Zellorganellen Übersicht
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Basiswissen | Skripte ◮ Cytologie | Zellorganellen Skript Zellorganellen Übersicht © 1 Zellorganellen und Zellbestandteile 1.1 Chloroplasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1.2 Cetriolen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Cytoskelett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1.4 Cytoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 Endoplasmatisches Retikulum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 1.6 Flagellum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7 Golgi-Apparat mit Golgi-Vesikeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 1.8 Lysosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.9 Mitochondrien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10Nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 1.11Peroxisomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.12Plasmodesmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6 1.13Ribosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.14Vakuole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 1.15Zellmembran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.16Zellwand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8 Karlsruhe 2014 | SchulLV | Melissa Käß Vervielfältigung nur innerhalb einer Lehrer-/Klassen- oder Schullizenz und mit Hinweis auf BioLV erlaubt. www.BioLV.net Basiswissen | Skripte ◮ Cytologie | Zellorganellen Skript 1 Zellorganellen und Zellbestandteile Hier findest du nun alle wichtigen Informationen, die du über die einzelnen Organellen und Bestandteile wissen solltest. Die Steckbriefe sind in alphabetischer Reihenfolge angeordnet. 1.1 Chloroplasten Struktur: Alle Chloroplast sind von einer äußeren sowie einer inneren Membran umgeben. Das Entstehen dieser Doppelmembran lässt sich mittels Endosymbiontentheorie erklären. Im Inneren finden sich wei- Tierzelle - Pflanzenzelle Ø tere Bestandteile, in das sogenannte Stroma, eingebettet. Grana- als auch Stromathylakoide durchziehen das Stroma. Auch DNA-Stränge, Ribosomen und stellenweise Stärkekörner sind im Chloroplasten vorhanden. Aufgabe: Chloroplasten gehören zu den wichtigsten Zell- Endosymbiontentheorie: organellen von Pflanzenzellen und eukaryotischen Algen. In ihnen findet die Photosynthese Mit Hilfe der Endosymbiontentheorie wird versucht zu erklären, wieso ei- statt, mit der sich autotrophe Organismen (= sich selbst versorgende Lebewesen) Gluco- nige Zellorganellen eine Doppelmembran besitzen. Es wird davon ausge- se synthetisieren. gangen, dass ein Prokaryot (1) versucht Sonstiges: Chloroplasten gehören der Familie der Plastiden an. Plastiden sind ein Gruppe von Zellorganellen und finden sich nur in Pflanzen und Algen. Sie stammen von Bakterien ab und haben immer zwei oder mehr Membranen. Aus dem so genannten Proplastid bilden sich letztlich die fertigen Plastidformen wie Chloroplasten, Chromoplasten oder Leukoplasten. Chloro- hat, einen bakterienähnlichen Prokaryoten (2) zu fressen. Dabei umhüllt der hungrige Prokaryot (1) den anderen. Es entsteht eine Art Vesikel um die Beute. Der Prokaryot (1) schafft es jedoch nicht seine Beute zu verdauen. Der Vesikel wird zu einer Art zweiten Membran. Da sich beide Prokaryoten gegenseitig nützen, entsteht eine symbiotische Beziehung. plasten lassen den Organismus grün erscheinen, durch Chromoplasten erscheinen Pflanzen rot, gelb oder orange. Leukoplasten sind hingegen farblos. Abb. 1: Schematische Darstellung eines Chloroplasten © Karlsruhe 2014 | SchulLV | Melissa Käß Seite 1/8 