Prinzipien

Question 1

Grösse durchschnittliche tierische Zelle

Answer 1

10-30 mikrometer

Question 2

Grösse durchschnittliche Pflanzenzelle

Answer 2

10-100 mikrometer

Question 3

Grösstee Zelltyp

Answer 3

Nervenzellen
Mensch: bis zu 1.5m
Giraffe: mehrere Meter
Riesenkalamar: bis zu 12m

–> aber sehr dünn, 1-10 mikrometer

Question 4

Fundamentale Eigenschaften einer Zelle

Answer 4

• von einer Membran umhüllte, abgeschlossene Systeme
• Fähigkeit, Energie zu nutzen um chemische Prozesse anzutreiben mit denen sie gezielte Ordnung schaffen und mit denen sie ihre Komponenten herstellen oder aufnehmen können
• Fähigkeit, sich selbst zu vermehren, wobei Nachkommen der gleichen Art, mit klar vorgegebenen Strukturen und Eigenheiten entdtehen

Question 5

Was haben alle Zellen gemeinsam?

Answer 5

• alle Zellen speichern ihre Erbinformation im gleiche Code Desoxyribonukleinsäure (DNA)
• alle Zellen replizieren ihre Erbinformation durch matrizengesteuerte Polymerisation
• alle Zellen transkribieren Teile ihrer Erbinformation in die gleiche Zwischenform Ribonukleinsäure (RNA)
• alle Zellen übersetzen RNA auf die gleiche Weise in Protein
• alle Zellen verwenden Proteine als Katalysatoren
• alle Zellen arbeiten als biochemische Fabriken, die die gleichen Grundbausteine handhaben
• alle Zellen sind von einer Plasmamembran umgeben, durch die Nährstoffe und Abfallstoffe passieren
• alle Zellen haben Gene (die Abschnitte der Erbinformation), die jeweils einem Protein entsprechen
• alle Zellen brauchen (viel) freie Energie

Question 6

Zellen und Energieverbrauch

Answer 6

Zellen sind dynamische und sehr komplexe chemische Fabriken, weit weg vom chemischen Gleichgewicht
–> sehr hoher Energieverschleiss

Würde das chemische Gleichgewicht erreicht, würden die Zellen sterben!

Question 7

Reiche Eukaryoten

Answer 7

Pflanzen
Tiere
Pilze

Question 8

Kompartimente

Answer 8

• Funktionelle Bereiche in der Zelle
• einzelne Kompartimente können zerstückelt sein, z.B. Mitochondrien
• Kompartimenten ermöglichen intrazelluläre Arbeitsteilung
–> Ermöglicht enorme Differenzierung & Leistungssteigerung
–> Kompartimentierung ist Voraussetzung für die Entstehung komplexer, differenzierter Organismen

Question 9

Typische Kompartimente

Answer 9

• Zytoplasma
• Zellkern
• Nukleolus
• Golgi Apparat
• Centrosom (nur tierische Zellen und niedere Pflanzen)
• Mitochondrien
• Endoplasmatisches Retikulum (RER, SER)
• versch. Vesikelarten (Lysosom, Peroxisom)
• Zilien/Mikrovili
• Vakuolen (Pflanzen, Pilze)
• Plastiden (Pflanzen)

Question 10

Peroxisom

Answer 10

• von einer einfachen Biomembran umhüllte Vesikel
• verbrauchen in vielfältigen Stoffwchselfunktionen Sauerstoff, gelten daher als die ersten Engiftungsapparate, die mit der Entstehung einer sauerstoffhaltigen Erdatmosphäre erforderlich wurden
• in den Peroxisomen können, durch die Membran geschützt Reaktionen ablaufen, die für die Zelle gefählich wären, würden sie im Zytoplasma ablaufen

Question 11

Lysosom

Answer 11

• von einer einfachen Biomembran umhüllte Vesikel…
• …mit saurem pH-Wert
• enthalten Verdauungsenzyme
• zersetzen Biopolymere in Monomere
• in tierischen Zellen, in pflanzlichen Zellen wird diese Aufgabe durch Vakuolen erfüllt

