ausschließlich der Nahrungsaufnahme dienen. Bei höheren, vielzelligen Organismen erfüllen spezialisierte Zellen diese Aufgabe, die meist nicht der

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1 Bio Tierische Zelle 1.) Vakuole ( Speichersystem ) Vakuolen sind membranumgrenzte Hohlräume, in denen sich der Zellsaft befindet. Dieser besteht überwiegend aus Wasser und verschiedenen darin gelösten Zuckern, Salzen und anderen chemischen Stoffen. In tierischen Zellen gibt es keine Vakuolen. 2.) Golgiapparat Der Golgi-Apparat, spielt bei der Bildung von Zellsekreten eine wichtige Rolle.. 3.) Mitochndrium Während Plastiden in verschiedener Weise zur Speicherung von Energie beitragen, dienen die Mitochondrien der Zellatmung. Im Zuge dieses Prozesses werden Kohlenstoffverbindungen zu Adenosintriphosphat (ATP) abgebaut, einer chemischen Verbindung, die die wichtigste Energiequelle für alle Zellen darstellt. Diese Umwandlung findet in drei Schritten statt: der Glykolyse (in der Kohlenhydrate zu Säuren umgewandelt werden), dem Krebs-Zyklus (siehe Citratzyklus) und dem Elektronentransport. Alle drei Schritte vollziehen sich in den Mitochondrien. Wie die Plastiden sind auch die Mitochondrien von zwei Membranen umgrenzt, deren innere äußerst stark eingefaltet ist; an den Oberflächen dieser Falten finden die chemischen Reaktionen der Zellatmung statt. 4.) Erguß eines Golgi Vesikels nach außen Eine der wichtigsten Funktionen der Membranbläschen (Vesikel) ist der Materialtransport zur Plasmamembran und von ihr weg, also der Stoffaustausch zwischen dem Innenraum und der Umgebung einer Zelle. Zwischen endoplasmatischem Reticulum, Golgi-Apparat, Lysosomen und Zellumgebung werden ständig Substanzen hin- und hertransportiert. Dieser Austausch erfolgt über kleine Membranvesikel, die sich von einer Membran abschnüren und mit einer anderen verschmelzen. So stülpen sich z. B. an der Zelloberfläche ständig Abschnitte der Plasmamembran ein; sie schnüren sich als Vesikel ab und befördern Material, das aus dem umgebenden Medium aufgenommen wurde, ins Zellinnere ein Vorgang, den man als Endocytose bezeichnet. Auf diese Weise können sehr große Teilchen oder sogar ganze Zellen umschlossen werden. Auch den umgekehrten Vorgang, Sekretion oder Exocytose genannt, findet man bei vielen Zellen: Dabei verschmelzen Vesikel aus dem Zellinneren mit der Plasmamembran und schütten ihren Inhalt in die Umgebung aus. 5.) Intrazellulare Verdauung 6.) Bildung von lysosomallen Verdauungsenzymen 7.) Öffnung des Endoplasmatischen Retikulums nach außen 8.) Ribosomen Weitere wichtige Zellbestandteile sind die Ribosomen, in denen die Aminosäuren so miteinander verbunden werden, dass Proteine entstehen 9.) Exocytose von Abfallstoffen 10.) Pinocytose von Flüssigkeiten 11.) Phagocytose von Nahrungspartikeln Endocytose (griechisch phagein: essen und kytos: Zelle), Aufnahme von partikulärem (Phagocytose) oder gelöstem Material (Pinocytose) in die Zelle. Relativ einfache Formen der Endocytose findet man bei Einzellern, die

2 ausschließlich der Nahrungsaufnahme dienen. Bei höheren, vielzelligen Organismen erfüllen spezialisierte Zellen diese Aufgabe, die meist nicht der Nahrungsaufnahme, sondern der Aufnahme körpereigener oder körperfremder Zellen oder Makromoleküle dient. 12.) Lysosom Lysosomen sind kugelförmige Cytoplasmabestandteile, die Verdauungsenzyme enthalten. Sie sind von einer einfachen Hüllmembran umgeben. Lysosomen kommen in planzlichen und tierischen Zellen vor. Sie spielen bei der intrazellulären Verdauung eine wesentliche Rolle. 