, wie z.B verschiedene pH-Werte. Folglich finden in den verschiedenen Zellorganellen viele unterschiedliche Reaktionen statt und das gleichzeitig. Die Kompartimentierung der Zellen ist somit die Grundlage der Spezialisierung von Zellorganellen. Eingelagert sind diese Zellorganelle im Cytoplasma der Zelle. Die äußere Zellmembran umschließt das Cytoplasma der Zelle. Dabei handelt es sich um einen durchscheinenden, leicht körnigen Inhalt, in dem die Zellorganelle eingebettet ist. Das Cytoplasma ist der Ort vieler Stoffwechselvorgänge. Die Hauptbestandteile des Cytoplasmas sind Proteine (Eiweiße), Lipide (Fette), und Polysaccharide (Mehrfachzucker) und weitere gelöste Stoffe. Zu 60-90 % besteht das Cytoplasma aus Wasser. Vakuole In Pflanzenzellen kommen große Vakuolen vor. Die Vakuole wird, ebenso wie die anderen Zellorganelle, von einer Membran umschlossen, dem Tonoplast. Der Inhalt dieser Organellen, der Zellsaft, besteht aus einer wässrigen Lösung von Ionen und organischen Verbindungen. Dazu gehören unter anderem Polysaccharide, Säuren, Farbstoffe und Proteine. Vakuolen sind also wasserreiche Reaktionsräume. Sie dienen ebenfalls als Speicher für Nährstoffe, Farbstoffe, Abbauprodukte und Abwehrstoffe. Die Wassermenge in der Vakuole wirkt sich entscheidend auf die Stabilität pflanzlicher Zellen aus. Eine wichtige Funktion einer Vakuole ist das Erzeugen des sogenannten Zellinnendrucks, auch Turgor genannt. Dieser Druck sorgt dafür, dass die Pflanzenzelle stabil bleibt. In Pflanzenzellen können mehrere Vakuolen zu einer einzigen, großen, der Zentralvakuole zusammenfließen. Diese kann bis zu 90% des Zellvolumens ausmachen. 1 11 Cytologie Olga Miller Datum: Zellorganelle Deine Aufgaben: Beschreibe den Aufbau und Funktionen der Zellorganelle, indem du die Tabelle 1 vervollständigst. Erkläre, was man unter Kompartimentierung versteht. Golgi-Apparat Biomembranen begrenzen als Zellmembran Zellen nach außen. Innerhalb von eukaryotischen Zellen begrenzen Biomembranen zusätzlich einzelne Teilbereiche, die als Reaktionsräume dienen. Diese Reaktionsräume werden als Zellorganellen bezeichnet. Durch die Biomembranen werden die Zellorganellen voneinander abgegrenzt, es entstehen sogenannte Kompartimente. In den Kompartimenten herrschen unterschiedliche Bedingungen, wie z.B verschiedene pH-Werte. Folglich finden in den verschiedenen Zellorganellen viele unterschiedliche Reaktionen statt und das gleichzeitig. Die Kompartimentierung der Zellen ist somit die Grundlage der Spezialisierung von Zellorganellen. Eines dieser Zellorganelle ist der Golgi-Apparat. Er ist vereinfacht gesagt die Poststation der Zelle. Man findet ihn in der Nähe des Zellkerns. Er besteht aus mehreren länglichen Hohlräumen. Diese sind von Membranen umschlossenen und werden Zisternen genannt. Ein Stapel aus Zisternen wird als Dictyosom bezeichnet. Mehrere Dictyosomen aufeinander gestapelt bilden den Golgi-Apparat. Der gesamte Golgi-Apparat hat zwei verschiedene Enden: Das eine Ende ist dem endoplasmatischen Retikulum zugewandt. Diese Seite wird cis-Seite genannt. Sie ist nach außen gewölbt und nimmt Stoffe in den Golgi-Apparat auf. Die andere Seite des Golgi-Apparats ist dem endoplasmatischen Retikulum abgewandt. Sie ist der Zellmembran zugewandt. Diese Seite wird als trans-Seite bezeichnet. Hier werden Vesikel abgeschnürt und die Stoffe verlassen den Golgi-Apparat. Die Aufgaben des Golgi-Apparates bestehen somit darin Substanzen in der Zelle zu transportieren und diese zu verarbeiten. Er passt Proteine an, verpackt sie in Vesikel und versendet sie an ihren Bestimmungsort. Genauer gesagt, empfängt er die Proteine vom endoplasmatischen Retikulum. Diese Proteine werden dann innerhalb des Golgi-Apparats weiter verändert und von ihm versendet. Neben den Proteinen kann der Golgi-Apparat auch Stoffwechselprodukte transportieren. 