Vervielfältigung nur innerhalb einer Lehrer-/Klassen- oder Schullizenz und mit Hinweis auf BioLV erlaubt. www.BioLV.net Basiswissen | Skripte ◮ Cytologie | Zellorganellen Skript 1.2 Cetriolen Struktur: Centriolen bestehen aus insgesamt neun Mikrotubulustrippletts (röhrenartige Proteinfäden). Diese Tripletts ordnen sich kreisförmig an, eine zylinderförmige Struktur der Centriolen entsteht. Der Zu- Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø sammenschluss von zwei Centriolen wird Centrosom genannt. Das Centrosom liegt oftmals nahe am Zellkern. Aufgabe: Maßgeblich beteiligt sind die Cetriolen bei der Bildung des Spindelapparats während der Mitose und der Meiose. In der Anaphase der Mitose bilden sie die Spindelapparate, die mit ihren Proteinfäden die Schwesterchromatiden zu den entgegengesetzten Zellpolen ziehen. Sonstiges: In fast allen tierischen und vielen pflanzlichen Zellen kommen Centriolen vor. Bei Hefezellen und höheren Pflanzen sind sie jedoch nicht mehr vorzufinden. Dort übernehmen andere Strukturen die Aufgabe der Centriolen. 1.3 Cytoskelett Struktur: Mikrofilamente (= fadenförmige Strukturproteine), Mikrotubuli (= röhrenförmige Strukturproteine) und Intermediärfilamente (= Strukturproteine) sind Bestandteile des eukaryotischen Cytoskeletts. Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø Ein Synonym für Cytoskelett ist Zellskelett. Du kannst es dir daher fast wie das Knochengerüst des Menschen vorstellen. Aufgabe: Das Cytoskelett hat die Funktion die Pflanze zu stabilisieren. Es verleiht den Zellen ihre spezifische Form und Stabilität. Alle Zellorganellen sind in das Cytoskelett eingebettet. Weitere Aufgabe des Cytoskeletts sind Transportvorgänge, Signalleitungen und Bewegungsteuerung innerhalb der Zelle. 1.4 Cytoplasma Struktur: Das Cytoplasma setzt sich aus festen sowie flüssigen Bestandteilen zusammen. Es ist bildet die Grundmasse der Zelle und ist vom Cytoskelett durchzogen. Gleichzeitig ist es das Einbettungsmittel für Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø alle Zellorganellen, Proteine, Ionen und Stoffwechselprodukte. Das Cytoplasma selbst ist von der Zellmembran umgeben. Aufgabe: Viele wichtige Stoffwechselreaktionen laufen im Cytoplasma ab, außerdem übernimmt das Cytoplasma eine wichtige Funktion bei den Transportvorgängen innerhalb der Zelle. Es ist damit ein großer zusammenhängender Transport- und Reaktionsraum innerhalb der Zelle. © Karlsruhe 2014 | SchulLV | Melissa Käß Seite 2/8 Vervielfältigung nur innerhalb einer Lehrer-/Klassen- oder Schullizenz und mit Hinweis auf BioLV erlaubt. www.BioLV.net Basiswissen | Skripte ◮ Cytologie | Zellorganellen Skript 1.5 Endoplasmatisches Retikulum Struktur: Das endoplasmatische Retikulum (= ER) ist durch ein komplexes Membransystem aufgebaut. Da sich das ER dicht um den Zellkern befindet, bildet es mit Teilen der Kernhülle eine Einheit. Das Innere Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø des ER nennt man Lumen. Wichtig zu wissen ist, dass sich zwei Typen von endoplasmatische Retikuli unterscheiden lassen: raue und glatte. Raue ER verdanken ihren Namen vielen Ribosomen die sich an der Außenseite des Membrannetzes befinden. Glatte ER haben keine Ribosomen an der Außenseite. Aufgabe: Raue und glatte ER haben unterschiedliche Aufgaben. Mit Hilfe der Ribosomen synthetisieren raue ER verschiedene Proteine, außerdem können sie verschiedene Transportvesikel bilden und später abschnüren. Glatte ER sind hingegen wichtige Komponenten bei Stoffwechselprozessen. Sie dienen als Calciumspeicher, helfen die Zelle zu entgiften, synthetisieren