13.) Endoplasmatische Reticulum Ein komplexes Membransystem durchzieht weite Bereiche des Cytoplasmas und steht mit der Doppelmembran um den Zellkern in Verbindung: das Endoplasmatische Reticulum. Es fungiert sowohl als Kommunikationssystem, indem es die verschiedensten Zellsubstanzen innerhalb der Zelle transportiert, als auch zur räumlichen Abtrennung von Plasmabereichen innerhalb der Zelle. Häufig befinden sich Ribosomen besonders dicht konzentriert entlang der Membran des Endoplasmatischen Reticulums 14.) Zellmembran / Plasmalemma Der Inhalt aller lebenden Zellen ist von der Plasmamembran umschlossen, einem dünnen Häutchen, das die Grenze zwischen Zellinhalt und Umgebung bildet. Die Plasmamembran ist eine zusammenhängende, acht bis zehn Nanometer dicke Schicht aus Lipid- und Proteinmolekülen, die als selektive Schranke wirkt und die chemische Zusammensetzung der Zelle reguliert. Die meisten wasserlöslichen Ionen und Moleküle können diese Barriere allein nicht überwinden, sondern brauchen dazu besondere Transportproteine oder Kanäle aus Protein, die ihnen den Membrandurchgang ermöglichen. Auf diese Weise kann die Zelle eine andere Konzentration von Ionen und kleinen Molekülen aufrechterhalten als in der Umgebung. Mit einem weiteren Mechanismus, bei dem kleine Membranbläschen mit der Plasmamembran verschmelzen oder sich von ihr abschnüren, können insbesondere tierische Zellen Makromoleküle und sogar größere Teilchen durch die Membran transportieren. Die meisten Bakterien- und Pflanzenzellen sind außerdem von einer relativ dicken, widerstandsfähigen Zellwand aus Polysacchariden eingeschlossen, die bei höheren Pflanzen vorwiegend aus Cellulose besteht. Die Zellwand, die außen an der Plasmamembran anliegt, verleiht der Zelle eine dauerhafte Form und schützt sie vor mechanischer Beschädigung, aber sie schränkt gleichzeitig auch die Beweglichkeit der Zelle und den Ein- und Austritt von Substanzen ein. 15.) Centriol 16.) Mikrotubuli Mikrotubuli sind langgestreckte, röhrenförmige Proteinpartikel mit einem Durchmesser von etwa 25 nm und unterschiedlicher Länge. Sie dienen vor allem der Versteifung von Plasmabereichen innerhalb der Zelle. Centriolen (Sing.:Centriol,auch Zentralkörperchen) sind in den Zellen der meisten Tiere sowie einiger Pflanzen zu finden. Sie bestehen aus Mikrotubuli und spielen bei der Mitose (Abschnitt der Zellteilung) eine Rolle.

3 Pflanzliche Zelle 1.) Vakuolen ( Speichersysteme ) Vakuolen sind membranumgrenzte Hohlräume, in denen sich der Zellsaft befindet. Dieser besteht überwiegend aus Wasser und verschiedenen darin gelösten Zuckern, Salzen und anderen chemischen Stoffen. In tierischen Zellen gibt es keine Vakuolen. 2.) Mikrotubuli ( Zellwandaussteifung ) Mikrotubuli sind langgestreckte, röhrenförmige Proteinpartikel mit einem Durchmesser von etwa 25 nm und unterschiedlicher Länge. Sie dienen vor allem der Versteifung von Plasmabereichen innerhalb der Zelle. Centriolen (Sing.:Centriol,auch Zentralkörperchen) sind in den Zellen der meisten Tiere sowie einiger Pflanzen zu finden. Sie bestehen aus Mikrotubuli und spielen bei der Mitose (Abschnitt der Zellteilung) eine Rolle. 3.) Chloroplasten ( Photosynthese ) Zellorganellen, in denen die Photosynthese stattfindet. Sie finden sich in den Zellen von grünen Pflanzen und den grünen Augentierchen. Chloroplasten sind meist scheibenförmig und besitzen einen Durchmesser von vier bis sechs Mikrometern. Sie kommen bei den Höheren Pflanzen (Farne, Nackt- und Bedecktsamer) in großer Zahl in den Parenchymzellen der Blätter vor und sind in der Lage, sich nach der Lichteinstrahlung selbst auszurichten. Jede Blattzelle enthält ungefähr 40 bis 50 Chloroplasten, was einer Anzahl von dieser Organellen pro Quadratmillimeter Blattfläche entspricht. Chloroplasten sind außen von einer Doppelmembran umgeben. Im Innern befindet sich ein komplexes, miteinander verbundenes Netzwerk von