1 11 Cytologie Olga Miller Datum: Zellorganelle Deine Aufgaben: Beschreibe den Aufbau und Funktionen der Zellorganelle, indem du die Tabelle 1 vervollständigst. Erkläre, was man unter Kompartimentierung versteht. Zellkern Biomembranen begrenzen als Zellmembran Zellen nach außen. Innerhalb von eukaryotischen Zellen begrenzen Biomembranen zusätzlich einzelne Teilbereiche, die als Reaktionsräume dienen. Diese Reaktionsräume werden als Zellorganellen bezeichnet. Durch die Biomembranen werden die Zellorganellen voneinander abgegrenzt, es entstehen sogenannte Kompartimente. In den Kompartimenten herrschen unterschiedliche Bedingungen, wie z.B verschiedene pH-Werte. Folglich finden in den verschiedenen Zellorganellen viele unterschiedliche Reaktionen statt und das gleichzeitig. Die Kompartimentierung der Zellen ist somit die Grundlage der Spezialisierung von Zellorganellen. Eines dieser Zellorganelle ist der Zellkern. Der Zellkern ist in vielen Zellen das auffälligste Organell. Er wird von einer Doppelmembran, der Zellkernhülle, umschlossen, welche den Inhalt des Zellkerns weitgehend vom Cytoplasma trennt. Die Zellkernhülle ist von zahlreichen Kernporen durchsetzt. Die Kernporen sind gewissermaßen Zollstationen, die den Stoffaustausch des Zellkerns kontrollieren. Im Innern des Zellkerns befindet sich ein fädiges Netzwerk - das Chromatin. Das Chromatin besteht aus DNA und an sie angelagerte Proteine. Die DNA enthält die Erbinformationen, die alle Vorgänge des Stoffwechsels, des Wachstums und der Entwicklung steuern. So befinden sich unter anderem auch die Bauanweisungen für alle Proteine in der DNA. Der Zellkern ist somit die Steuerungszentrale der Zelle. Die auffälligste Struktur im Zellkern ist das Kernkörperchen, der Nucleous. Je nach Zelltyp kann es auch mehrere Nucleoli geben. Nucleoli sind Ribosomenfabriken. Die Ribosomen sind wiederum wichtig für die Synthese (Herstellung) von Proteinen, der sogenannten Proteinbiosynthese. 1 11 Cytologie Olga Miller Datum: Zellorganelle Deine Aufgaben: Beschreibe den Aufbau und Funktionen der Zellorganelle, indem du die Tabelle 1 vervollständigst. Erkläre, was man unter Kompartimentierung versteht. Mitochondrien Biomembranen begrenzen als Zellmembran Zellen nach außen. Innerhalb von eukaryotischen Zellen begrenzen Biomembranen zusätzlich einzelne Teilbereiche, die als Reaktionsräume dienen. Diese Reaktionsräume werden als Zellorganellen bezeichnet. Durch die Biomembranen werden die Zellorganellen voneinander abgegrenzt, es entstehen sogenannte Kompartimente. In den Kompartimenten herrschen unterschiedliche Bedingungen, wie z.B verschiedene pH-Werte. Folglich finden in den verschiedenen Zellorganellen viele unterschiedliche Reaktionen statt und das gleichzeitig. Die Kompartimentierung der Zellen ist somit die Grundlage der Spezialisierung von Zellorganellen. Eines dieser Zellorganelle ist das Mitochondrium. Das Mitochondrium besitzt eine eigene DNA und kann sich somit eigenständig teilen. Die in der Regel ovale Form wird durch die äußere Mitochondrienmembran bestimmt, welche glattgezogen ist. Im Inneren der Mitochondrien ist eine zweite Membran (Mitomembran) zu erkennen. Diese hat sehr viele Einfaltungen, die ins Innere des Mitochondriums zeigen. Das Mitochondrium besitzt also zwei Membranen und dementsprechend zwei Reaktionsräume. Zum einen den Intermembranraum zwischen der äußeren Membran und der Mitomembran, und zum anderen die Matrix im Inneren des Mitochondriums. Die Mitochondrien sind zuständig für den Energiestoffwechsel. Durch den Abbau von Glucose (Traubenzucker) kann ATP (Adenosintriphosphat) gebildet werden. Dies ist die chemische Speicherform für Energie. Dieser Prozess wird als Zellatmung bezeichnet. 