Prinzipien Flashcards
Grösse durchschnittliche tierische Zelle
10-30 mikrometer
Grösse durchschnittliche Pflanzenzelle
10-100 mikrometer
Grösstee Zelltyp
Nervenzellen
Mensch: bis zu 1.5m
Giraffe: mehrere Meter
Riesenkalamar: bis zu 12m
–> aber sehr dünn, 1-10 mikrometer
Fundamentale Eigenschaften einer Zelle
- 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
Was haben alle Zellen gemeinsam?
- 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
Zellen und Energieverbrauch
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!
Reiche Eukaryoten
Pflanzen
Tiere
Pilze
Kompartimente
• 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
Typische Kompartimente
- 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)
Peroxisom
- 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
Lysosom
- 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
Zentrosom
- 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
Nicht-membranumhüllte Kompartimente/Organellen in der Zelle
Nukleolus & Zentrosom
(Ribosomen)
(Mikrotubuli)
Zytoplasma: Organell oder Kompartiment?
Kompartiment
Organellen
Intrazelluläre Kompartimente
Oft membranumhüllt
Definierte Struktur, Komposition und Form
Sind einzelne Mitochondrien
Kompartimente?
Nein.
Alle Mitochondrium zusammen bilden das mitochondriale Kompartiment. Ein Mitochondrium alleine ist also kein Kompartiment.
Weitere Komponenten der Zelle
- -> Mikroskopisch bestimmte
- -> (Bio)chemisch bestimmte
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!
Anteile von kleinsten Bestandteilen der Zelle
70% H2O 22% Aminosäuren 4% Fettsäure 3% Nukleotide 1% Zucker
Ungewöhnliche Eigenschaften von Wasser
- 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
Wasser ist im festen Zustand leichter als im flüssigen
Konsequenz?
Eis schwimmt und Gewässer können nicht so einfach ganz einfrieren
Wasser absorbiert viel Wärmeenergie bevor es verdampft. Beim Abkühlen wird diese wieder abgegeben.
Konsequenz?
- keine extrem plötzlichen Temperaturschwankungen
* Stabilität der wässrige Phase auch bei Temperaturschwankungen
Aufbau der Wassermoleküle: Polarisierung der Ladung führt zu einer speziellen Anordnung der Wassermoleküle und gibt dem Wasser eine gewisse Struktur/Netzwerk.
Konsequenz?
• Netzwerk ist nicht statisch sondern extrem dynamisch
• hohe Schmelz- und Siedepunkte
Oberflächenspannung
Wie kriegt die Zelle ihre Komponenten in Lösung?
Ionen lösen sich weil sie geladen sind und so H2O anlagern.
Manchmal ist es erwünscht, dass sich die Komponente nicht mit Wasser mischt. Zum Beispiel…?
Zelle könnte nicht existieren wenn sich ihre Hülle in Wasser lösen würde!
Wichtig dafür: hydrophobe Moleküle (“wasserabstossend”)