Lamellenkörpern, den so genannten Thylakoiden. Teilweise bilden diese kleine Stapel, vergleichbar mit einem Stapel Teller, teils kommen sie in länger ausgezogener Form vor und verbinden diese Tellerstapel miteinander. Lichtmikroskopisch ähneln diese Stapel kleinen Körnern und werden deshalb als Grana bezeichnet (lateinisch granum: Korn). Die Wände der Lamellen bestehen aus Membranen, in denen sich das Chlorophyll befindet, ein Pigmentmolekül, das entscheidend für die Photosynthese ist. Daneben befinden sich auch noch weitere Proteine und Enzyme, die für die Photosynthese notwendig sind, in diesen Lamellen und bilden die so genannten Photosysteme I und II (Photosynthese). Gelegentlich speichern die Chloroplasten auch Energie in Stärkekörnern. In den Pflanzen entwickeln sich die Chloroplasten unter Lichteinstrahlung aus farblosen Organellen, den Proplastiden. Während der Zellteilung teilen sich die Proplastiden ebenfalls, wobei die Tochterproplastiden ihrerseits wieder Chloroplasten hervorbringen können. Bei den Algen teilen sich die Chloroplasten dagegen direkt, ohne die Vorstufe der Proplastiden. Die Tatsache, dass Chloroplasten sich selbständig vermehren können und dass sie außerdem unabhängig von ihrem Vorkommen in ganz verschiedenen Pflanzenoder Algengruppen stets sehr ähnlich gebaut sind, führte zu der Hypothese, dass Chloroplasten einst unabhängige Organismen waren, die irgendwann im Lauf der Evolution als Symbionten in die Zellen aufgenommen wurden und fortan nur noch zusammen mit den Zellen existieren konnten.

4 4.) Centriol von der Seite 5.) Centriol im Schnitt ( Spindelapparat ) 6.) Lysosom ( Enzymvakuole ) Lysosomen sind kugelförmige Cytoplasmabestandteile, die Verdauungsenzyme enthalten. Sie sind von einer einfachen Hüllmembran umgeben. Lysosomen kommen in planzlichen und tierischen Zellen vor. Sie spielen bei der intrazellulären Verdauung eine wesentliche Rolle. 7.) Endoplasmatische Reticulum Ein komplexes Membransystem durchzieht weite Bereiche des Cytoplasmas und steht mit der Doppelmembran um den Zellkern in Verbindung: das Endoplasmatische Reticulum. Es fungiert sowohl als Kommunikationssystem, indem es die verschiedensten Zellsubstanzen innerhalb der Zelle transportiert, als auch zur räumlichen Abtrennung von Plasmabereichen innerhalb der Zelle. Häufig befinden sich Ribosomen besonders dicht konzentriert entlang der Membran des Endoplasmatischen Reticulums. Zellkern, Mitochondrien und Chloroplasten sind nicht die einzigen membranumhüllten Organellen in Eukaryontenzellen. Das Cytoplasma enthält außerdem eine Fülle weiterer Körperchen, die jeweils von einer einzelnen Membran umschlossen sind und die unterschiedlichsten Funktionen ausüben. Die meisten dieser Funktionen haben damit zu tun, dass die Zelle Rohstoffe aufnehmen und die von ihr produzierten Substanzen und Abfallstoffe in die Umgebung befördern muss. Organellen eines bestimmten Typs sind deshalb in Zellen, die auf die Ausscheidung von Proteinen spezialisiert sind, stark vergrößert; die einer anderen Gruppe sind besonders zahlreich in den Zellen höherer Wirbeltiere, die in den Körper eingedrungene Viren und Bakterien einfangen und zerstören. Die meisten Membranbestandteile, aber auch viele Stoffe, die für die Ausscheidung aus der Zelle bestimmt sind, entstehen im endoplasmatischen Reticulum (ER), einem unregelmäßig geformten, räumlichen System membranumhüllter Hohlräume, das sich durch das Cytoplasma der Eukaryontenzellen zieht. Stapel aus abgeflachten Membransäckchen bilden den Golgi-Apparat; er nimmt die im endoplasmatischen Reticulum gebildeten Moleküle auf, verarbeitet sie weiter und dirigiert sie dann an verschiedene Stellen in der Zelle. Die Lysosomen, kleine, unregelmäßig geformte Organellen, enthalten Enzyme für den Abbau vieler im Zellinneren unerwünschter Substanzen. Peroxisomen sind kleine, von einer Membran umgebene Bläschen, die eine abgeschirmte Umgebung für Reaktionen mit dem Auf- und Abbau der aggressiven Verbindung Wasserstoffperoxid bieten. Darüber hinaus bilden die Membranen zahlreiche weitere kleine Bläschen, die dem Materialtransport zwischen den Organellen dienen. In einer typischen Tierzelle können die membranumhüllten Organellen bis zur Hälfte des gesamten Zellvolumens ausmachen. 