1 11 Cytologie Olga Miller Datum: Zellorganelle Deine Aufgaben: Beschreibe den Aufbau und Funktionen der Zellorganelle, indem du die Tabelle 1 vervollständigst. Erkläre, was man unter Kompartimentierung versteht. Chloroplasten Biomembranen begrenzen als Zellmembran Zellen nach außen. Innerhalb von eukaryotischen Zellen begrenzen Biomembranen zusätzlich einzelne Teilbereiche, die als Reaktionsräume dienen. Diese Reaktionsräume werden als Zellorganellen bezeichnet. Durch die Biomembranen werden die Zellorganellen voneinander abgegrenzt, es entstehen sogenannte Kompartimente. In den Kompartimenten herrschen unterschiedliche Bedingungen, wie z.B verschiedene pH-Werte. Folglich finden in den verschiedenen Zellorganellen viele unterschiedliche Reaktionen statt und das gleichzeitig. Die Kompartimentierung der Zellen ist somit die Grundlage der Spezialisierung von Zellorganellen. Chloroplasten sind wie die anderen Zellorganelle von einer äußeren Membran umgeben. Im Inneren befindet sich eine Grundsubstanz, das Stroma genannt wird. Im Stroma befindet sich die innere Membran der Chloroplasten. Durch Abschnürungen der inneren Chloroplastmembran entstehen sogenannte Thylakoide. Diese sind in Stapeln, ähnlich einer Münzgeldrolle, angeordnet und werden als Granum bezeichnet. In den Membranen der Thylakoide sind verschiedene Pigmente eingelagert, vor allem der grüne Farbstoff Chlorophyll. Mit Hilfe des Chlorophylls kann Licht absorbiert werden und für die Synthese (Herstellung) von Glucose (Traubenzucker) genutzt werden. Die Chloroplasten sind somit der Ort der Fotosynthese. Ebenso wie Mitochondrien, besitzen auch Chlorplasten eine eigene DNA, die es ihnen ermöglicht, sich eigenständig zu teilen 1 11 Cytologie Olga Miller Datum: Zellorganelle Deine Aufgaben: Beschreibe den Aufbau und Funktionen der Zellorganelle, indem du die Tabelle 1 vervollständigst. Erkläre, was man unter Kompartimentierung versteht. Endoplasmatisches Retikulum Biomembranen begrenzen als Zellmembran Zellen nach außen. Innerhalb von eukaryotischen Zellen begrenzen Biomembranen zusätzlich einzelne Teilbereiche, die als Reaktionsräume dienen. Diese Reaktionsräume werden als Zellorganellen bezeichnet. Durch die Biomembranen werden die Zellorganellen voneinander abgegrenzt, es entstehen sogenannte Kompartimente. In den Kompartimenten herrschen unterschiedliche Bedingungen, wie z.B verschiedene pH-Werte. Folglich finden in den verschiedenen Zellorganellen viele unterschiedliche Reaktionen statt und das gleichzeitig. Die Kompartimentierung der Zellen ist somit die Grundlage der Spezialisierung von Zellorganellen. Eines dieser Zellorganelle ist das Endoplasmatische Retikulum (ER). Das ER kommt sowohl in tierischen als auch pflanzlichen Zellen vor und liegt in der Nähe des Zellkerns. Das ER ist ein ausgedehntes Netzwerk aus Membranen. Die ER-Membran bildet auch die Zellkernhülle. Man unterscheidet zwei funktionell verschiedene Bereiche des ERs, die kontinuierlich ineinander übergehen können. Das raue ER trägt auf seiner Membranaußenseite Ribosomen, die diesem Membranbereich in elektronenmikroskopischen Bildern ein raues, körniges Aussehen verleihen. Das glatte ER verdankt seinen Namen der Tatsache, dass sich an diesen Membranbereichen keine außen anhaftenden Ribosomen finden. Das ER spielt eine entscheidende Rolle bei der Synthese (Herstellung) von Proteinen und beim Transport dieser. Mit Hilfe der Ribosomen werden am rauen ER Proteine synthetisiert. Die Proteine verlassen das ER verpackt in Vesikel. Am glatten ER werden verschiedene Stoffe, wie Fettsäuren synthetisiert und es finden wichtige Umwandlungsprozesse statt, wie beispielsweise die Entgiftung von Giftstoffen. 