Lipide und vieles mehr. 1.6 Flagellum Struktur: Flagellen sind langgestreckte Zellfortsätze, oftmals wird der Begriff Geißel als Synonym verwendet. Prokaryotische Zellen als auch eukaryotische Zellen können mit Flagellen besetzt sein. Der Aufbau Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø der Flagellen beider Zelltypen ist jedoch nicht identisch. Aufgabe: Das Flagellum dient der Zelle vor allem als Fortbewegungsmittel, ähnlich der Flossen eines Fisches. Auch der Fortbewegungsmechanismus ist, wie auch der Aufbau, bei Procyten anders als bei Eucyten. Sonstiges: Ein berühmtes Beispiel für begeißelte Zellen sind Spermienzellen. Spermien sind eukaryotische Zelltypen. Abb. 2: Skizze einer Spermazelle © Karlsruhe 2014 | SchulLV | Melissa Käß Seite 3/8 Vervielfältigung nur innerhalb einer Lehrer-/Klassen- oder Schullizenz und mit Hinweis auf BioLV erlaubt. www.BioLV.net Basiswissen | Skripte ◮ Cytologie | Zellorganellen Skript 1.7 Golgi-Apparat mit Golgi-Vesikeln Struktur: Der Golgi-Apparat besteht aus vielen zu Stapeln angeordneten Membranräumen, diese Stapel werden als Zisterne bezeichnet. Viele Zisternen zusammen bilden das so genannte Dictyosomen. Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø Als Golgi-Apparat wird daher die Gesamtheit aller Dictyosomen zusammengefasst. Aufgabe: Der Golgi-Appart hat viele verschiedene Aufgaben. Dazu zählen u.a. Bildung primärer Lysosomen, Sortierung und Modifizierung von verschiedenartigen Proteinen die mittels Vesikeln vom ER zum Golgi-Appart gelangen und sowie die Speicherung von Makromolekülen. Die Golgi-Vesikel werden vom Golgi-Apparat gebildet. Sie werden zum Transport verschiedener Moleküle verwendet. Cisternen Vesikel Abb. 3: Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Golgi-Apparats Quelle: wikipedia.org - Louisa Howard, Beschriftung: BioLV 1.8 Lysosomen Struktur: Lysosomen sind Vesikel (= kleine membranumhüllte Bläschen). Im Inneren der Lysosomen befinden sich viele hydrolytische Enzyme (= Enzyme, die Verbindungen durch Reaktion mit Wasser spalten). Die Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø Enzyme sind wichtig für den Abbau verschiedener Substanzen wie beispielsweise Lipiden, Proteinen und Sacchariden. Aufgabe: Vereinfacht lässt sich sagen, dass Lysosomen die „Mülleimer“der Zelle sind. Neben zelleigenen Stoffen werden auch Fremdkörper von den Lysosomen abgebaut. Es handelt sich dabei um intrazelluläre Verdauung. Sonstiges: Der pH-Wert im Inneren der Lysosomen ist mit 5,5 oder niedriger sehr sauer. Dabei ist die Aktivität der Enzyme im Lysosomen am höchsten. Würde das Lysosom beschädigt sein (z.B. Loch in der Membran) könnten die Enzyme ins Cytoplasma gelangen und dort zelleigene Bestandteile abbauen. Da das Cytoplasma allerdings einen höheren pH-Wert als das Innere der Lysosomen hat, werden die Enzyme deaktiviert. Dadurch wird der Schaden in der Zelle gering gehalten. © Karlsruhe 2014 | SchulLV | Melissa Käß Seite 4/8 Vervielfältigung nur innerhalb einer Lehrer-/Klassen- oder Schullizenz und mit Hinweis auf BioLV erlaubt. www.BioLV.net Basiswissen | Skripte ◮ Cytologie | Zellorganellen Skript 1.9 Mitochondrien Struktur: Mitochondrien gehören zu den Zellorganellen mit einer Innen- und Tierzelle Ø Außenmembran, deren Entstehung ebenso mittels der EndosymbiPflanzenzelle Ø ontentheorie erklärt wird. Zwischen beiden Membranen befindet sich der Intermembranraum. Der Innenraum der Mitochondrien wird Matrix genannt. In der Matrix befinden sich die mitochondriale DNA, freie Ribosomen, ATP Synthesepartikel, Granula (= Einlagerungen mit Speicherstoffen) und