Zellorganellen & Metabolismus
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Zellorganellen Mitochondrien - fahrende Kraftwerke der Zelle Man findet sie in allen Zellen außer roten Blutkörperchen (Erythrocyten). Sie vermehren sich durch Teilung! Ihre Halblebenszeit beträgt ca. 5-12 Tage. Sie bewegen sich und gelangen so an die Orte, an denen Energie benötigt wird. Die Anzahl hängt von der Funktion der Zelle ab (1 bis einige 100000). Bau länglich ovales Zellorganell können sich in der Zelle bewegen und ihre Form ändern Doppelmembran - innere Membran (unter äußerer Membran) ist in Matrix (Mitochondrienplasma) einstülpt (Zweck: Oberflächenvergrößerung) an Elementarpartikeln auf der inneren Membran wird ATP-Synthetisiert Klassifizierung nach Art der Einstülpung: o dünne leistenförmige Einstülpungen = Crista-Typ (am häufigsten) o weite schlauchförmige Einstülpungen = Tubulus-Typ o Tubuli im Anschnitt dreieckig = Prisma- Typ o schlauchförmige Einstülpungen mit perlenartigen runden Aussackungen = Sacculus- Typ (nur in Zellen der Nebennierenrinde) o intermediäre Formen besonders zwischen Tubulus- und Crista-Typ Matrix kann (je nach Proteinreichtum) hell oder dunkel erscheinen Eigene DNA und RNA (in der Matrix mit Ribosomen) für synthetisierte Proteine enthalten die Enzyme der Atmungskette, des Zitronensäurezyklus und der Betaoxidation frei werdende Energie wird zur ATP-Synthese (Adenosin-triphosphat) verwendet Funktion Energiegewinnung unter Sauerstoffverbrauch werden energiereiche Kohlenstoffverbindungen (Traubenzucker) abgebaut freiwerdende Energie wird in energiereicher Verbindung ATP gespeichert ADP = Adenosin-di-phosphat unter Energieaufwand zu ATP durch Abspaltung eines Phosphates wird Energie frei Vorgänge werden durch in der Mitochondrienmembran gebundene Biokatalysatoren (Enzyme) gesteuert Reaktion der Energiegewinnung Traubenzucker + Sauerstoff Kohlendioxid + Wasser + Energie C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 2875 kJ Golgi-Apparat Benannt nach seinem Entdecker Camillo Golgi. Bau - Stapeln von Membranzisternen (Dictyosomen) Membran ist Plasmalemma-ähnlich (Innenmembran einer Pflanzenzelle) Gesamtheit aller Dictyosomen = Golgi-Apparat kleine Bläschen (an den aufgeblähten Rändern des Dictyosoms abgeschnürt) = Golgi-Vesikel (Sekretvesikel) Funktion: Synthese, Anreicherung und Transport von Sekretstoffen, z.B. Fangschleim bei fleischfressenden Pflanzen (Verteilung von Proteinen und Lipiden) Bildung von Polysacchariden (für den Aufbau von Zellwänden) Regeneration der Zellmembran (Membran des Sekretvesikels verschmilzt bei Exocytose mit Zellmembran) Empfängt Vesikel aus dem RER an seiner cis-Seite. Gibt an seiner dem RER abgewandten trans-Seite Sekretvesikel ab. (Sekretvesikel mit vielen Enzymen = primäre Lysosomen) empfangene Proteine verändert (aktiviert) Transport an den Wirkort Proteine – nur aus Aminosäuren aufgebaute Eiweißkörper Bau - Proteine (Eiweißstoffe) = Hauptbestandteil des Cytoplasmas bestehen aus Verknüpfungen von Aminosäuren (Polypeptidketten) Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren. Peptidkette erreicht bestimmte Länge nimmt räumliche Gestalt an Protein Sie unterscheiden sich durch