1 11 Cytologie Olga Miller Datum: Zellorganelle Deine Aufgaben: Beschreibe den Aufbau und Funktionen der Zellorganelle, indem du die Tabelle 1 vervollständigst. Erkläre, was man unter Kompartimentierung versteht. Vesikel Biomembranen begrenzen als Zellmembran Zellen nach außen. Innerhalb von eukaryotischen Zellen begrenzen Biomembranen zusätzlich einzelne Teilbereiche, die als Reaktionsräume dienen. Diese Reaktionsräume werden als Zellorganellen bezeichnet. Durch die Biomembranen werden die Zellorganellen voneinander abgegrenzt, es entstehen sogenannte Kompartimente. In den Kompartimenten herrschen unterschiedliche Bedingungen, wie z.B verschiedene pH-Werte. Folglich finden in den verschiedenen Zellorganellen viele unterschiedliche Reaktionen statt und das gleichzeitig. Die Kompartimentierung der Zellen ist somit die Grundlage der Spezialisierung von Zellorganellen. Eins der Zellorganelle sind die Vesikel. Die Vesikel haben grundsätzlich einen recht einfachen, runden bis ovalen Aufbau. Meistens weisen sie eine sehr geringe Größe auf und sind zum Großteil von einer einfachen, seltener von einer doppelten Membran umgeben. Diese verhindert, dass die Stoffe im Inneren während des Transports an die Umgebung freigegeben werden. Dementsprechend ist die Hauptaufgabe von Vesikeln der Transport von Stoffen innerhalb und außerhalb der Zelle. Innerhalb der Eukaryoten und existieren zahlreiche Vesikelarten. Zu diesen gehören zum Beispiel Peroxisomen, Glyoxysomen und Transportvesikel. Ribosomen Die Ribosomen sind für die Herstellung (Synthese) von Proteinen zuständig. Sie spielen somit eine große Rolle bei der Proteinbiosynthese. Ein Ribosom besteht aus zwei Teilen, einer sogenannten großen und einer kleinen Untereinheit. Diese setzen sich aus Proteinen und Ribonucleinsäuren (RNS) zusammen. Ribosomen liegen entweder frei im Cytoplasma vor, oder sie sind an die Außenseite des rauen Endoplasmatischen Retikulums (ER) oder der äußeren Zellkernhülle gebunden. Es gibt unterschiedliche Arten von Ribosomen. So findet man in eukaryotischen Zellen die 80S Ribosomen. Diese setzen sich aus zwei Untereinheiten zusammen (60S und 40S). Die Maßeinheit S ist die sogenannte Svedberg-Einheit. Sie beschreibt den Sedimentationskoeffizient, die mit Hilfe einer Messung bestimmt wird. Dabei wird beobachtet, mit welcher Geschwindigkeit sich Untereinheiten in Ultrazentrifugen absetzen. Sie erlaubt Aufschluss über Größe der Untereinheiten. 1 11 Cytologie Olga Miller Datum: Vergleich von Pro-und Eukaryoten Deine Aufgaben: Benenne die nummerierten Strukturen in Abbildung 1. Vergleiche Eukaryoten und Prokaryoten tabellarisch. Erkläre, inwiefern Bakterien durch ihren Aufbau an die Umwelt angepasst sind. Pro-und Eukaryoten Bei Tier-und Pflanzenzellen ist das Erbmaterial durch eine Kernhülle vom Cytoplasma abgegrenzt. Bei Bakterien dagegen liegt es frei, meist in Form eines ringförmigen Chromosoms im Cytoplasma vor. Eine Zelle, die wie ein Bakterium, keinen Zellkern mit einer Kernhülle besitzt wird Protocyte genannt und gehört daher zu den Prokaryoten. Zellen, die einen Zellkern besitzen, werden