Arten von zellulärer Organisation: Eukaryoten, Prokaryoten und Zellstoffwechsel
Thema 2: Arten von zellulärer Organisation
Eukaryotische Zellorganisation
Eukaryotische Zellen besitzen zytoplasmatische Kompartimente, die von Membranen umgeben sind und in denen spezifische chemische Reaktionen ablaufen.
Prokaryotische Zellorganisation
Prokaryotische Zellen haben keine inneren Fächer, die von zwei Membranen umgeben sind, und keinen echten Zellkern.
Prokaryotische Zellen: Plasmamembran
Die Plasmamembran begrenzt die Zelle nach außen und trennt das Zellinnere von der Umgebung.
Nucleoid
Das Nucleoid ist der Innenraum der Zelle, in dem sich das Erbgut befindet. Es besteht normalerweise aus einem einzigen, ringförmigen DNA-Molekül.
Zytoplasma
Das Zytoplasma umfasst den Bereich zwischen Plasmamembran und Nucleoid. Es besteht aus:
- Zytosol (Hyaloplasma): Wasser, in dem Salze und organische Moleküle gelöst sind.
- Ribosomen: Granula aus RNA und Proteinen, an denen die Proteinsynthese stattfindet.
4. Tierische Zelle
Die tierische Zelle wird durch die Plasmamembran von der Umgebung abgegrenzt und kontrolliert den Stoffaustausch mit ihrer Umwelt.
Zytoplasma
Das Zytoplasma enthält eine große Vielfalt membranumschlossener Fächer (Organellen):
- Zytoskelett: Ein Netzwerk aus Filamentproteinen, das für die Form und Bewegung der Zelle verantwortlich ist.
- Glattes endoplasmatisches Retikulum (ER): Es besitzt keine Ribosomen, ist aus Lipid-Tubuli aufgebaut und produziert Membranlipide.
- Raues endoplasmatisches Retikulum: Es besteht aus abgeflachten Säcken, die außen mit Ribosomen besetzt sind, und stellt Proteine her.
- Golgi-Apparat: Er modifiziert, sortiert und verpackt die im ER synthetisierten Makromoleküle in Vesikel, die zur Zellmembran transportiert oder aus der Zelle ausgeschleust werden.
- Lysosomen: Sie sind für die Verdauung im Zellinneren verantwortlich.
- Mitochondrien: Sie gewinnen durch die Verbrennung organischer Moleküle mit Sauerstoff die Energie, die die Zelle zu ihrer Erhaltung benötigt.
- Zellkern: Er wird von einer doppelten Membran umschlossen, enthält das Chromatin und die Nukleolen, in denen Ribosomen gebildet werden.
5. Zellen mit besonderen Strukturen
Tierische Zellen besitzen Zentriolen, die bei den meisten Tieren und einigen Pflanzen vorkommen. Pflanzenzellen haben dagegen exklusive Organellen wie Chloroplasten, in denen die Photosynthese stattfindet, eine Zellwand aus Zellulose sowie Vakuolen zur Speicherung.
6. Die Zelle als funktionelle Einheit
Die Zelle ist eine funktionelle Einheit mit dynamischen Prozessen, die ständig in Bewegung sind. Dabei laufen chemische Reaktionen ab:
- Anabolismus: Aufbau komplexer Komponenten aus einfacheren Substanzen; dieser Prozess benötigt Energie.
- Katabolismus: Abbau komplexer Verbindungen in einfachere Bestandteile, wobei Energie freigesetzt wird.
Die freigesetzte Energie dient unter anderem für Bewegungen und den Nährstofftransport.
ATP
ATP ist der wichtigste Energieüberträger zwischen den Prozessen in der Zelle. Ein ATP-Molekül besteht aus einer stickstoffhaltigen Base (Adenin), einem Zucker (Ribose) und drei Phosphatgruppen.
7. Arten der zellulären Ernährung
- Heterotrophe Zellen übernehmen organische Substanzen von anderen Lebewesen.
- Autotrophe Zellen stellen aus anorganischen Stoffen wie H2O und CO2 organische Nährstoffe her.
Photosynthese
Die Photosynthese findet bei autotrophen eukaryotischen Zellen in den Chloroplasten statt und verläuft in zwei Phasen:
- Lichtreaktion: Sie findet an den Thylakoidmembranen statt. Bei Licht werden Wassermoleküle gespalten, Sauerstoff wird freigesetzt und ATP-Moleküle entstehen.
- Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus): Sie findet im Stroma statt und benötigt kein Licht. Dabei wird CO2 mithilfe des in der Lichtreaktion gebildeten ATP zu organischen Verbindungen umgewandelt.