verschiedene Enzyme. Auf der Abbildung ist deutlich zu erkennen, dass die innere Membran der Mitochondrien stark eingestülpt ist. Diese Einstülpungen heißen Cristae. Sie dienen der Oberflächenvergrößerung. Aufgabe: Mitochondrien gehören zu den wichtigsten Zellbestandteilen. Sie werden auch „Kraftwerke der Zelle“genannt, da sie für die Energieerzeugung zuständig sind. Ihre Aufgabe besteht darin während des Citratzyklus und der oxidativen Phosphorylierung ATP zu synthetisieren. Der Citratzyklus sowie die Atmungskette finden an der inneren Membran der Mitochondrien statt. Abb. 4: Darstellung eines Mitochondriums Quelle: wikipedia.org - Mariana Ruiz Villarreal, Beschriftung: Tirkfl 1.10 Nucleus Struktur: Der Zellkern (= Nucleus) ist das Erkennungsmerkmal für eine eukaryotische Zelle. Er ist von einer doppelten Membran (innere und äußere Kernmembran) umgeben. Diese doppelte Membranschicht Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø nennt sich Kernhülle. In der Kernhülle befinden sich viele Kernporen, sie erleichtern den Stoffaustauch. Im Inneren des Nucleus befindet sich das Erbgut, das in Form von Chromatin und Chromosomen (während der Zellteilung) vorliegt. In einem Kern, der sich gerade nicht in Teilung befindet, ist zudem der Nucleolus (= Kernkörperchen) enthalten. Aufgabe: Alle Stoffwechselprozesse, die innerhalb der Zelle ablaufen, werden vom Zellkern gesteuert. Die DNA der Zelle wird im Nucleus gespeichert. © Karlsruhe 2014 | SchulLV | Melissa Käß Seite 5/8 Vervielfältigung nur innerhalb einer Lehrer-/Klassen- oder Schullizenz und mit Hinweis auf BioLV erlaubt. www.BioLV.net Basiswissen | Skripte ◮ Cytologie | Zellorganellen Skript Sonstiges: Jeder eukaryotische Tier- oder Pflanzenart hat eine typische Anzahl an Chromosomen. Menschen besitzen beispielsweise 46 Chromosomen, Hunde 78 und Katzen 38. Eine Besonderheit des Zellkerns ist es, dass er während der Mitose und Meiose nicht mehr vorhanden ist. Ist die Zellteilung und somit auch die Kernteilung abgeschlossen, bildet sich der Kern erneut aus. Abb. 5: Nucleus unter dem Elektronenmikroskop Quelle: wikipedia.org 1.11 Peroxisomen Struktur: Der Innenraum der Peroxisomen ist von einer einfachen Lipidschicht umgeben. Im Inneren befinden sich verschiedene Enzyme. Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø Aufgabe: Das wichtigste Enzym in den Peroxisomen ist die Katalase. Mit ihrer Hilfe wird zellgiftiges Wasserstoffperoxid (H2 O2 ) zu Sauerstoff (O2 ) und Wasser (H2 O) abgebaut. Die Peroxisomen sind damit für die Entgiftung der Zelle zuständig. Sonstiges: Eine veraltete Bezeichnung der Peroxisomen lautet Microbodies. In älteren Büchern wird dieser Begriff stellenweise noch verwendet. Abb. 6: Aufbau des Peroxisoms Quelle: wikipedia.org - Geoff Richards, Beschriftung: Matthias M. 1.12 Plasmodesmen Struktur: Plasmodesmen sind Plasmabrücken, die von einer Plasmamembran Tierzelle umgeben sind. Die Plasmastränge führen durch Zellwände hindurch Pflanzenzelle Ø und verbinden damit mehrere Pflanzenzellen miteinander. Vereinfacht können Plasmodesmen als „Löcher“ mit spezifischem Aufbau in der Zellwand von Pflanzenzellen betrachtet werden. Aufgabe: Über die Plasmabrücken erfolgt ein Stoffaustausch von einer zur anderen Zelle. © Karlsruhe 2014 | SchulLV | Melissa Käß Seite 6/8 Vervielfältigung nur innerhalb einer Lehrer-/Klassen- oder Schullizenz und mit Hinweis auf BioLV erlaubt. www.BioLV.net Basiswissen | Skripte ◮ Cytologie | Zellorganellen 1.13 Skript Ribosomen Struktur: Alle Ribosomen sind hochkomplexe Gebilde bestehend aus ca. 40% Proteinen und ca. 60% RNA. Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø Aufgabe: Ribosomen sind wichtige Komponeten bei der Proteinbiosynthese. An ihnen findet die Translation statt. Sie finden sich in allen Zellen. 1.14 Vakuole Struktur: Vakuolen sind von einer Membran umgeben. Ihr Innenraum ist meist von einer Flüssigkeit gefüllt, die einen niedrigen pH-Wert hat. In der Flüssigkeit finden sich zudem viele Verdauungsenzyme. In Pflanzenzellen kann die Vakuole bis zu 80 % des Zellraums füllen. Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø Aufgabe: Vakuolen haben zahlreiche Aufgaben. Sie dienen zur Speicherung verschiedener Moleküle wie Ionen und Vitaminen, als Verdauungsorganellen und helfen die Zelle durch den Turgor (= Zelldruck) in Form zu halten. Sonstiges: Hauptsächlich kommen Vakuolen bei Pilzen und pflanzlichen Zellen vor. Dort übernehmen sie ähnliche Aufgaben wie Lysosomen in Tierzellen. Doch auch einige einzellige Tierzellen z.B. der Gattung Pantoffeltierchen besitzen Vakuolen. Ihre kontraktilen Vakuolen (= pulsierenden Vakuolen) dienen der Wasserausscheidung, da durch osmotische Effekte ein ständiger Wasserstrom in die Zelle hinein herrscht. Ohne die ständige Wasserausscheidung würden die Einzeller platzen. © Karlsruhe 2014 | SchulLV | Melissa Käß Seite 7/8 Vervielfältigung nur innerhalb einer Lehrer-/Klassen- oder Schullizenz und mit Hinweis auf BioLV erlaubt. www.BioLV.net Basiswissen | Skripte ◮ Cytologie | Zellorganellen 1.15 Skript Zellmembran Struktur: Zellmembranen, die oftmals auch Biomembranen genannt werden, bestehen aus einer Doppellipidschicht. Diese hat keine starre, kristalline Struktur, sondern ist weich und formbar. Verschieden- Tierzelle Ø Pflanzenzelle Ø artige Proteine, etwa integrale Proteine,Kanalproteine und periphere Proteine, schwimmen wie Eisberge in der Membran. Dieses anschauliche Modell wird in der Biologie als FlüssigMosaik-Modell bezeichnet. Zellmembranen zeichnen sich somit durch die große Beweglichkeit der Lipide und Proteine aus. An einigen Proteinen und Lipiden sind verzweigte Kohlehydratgruppen gebunden. Diese speziellen Moleküle werden als Glycoproteine fasst. extrazellulärer Raum zusammenge- Glycoprotein Glycolipid Aufgabe: Die Zellmembran ist die Begrenzung zwischen Extrazellularraum Doppellipidschicht und Cytoplasma. Alle Stoffe die in die Zelle hinein transportiert oder hinaus transportiert werden müssen diese Barriere überwinden. intrazellulärer Raum Abb. 7: Schematischer Aufbau der Zellmembran Quelle: wikipedia.org - Mariana Ruiz Villarreal, Masur, Beschriftung: BioLV 1.16 Zellwand Struktur: Hauptbestandteil der Zellwand sind Kohlenhydrate. Dazu zählen Cellulose, Hemicellulosen und Pektin. Zu ca. 10% tragen auch Proteine zum Aufbau der Zellwand bei. Proteine und Kohlehydrate Tierzelle - Pflanzenzelle Ø bilden mehrere gekreuzte Schichten, daher ist die Zellwand extrem stabil. Aufgabe: Die Stabilisierung der Zelle ist die wichtigste Aufgabe der Zellwände. Sie kann damit als „Panzer “der Zelle verstanden werden. Dadurch, dass sie dem osmotischen Druck entgegenwirkt, bewahrt sie die Zelle vor dem Platzen. Durch kleine Poren innerhalb der Zellwand können Plasmodesmen durchtreten und damit die Pflanzenzellen miteinander verbinden. Sonstiges: Ausschließlich Pflanzenzellen besitzen Zellwände. Damit sind sie ein eindeutiges Unterscheidungsmerkmal zwischen Tier- und Pflanzenzelle. Seltener sind Bakterien und Pilze von Zellwänden umgeben. © Karlsruhe 2014 | SchulLV | Melissa Käß Seite 8/8 Vervielfältigung nur innerhalb einer Lehrer-/Klassen- oder Schullizenz und mit Hinweis auf BioLV erlaubt. www.BioLV.net