8.) Ribosom ( Eiweißsynthese ) Weitere wichtige Zellbestandteile sind die Ribosomen, in denen die Aminosäuren so miteinander verbunden werden, dass Proteine entstehen 9.) Kernpore 10.) Kernhülle 11.) Kern 12.) Nukleolus Chromosomen / DNS / RNS Das auffälligste Organell der meisten Tier- und Pflanzenzellen ist der Zellkern, ein membranumhülltes, in der Regel ungefähr kugelförmiges Körperchen mit

5 einem Durchmesser von etwa 5 µm. In seinem Inneren sind die DNA-Moleküle zusammen mit Proteinen in den Chromosomen organisiert, die meist als Paare identischer Chromosomen vorliegen. Normalerweise sind die Chromosomen so dünn und verworren, dass man sie nicht einzeln erkennen kann. Kurz vor der Zellteilung kondensieren sie jedoch, d. h., sie werden so dick, dass man sie als getrennte Strukturen im Mikroskop sichtbar machen kann. Die DNA jedes Chromosoms ist ein einziges langes, dicht zusammengerolltes Molekül, das eine Reihe hintereinander angeordneter Gene enthält. In den Genen ist die Information für den Aufbau der Proteine und RNA-Moleküle codiert, die zur Entstehung eines neuen funktionsfähigen Abbilds der Zelle erforderlich sind. Der Zellkern ist von einer zweischichtigen Membran umgeben; Löcher in dieser Hülle, Kernporen genannt, gestatten den Austausch zwischen dem Zellkern und den übrigen Teilen der Zelle. In einem besonderen Teil des Zellkernes, dem Nucleolus, werden RNA- und proteinhaltige Teilchen zusammengesetzt, die dann durch die Kernporen ins Cytoplasma wandern und dort nach weiterer Abwandlung zu den Ribosomen werden. Der Zellkern schickt Botenmoleküle ins Cytoplasma und steuert mit ihnen die Proteinsynthese. Diese Moleküle, Messenger-RNA oder mrna genannt, werden entsprechend den Anweisungen in der DNA zusammengesetzt (Transkription) und verlassen dann durch die Kernporen den Zellkern. Im Cytoplasma heften sie sich an die Ribosomen und werden dort jeweils in die Primärstruktur eines ganz bestimmten Proteins übersetzt (Translation). 13.) Mitochondrium ( Stoffwechsel ) Während Plastiden in verschiedener Weise zur Speicherung von Energie beitragen, dienen die Mitochondrien der Zellatmung. Im Zuge dieses Prozesses werden Kohlenstoffverbindungen zu Adenosintriphosphat (ATP) abgebaut, einer chemischen Verbindung, die die wichtigste Energiequelle für alle Zellen darstellt. Diese Umwandlung findet in drei Schritten statt: der Glykolyse (in der Kohlenhydrate zu Säuren umgewandelt werden), dem Krebs-Zyklus (siehe Citratzyklus) und dem Elektronentransport. Alle drei Schritte vollziehen sich in den Mitochondrien. Wie die Plastiden sind auch die Mitochondrien von zwei Membranen umgrenzt, deren innere äußerst stark eingefaltet ist; an den Oberflächen dieser Falten finden die chemischen Reaktionen der Zellatmung statt. 14.) Offnung des Endoplasmatischen Reticulums nach außen ( Ausschleusung von Stoffwechselendprodukten ) 15.) Golgi Vesikel Eine der wichtigsten Funktionen der Membranbläschen (Vesikel) ist der Materialtransport zur Plasmamembran und von ihr weg, also der Stoffaustausch zwischen dem Innenraum und der Umgebung einer Zelle. Zwischen endoplasmatischem Reticulum, Golgi-Apparat, Lysosomen und Zellumgebung werden ständig Substanzen hin- und hertransportiert. Dieser Austausch erfolgt über kleine Membranvesikel, die sich von einer Membran abschnüren und mit einer anderen verschmelzen. So stülpen sich z. B. an der Zelloberfläche ständig Abschnitte der Plasmamembran ein; sie schnüren sich als Vesikel ab und befördern Material, das aus dem umgebenden Medium aufgenommen wurde, ins Zellinnere ein Vorgang, den man als Endocytose bezeichnet. Auf diese Weise können sehr große Teilchen oder sogar ganze Zellen umschlossen werden. Auch den umgekehrten Vorgang, Sekretion oder