Question 12

Zentrosom

Answer 12

• nur in tierischen und niederen Pflanzen-Zellen
• nicht membranumhüllt
• organisiert Mitosespindel
• beschrieben als ‘spezielles Organ zur Zellteilung’
• auffällige Region im Zytosol, die sich meist mittig und in Zellkernnähe befindet
• besteht aus einem Paar zylinderförmiger Zentriolen

Question 13

Nicht-membranumhüllte Kompartimente/Organellen in der Zelle

Answer 13

Nukleolus & Zentrosom
(Ribosomen)
(Mikrotubuli)

Question 14

Zytoplasma: Organell oder Kompartiment?

Answer 14

Kompartiment

Question 15

Organellen

Answer 15

Intrazelluläre Kompartimente
Oft membranumhüllt
Definierte Struktur, Komposition und Form

Question 16

Sind einzelne Mitochondrien

Kompartimente?

Answer 16

Nein.
Alle Mitochondrium zusammen bilden das mitochondriale Kompartiment. Ein Mitochondrium alleine ist also kein Kompartiment.

Question 17

Weitere Komponenten der Zelle

• -> Mikroskopisch bestimmte
• -> (Bio)chemisch bestimmte

Answer 17

Mikroskopisch:
• Zytoskelett (Aktin, Mikrotubuli, Intermediärfilamente)
• Zentriolen
• Spindelpolkörper (Pilze: gleiche Funktion wie Centrosom)
• extrazelluläre Matrix (Tierische Zellen)
• Zellwand (Pflanzen & Pilze)
• Chromosomen
• versch. Proteine/Proteinkomplexe (z.B. Ribosomen)

(Bio)chemisch:
• DNA
• RNA 
• Lipide
• Nährstoffe/Mineralstoffe/Salze
• Wasser!

Question 18

Anteile von kleinsten Bestandteilen der Zelle

Answer 18

70% H2O
22% Aminosäuren
4% Fettsäure 
3% Nukleotide
1% Zucker

Question 19

Ungewöhnliche Eigenschaften von Wasser

Answer 19

• Wasser ist im festen Zustand leichter als im flüssigen
• Wasser absorbiert viel Wärmeenergie bevor es verdampft. Beim Abkühlen wird diese wieder abgegeben.

–> Aufbau der Wassermoleküle: assymmetrische Verteilung führt zu einer Polarisierung der Ladung. Dies führt zu einer speziellen Anordnung der Wassermoleküle und gibt dem Wasser eine gewisse Struktur/Netzwerk

Question 20

Wasser ist im festen Zustand leichter als im flüssigen

Konsequenz?

Answer 20

Eis schwimmt und Gewässer können nicht so einfach ganz einfrieren

Question 21

Wasser absorbiert viel Wärmeenergie bevor es verdampft. Beim Abkühlen wird diese wieder abgegeben.
Konsequenz?

Answer 21

• keine extrem plötzlichen Temperaturschwankungen

* Stabilität der wässrige Phase auch bei Temperaturschwankungen

Question 22

Aufbau der Wassermoleküle: Polarisierung der Ladung führt zu einer speziellen Anordnung der Wassermoleküle und gibt dem Wasser eine gewisse Struktur/Netzwerk.
Konsequenz?

Answer 22

• Netzwerk ist nicht statisch sondern extrem dynamisch
• hohe Schmelz- und Siedepunkte
Oberflächenspannung

Question 23

Wie kriegt die Zelle ihre Komponenten in Lösung?

Answer 23

Ionen lösen sich weil sie geladen sind und so H2O anlagern.

Question 24

Manchmal ist es erwünscht, dass sich die Komponente nicht mit Wasser mischt. Zum Beispiel…?

Answer 24

Zelle könnte nicht existieren wenn sich ihre Hülle in Wasser lösen würde!
Wichtig dafür: hydrophobe Moleküle (“wasserabstossend”)