Zellbiologie 1 Vorlesung - Allgemeine Einführung und Grundlagen - PDF

01_Skript Zellbiologie 1 Vorlesung_241203_120259.pdf Zellbiologie 1. Vorlesung – Allgemeine Einführung und Grundlagen: Die Eigenschaften des Lebens Einleitung Die Vorlesung bietet eine umfassende Einführung in die Zellbiologie, insbesondere die grundlegenden Eigenschaften des Lebens, die Struktur vo...

01_Skript Zellbiologie 1 Vorlesung_241203_120259.pdf Zellbiologie 1. Vorlesung – Allgemeine Einführung und Grundlagen: Die Eigenschaften des Lebens Einleitung Die Vorlesung bietet eine umfassende Einführung in die Zellbiologie, insbesondere die grundlegenden Eigenschaften des Lebens, die Struktur von Zellen, die Entstehung des Lebens und die grundlegenden Bausteine organischer Moleküle. Der Fokus liegt dabei auf den Kriterien, die einen Organismus als lebendig definieren, sowie auf der Unterscheidung zwischen Prokaryoten und Eukaryoten. Leben im biologischen Sinn Grundvoraussetzungen des Lebens Leben wird durch fünf essentielle Merkmale definiert: Stoffwechsel: Umwandlung von Energie und Stoffen. Bewegung: Fähigkeit zur Fortbewegung oder Veränderung der Position. Reizbarkeit: Reaktion auf Umwelteinflüsse. Fortpflanzung: Erzeugung neuer Organismen. Entwicklung: Veränderung im Laufe der Zeit. Organismen und Zellen Organismen können einzellig oder vielzellig sein. Zellen sind die grundlegenden Strukturen des Lebens und ermöglichen Leben durch ihre Fähigkeit zur Bewegung, Stoffwechsel, Reizreaktion, Zellteilung und Entwicklung. Es gibt vier Hauptgewebetypen: Epithelgewebe Muskelgewebe Bindegewebe Nervengewebe Grundstruktur und Eigenschaften von Zellen Zellaufbau Alle Zellen haben eine Plasmamembran, die die Zellinnenseite von der Umgebung trennt und Kompartimentierung ermöglicht. Zellen benötigen Energie aus ihrer Umgebung, welche durch verschiedene Quellen bereitgestellt werden kann, z.B. Sonnenenergie oder Biomasse. Die wichtigste Energiequelle innerhalb der Zelle ist ATP, das bei Prokaryoten an der Plasmamembran und bei Eukaryoten in Mitrochondrien und Chloroplasten produziert wird. DNA und Proteinbiosynthese DNA speichert die Erbinformation und wird in RNA umgeschrieben, die anschließend zur Synthese von Proteinen durch Ribosomen verwendet wird. Zellen teilen sich in zwei Hauptkategorien: Prokaryoten: Einfacher Zellaufbau ohne Zellkern. Eukaryoten: Komplexere Zellen mit Zellkern und Organellen wie dem Golgi-Apparat und Lysosomen. Die Prokaryotenzelle Hat meist eine Zellwand und kann verschiedene Strukturen wie Kapseln oder Geißeln aufweisen. Besitzt ringförmige DNA und eine einfache innere Struktur. Die Eukaryotenzelle Hohe Kompartimentierung mit vielen Organellen, z.B. Zellkern, Golgi-Apparat. Pflanzliche Zellen unterscheiden sich durch eine feste Zellwand und das Vorhandensein von Chloroplasten sowie einer großen Vakuole. Entstehung von Leben und der Urey-Miller-Versuch (1953) Ursuppe und organische Moleküle Einfache organische Verbindungen entstanden unter frühen Erdbedingungen, bekannt als „Ursuppe“. Kohlenstoff ist das zentrale Element für organische Verbindungen und ermöglicht eine Vielzahl an chemischen Bindungen. Urey-Miller-Experiment Das Experiment zeigte, dass unter den richtigen Bedingungen aus einfachen chemischen Vorläufern komplexe organische Moleküle entstehen können, was die Entstehung von Leben unterstützt. Die Bausteine des Lebens Leben setzt sich aus vier großen Stoffgruppen zusammen: Aminosäuren Nukleotide Fette Zucker Diese Moleküle bilden die Grundlage für Makromoleküle, welche die Struktur von Zellen und Organellen ausmachen. Die RNA-Welt Eine Theorie zur Entstehung des Lebens besagt, dass einfache RNA-Stränge sich bilden konnten, die dann die Synthese neuer RNA-Stränge beeinflussen konnten. Diese RNA könnte die Grundlage für früheste enzymatische Aktivitäten gebildet haben. Viren und Phagen Viren repräsentieren eine Grenzform des Lebens, bestehend aus einem Nukleinsäurestrang, der zur Reproduktion in einer Wirtszelle auf die Ressourcen der Zelle angewiesen ist. Es gibt zwei Zyklen: Lytischer Zyklus: Virus nutzt die Zelle zur Vermehrung und führt zu deren Absterben. Lysogener Zyklus: Virus integriert seine DNA in die Wirts-DNA und kann später aktiv werden. Die drei Domänen des Lebens Lebewesen können drei Domänen zugeordnet werden: Archaea: Extremophile Prokaryoten. Bacteria: Verschiedene Bakterienarten. Eukaryoten: Umfassen sowohl einzellige als auch vielzellige Organismen. Besonderheiten zwischen Prokaryoten und Eukaryoten sind der Zellkern und die Endosymbiontentheorie, die besagt, dass Mitochondrien und Chloroplasten einst eigenständige Prokaryoten waren, die durch Endozytose in Eukaryoten integriert wurden. Fazit Die Vorlesung vermittelt grundlegendes Wissen über die Eigenschaften von Leben, den Aufbau von Zellen, die Abgrenzung von Viren, die Grundlagen der Zellbiologie sowie die zugrunde liegenden chemischen Prozesse, die zur Entstehung von Leben führen. Die Erkenntnisse zur Evolutionsbiologie und Zellstruktur sind entscheidend für das Verständnis der biologischen Vielfalt und der Funktionsweise lebender Organismen.