6 Exocytose genannt, findet man bei vielen Zellen: Dabei verschmelzen Vesikel aus dem Zellinneren mit der Plasmamembran und schütten ihren Inhalt in die Umgebung aus. 16.) Dicytosom ( Golgiapparat, Vesikel und Vakuolenbildung ) 17.) Grundplasma Das gesamte Volumen der Zelle außerhalb des Zellkernes nennt man Cytoplasma. Zu ihm gehören viele spezialisierte Strukturen und Organellen, die im Folgenden genauer beschrieben werden. Die konzentrierte wässrige Lösung, in der die Organellen liegen, bezeichnet man als Cytosol. Es ist ein Gel auf Wasserbasis, das eine gewaltige Vielfalt großer und kleiner Moleküle enthält. In den meisten Zellen ist es das größte (und bei Bakterien das einzige) Kompartiment im Zellinneren. Das Cytosol ist der Ort vieler wichtiger Lebensfunktionen der Zelle; u. a. finden hier die ersten Reaktionen des Nährstoffabbaus statt, und auch viele der großen Moleküle, aus denen die Zelle besteht, werden im Cytosol zusammengesetzt. Viele Moleküle liegen im Cytosol in echter Lösung vor und können sich durch Diffusion rasch von einem Ort zum anderen bewegen; andere dagegen haben eine stärker festgelegte Anordnung. Diese geordneten Strukturen verleihen dem Cytosol eine innere Organisation, die ein Gerüst für den Auf- und Abbau großer Moleküle darstellt, und dirigieren viele chemische Reaktionen der Zelle in bestimmte Richtungen. 18.) Plasmalemma 19.) Ribosomen Weitere wichtige Zellbestandteile sind die Ribosomen, in denen die Aminosäuren so miteinander verbunden werden, dass Proteine entstehen 20.) Zellmembran Der Inhalt aller lebenden Zellen ist von der Plasmamembran umschlossen, einem dünnen Häutchen, das die Grenze zwischen Zellinhalt und Umgebung bildet. Die Plasmamembran ist eine zusammenhängende, acht bis zehn Nanometer dicke Schicht aus Lipid- und Proteinmolekülen, die als selektive Schranke wirkt und die chemische Zusammensetzung der Zelle reguliert. Die meisten wasserlöslichen Ionen und Moleküle können diese Barriere allein nicht überwinden, sondern brauchen dazu besondere Transportproteine oder Kanäle aus Protein, die ihnen den Membrandurchgang ermöglichen. Auf diese Weise kann die Zelle eine andere Konzentration von Ionen und kleinen Molekülen aufrechterhalten als in der Umgebung. Mit einem weiteren Mechanismus, bei dem kleine Membranbläschen mit der Plasmamembran verschmelzen oder sich von ihr abschnüren, können insbesondere tierische Zellen Makromoleküle und sogar größere Teilchen durch die Membran transportieren. Die meisten Bakterien- und Pflanzenzellen sind außerdem von einer relativ dicken, widerstandsfähigen Zellwand aus Polysacchariden eingeschlossen, die bei höheren Pflanzen vorwiegend aus Cellulose besteht. Die Zellwand, die außen an der Plasmamembran anliegt, verleiht der Zelle eine dauerhafte Form und schützt sie vor mechanischer Beschädigung, aber sie schränkt gleichzeitig auch die Beweglichkeit der Zelle und den Ein- und Austritt von Substanzen ein. 21.) Mittellemma in der Pflanzen Zelle (Besteht aus bis zu 20 Kohlenhydrat Schichten ) 22.) Zellwand bei Pflanzen

7 = Bei Prokarjonten und Eukarjonten auftretende Membran. Umschließt alle reduplizierbaren Einheiten. = Einfachmembran Zellorganelle = Doppelmembran Zellorganelle