Lösungen Seite 47 - Cornelsen Verlag
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Lösungen zur Kompetenzen-Seite Beide Zellen weisen die wesentlichen Zellbestandteile auf. Sie unterscheiden sich aber im Volumenanteil der einzelnen Organellen. Die tierische Zelle zeigt einen höheren Anteil an membranfreiem Cytoplasma sowie an Mitochondrien und ER. Die Pflanzenzelle dagegen weist einen höheren Anteil an Zellkernmaterial auf. Vakuolen- und Plastidenanteile besitzen nur Pflanzenzellen, was sie als solche ausweist. Auch das Fehlen von Lysosomen ist typisch für pflanzliche Zellen. Schlussfolgerung zur Funktion der beiden Zellen: Der hohe Anteil an Mitochondrien und ER in der Tierzelle lässt auf eine hohe Stoffwechselaktivität schließen, wie sie für eine Leberzelle typisch ist. Der hohe Kernanteil und der noch relativ geringe Vakuolenanteil der Pflanzenzelle (siehe auch Diagramme auf Seite 26 im Lehrbuch) spricht dafür, dass es sich um eine embryonale oder zumindest wenig ausdifferenzierte Zelle mit hoher Teilungsaktivität handelt. © 2010 Cornelsen Verlag, Berlin. Alle Rechte vorbehalten. (siehe Tabelle) Organell Hinweis zum Bau Aufgaben 1 Zellkern Kernhülle (Doppelmembran), Kernporen, Nucleolus steuert den Zellstoffwechsel, enthält die Erbinformation, führt Teilungen durch (Mitose) 2 Mitochondrium Doppelmembran mit Einstülpungen ist Organell der Zellatmung 3 tight junction (Verschlusskontakt) enge Verbindung von Zellmembranen benachbarter Zellen verhindert das Eindringen extrazellulärer Flüssigkeit in die Zellzwischenräume 4 raues endoplasmatisches Reticulum mit Ribosomen besetztes Membransystem Proteinsynthese (Ribosomen), Bildung von Vesikeln vor allem für den innerzellulären Transport 5 Peroxisom vesikelähnliches Organell Abbau von Zellgiften wie Alkohol oder Wasserstoffperoxid 6 Glykogen Körnchen Reservestoff (tierische Stärke), Mobilisierung bei erniedrigtem Blutzuckerspiegel Durch die beiden Membranen wird das Zellorganell Mitochondrium in mehrere voneinander abgegrenzte Teilräume unterteilt (Intermembranraum, Matrix im Mitochondrieninnern). Dadurch wird eine Trennung unterschiedlicher Reaktionsabläufe und Stoffwechselschritte ermöglicht und so die Störanfälligkeit biologischer Prozesse verringert. Außerdem trägt die Kompartimentierung durch Membranen dazu bei, die innere Oberfläche zu vergrößern. (Im Falle des Mitochondriums schafft die durch Einstülpungen der inneren Mitochondrienmembran erreichte Oberflächenvergrößerung Platz für eine Vielzahl von Multienzymkomplexen der Atmungskette.) Zelle und Stoffwechsel Feinbau der Zelle Seite 1 von 2 Lösungen zur Kompetenzen-Seite © 2010 Cornelsen Verlag, Berlin. Alle Rechte vorbehalten. Der Transport vieler Stoffe innerhalb der Zelle sowie von und nach außen erfolgt durch Membranbläschen (Vesikel), die sich von einer Membran abgelöst haben (Vesikeltransport). Sowohl die Zellmembran als auch die intrazellulären Biomembranen von ER und Golgi-Apparat verändern sich durch Abgabe und Aufnahme von Vesikeln ständig. Dieses Ineinanderübergehen der Membranen nennt man Membranfluss. Nur die Membranen von Mitochondrien und Plastiden nehmen daran nicht teil. In der Grafik sind der Stoffaustausch der Zelle mit der Umgebung und die Transportvorgänge innerhalb der Zelle dargestellt. Verschiedene Transportmechanismen lassen sich unterscheiden: • Diffusion und Osmose. Diffusion ist die durch die ungerichtete Wärmebewegung ihrer Teilchen (brownsche Molekularbewegung) bewirkte Durchmischung gasförmiger, flüssiger oder gelöster Stoffe. Sie führt schließlich zum Konzentrationsausgleich. Die Geschwindigkeit der Diffusion ist vom Konzentrationsgefälle, der Temperatur und der Art der Teilchen abhängig. Osmose ist die Diffusion von Lösungen durch eine Membran. Die Zellmembran ist eine selektiv permeable Membran, die Wasser und eine Reihe gelöster Stoffe durchlässt, andere Stoffe aufgrund ihrer Teilchengröße oder Ladung jedoch nicht. Eine Anreicherung entgegen dem Konzentrationsgefälle ist auch hier nicht möglich. Da die Zelle für Diffusion und Osmose keine Energie aufwenden muss, zählen beide zu den passiven Transportvorgängen. • Kanal- und Carriertransport. Unter Kanaltransport versteht man den Transport kleiner polarer Teilchen (z. B. Wassermoleküle) oder geladener Teilchen (Ionen) durch Kanalproteine. Diese durchspannen die ganze Zellmembran, tragen in ihrem Innern polare Aminosäuren und lassen nur bestimmte Teilchen durch. Der Transport erfolgt passiv, also in Richtung des Konzentrationsgefälles, und erfordert keine Energie. Carriertransport ist der Transport bestimmter Moleküle durch Trägerproteine in der Zellmembran, die für diese Molekülart eine Bindungsstelle haben und durch die Bindung ihre Konformation ändern. Durch die Konformationsänderung (Umlagerung) wird das Molekül durch die Membran geschleust. Man unterscheidet aktiven und passiven Carriertransport. Passiver Carriertransport erfolgt in Richtung des Konzentrationsgefälles ohne Energieaufwand. Aktiver Carrriertransport benötigt Energie (ATP), um Stoffe gegen das Konzentrationsgefälle zu transportieren, sodass eine Anreicherung von Stoffen in der Zelle möglich ist. • Endocytose und Exocytose. Endocytose ist die aktive Aufnahme von festen Partikeln (Phagocytose) oder Flüssigkeiten (Pinocytose) in die Zelle durch Bläschen-(Vesikel-)bildung der Zellmembran. Exocytose ist das Ausschleusen von Inhaltsstoffen der Zelle durch Vesikel, die mit der Zellmembran in Kontakt treten und sich nach außen entleeren. Beide Vorgänge können gegen ein Konzentrationsgefälle erfolgen und erfordern Energie. • Transportvorgänge in der Zelle. Die Biomembranen von ER und Golgi-Apparat nehmen wie die Zellmembran am Membranfluss teil. Die intrazellulären Transportvorgänge, z. B. Transport neu synthetisierter Proteine vom ER zu einem Dictyosom, erfolgen durch Vesikelbildung wie Endo- und Exocytosen an der Zellmembran. Zelle und Stoffwechsel Feinbau der Zelle Seite 2 von 2