Anzahl und Reihenfolge der Aminosäuren! auf Lipidschicht = periphere Proteine in Lipidschicht = integrate Proteine Funktion - Gerüstsubstanzen (Keratine) - Biokatalysatoren (Enzyme) - Hormone - Reservestoffe Endoplasmatisches Retikulum (ER) Bau Es ist ein System von bläschen- oder Schlauchförmiger Hohlräumen oder plattenförmigen Zisternen, die von einer Membran umhüllt sind. Man unterscheidet zwei Arten von ER.: - flächiges raues ER (RER), auf welchem Ribosomen sitzen (Bild) - eher röhrenförmiges glattes ER (SER) permanent in Bewegung Stofftransport Funktion - Sammeln und Transportieren von Proteinen, die von den Ribosomen produziert werden - Stoffumwandlung (z.B. Abbau von körperfremden Stoffen durch Umwandlung durch Enzyme) - SER: Ionenspeicherung (v.a. Ca2+) Ribosomen – die Proteinfabriken der Zelle Es handelt sich um tausende kleine Partikel im Cytoplasma oder auf dem RER, an denen alle Proteine einer Zelle synthetisiert werden. Höhere Zellen besitzen zwischen 105 und 107 Ribosomen im Mitochondrium: 70S-Struktur, im Cytoplasma 80S Bau - keine Membran ca. 20 x 30 nm groß eine große und eine kleine Untereinheit, bestehend aus RNA mit angelagerten Proteinen - kleine Untereinheit kommt mit m-RNA in Kontakt große Untereinheit lagert sich an Proteinsynthese beginnt Funktion - Synthese von Proteinen Chloroplasten Chloroplasten gibt es nur in pflanzlichen Zellen. Chloroplasten (grün) gehören zu den 3 Plastiden, wie Chromoplasten (rot oder gelb – Blüten-/Fruchtfarbstoff) und Leukoplasten (farblos – in Wurzeln oder Knollen). Bau - - Doppelmembran (wie alle Plastiden) 2 Reaktionsräume (plastamischen und nichtplasmatischen) Innenraum unterteilt in Stroma (= Matrix) und Thylakoide Thylakoidenstapel = Granum Thylakoide enthalten Chlorophyll Funktion - Energiegewinnung durch Fotosynthese (autotrophe Assimilation) Kohlenstoffdioxid + Wasser –Licht Glukose + Sauerstoff 6CO2 + 6H2O –Licht C6H12O6 + 6O2 - Synthese von Stärke (aus Glukose) - ATP-Erzeugung und so Energieversorgung - Zellgift H2O2 (Wasserstoffperoxid) unschädlich machen Fotosynthese - besteht aus lichtabhängiger und lichtunabhängiger Reaktion o lichtabhängige Reaktion Lichtabsorption durch Fotosynthesepigmente Sauerstofffreisetzung o lichtunabhängige (dunkle) Reaktion CO2-Aufnahme durch Akzeptoren Abbau energiereicher organischer Stoffe Metabolismus (Stoff- und Energiewechsel) Gesamtheit aller chemischen Vorgänge in einem Organismus Assimilation - Stoff- und Energiewechselprozess (Umwandlungsprozess) - aufgenommene körperfremde Stoffe körpereigene Stoffe - Assimilationsvorgänge sind aufbauende (anabolische) Reaktionen erfordern Energie (Energiebedarf) heterotroph (z.B.: Tiere, Menschen) autotroph (Pflanzen) - Ernährung von körperfremden - Ernährung von körperfremden organischen, energiereichen Stoffen anorganischen, energiereichen Stoffen (Fette, Eiweiße, Kohlenhydrate) (Wasser, Mineralien, Kohlenstoffdioxid) - grüne Pflanzen: Ernährung durch Photosynthese Dissimilation - Stoff- und Energiewechselprozess (Umwandlungsprozess) - energiereiche, organische Stoffe energieärmere Stoffe - Dissimilationsvorgänge sind abbauende (katabolische) Reaktionen Freisetzung von Energie (Energiegewinnung)