als Eucyten bezeichnet. Alle mehrzelligen Lebewesen, die aus Eucyten bestehen, gehören zu den Eukaryoten. Bakterien sind etwa zehnmal kleiner als eukaryotische Zellen. Wie diese sind sie von einer Zellmembran umgeben. Während bei Eukaryoten die unterschiedlichen Stoffwechselvorgänge in membranumgebenen Räumen, den Kompartimenten oder Zellorganellen, ablaufen, finden sie bei Prokaryoten an der Zellmembran oder frei im Cytoplasma statt. Mitochondrien, Endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Vesikel und Chloroplasten fehlen in Prokaryoten, Die Ribosomen von Bakterien sind kleiner und besitzen eine andere Dichte als die von Tier-und Pflanzenzellen. Wie Pflanzenzellen besitzen Bakterien eine Zellwand, die ihnen Form und Stabilität verleiht. Während die Zellwände bei Pflanzen aber aus Cellulose bestehen, ist der Hauptbestandteil der Bakterienwände Murein. Manche Bakterien besitzen zusätzlich zur Zellwand noch eine äußere Schleimhülle. Durch diese Kapsel sind sie vor Umwelteinflüssen geschützt. Viele Bakterien bewegen sich mit Hilfe langer dünner Proteinfäden, den Geißeln fort. Einige besitzen zusätzlich kurze Fäden, Pili genannt, mit denen sie an Abbildung 1: Aufbau eines Bakteriums (Schema) Oberflächen oder aneinander haften können. Neben dem Bakterienchromosom kommen im Cytoplasma von Bakterien oft noch kleine Ringe aus genetischem Material vor. Sie werden Plasmide genannt. Diese sind zwar nicht lebensnotwenig, sie können aber vorteilhafte Gene tragen. Mit deren Hilfe können sie beispielsweise bestimmte Antibiotika unwirksam machen. Zellorganelle Zellmembran  Lipiddoppelschicht  nicht starr, sondern fluide  lässt nur bestimmtes durch (semipermeabel)  Proteine erleichtern Transport durch Membran  Grenzt Zelle und Zellorganelle ab Zellkern  äußere und innere Membran  eng verbunden mit ER  Kernporen in der Kernhülle → Stoffaustausch  Chromatin im Inneren  besteht aus DNA und Protein  Nucleolus → Bildung von Ribosomen Mitochondrium  2 Membranen: äußere und innere Membran  starke Faltung der inneren Membran  2 Reaktionsräume: ◼ Intermembranraum zwischen äußerer und innerer Membran ◼ Matrixraum in Inneren der inneren Membran  Energiestoffwechsel  ATP wird bei der Zellatmung gewonnen Chloroplast  von äußerer Membran umgeben  Grundsubstanz im Inneren => Stroma  Stroma von Membransäckchen durchzogen => Thylakoide  übereinander gestapelte Thylakoide => Grana  dient der Fotosynthese  Nutzung von Lichtenergie zum Aufbau von Glucose Vesikel  ermöglichen Transport Golgi-Apparat  besteht aus Membranstapeln => Dictyosomen  + Vesikeln  modifiziert Makromoleküle (Proteine)  zuständig für Transport von Makromolekülen ER  schließt an Kernhülle an  besteht aus Membransäckchen  raues ER: besetzt mit Ribosomen → Herstellung von Proteinen  Transport von Proteinen  glattes ER: Herstellung von Stoffen und Entgiftung Ribosomen  frei im Cytoplasma oder ER  gebildet vom Nucleolus  bestehen aus 2 Untereinheiten  Herstellung von Proteinen (Proteinbiosynthese) Vakuole  von Membran umgeben => Tonoplast  Wasseraufnahme- und Abgabe  Speicherort für Reservestoffe, Pigmente, Giftstoffe  Erzeugen des Zellinnendrucks => Turgor  → ermöglicht Stabilität der Zelle Cytoplasma  Zellorganelle eingebettet im Cytoplasma  ist Ort vieler Stoffwechselvorgänge  Hauptbestandteile: Proteine (Eiweiße), Lipide (Fette), und Polysaccharide (Mehrfachzucker)  zu 60-90 % aus Wasser bestehend Eine Zelle gleicht der anderen? Deine Aufgabe: Beschreibe, was dir beim Vergleich zur pflanzlichen Zelle auffällt. Stelle Vermutungen auf, um welche Art von Zelle es sich handelt.