Grundlagen der Zellbiologie und Virologie

Grundlagen der Zelltheorie

Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen. Die Zelle ist die strukturelle und funktionelle Einheit von Lebewesen. Zellen sind die einfachsten Lebensformen, die alle Funktionen eines Lebewesens besitzen.

Endosymbiontentheorie

Bestimmte Organellen stammen von Bakterien ab, die von einer Urzelle phagozytiert wurden. Mitochondrien entwickelten sich aus anaeroben Bakterien; Chloroplasten wurden später von eukaryotischen Zellen aus photosynthetischen Bakterien phagozytiert (symbiotische Beziehung).

Die Plasmamembran

Die Plasmamembran ist eine kontinuierliche Hülle, die die Zelle umgibt, ihr Individualität verleiht und sie von ihrer Umgebung trennt. Sie besteht aus einer Lipid-Doppelschicht, in der Proteine und Kohlenhydrate enthalten sind.

Das Flüssig-Mosaik-Modell

Proteine übernehmen spezifische Aufgaben in der Membran: Transport von Molekülen, Funktion als Rezeptoren, Enzyme oder strukturelle Brücken. Im Flüssig-Mosaik-Modell sind Transmembranproteine und Lipide wie ein Mosaik angeordnet. Biologische Membranen sind flüssige Strukturen, da Lipide und Proteine innerhalb der Membranebene schnell diffundieren. Membranen sind asymmetrische Strukturen.

Transportmechanismen

Passiver Transport

Diffusion, die keine Energie erfordert und entlang des Konzentrationsgradienten erfolgt:

• Einfache Diffusion: Unpolare Moleküle wie O₂, Benzol oder N₂.
• Erleichterte Diffusion: Transport kleinerer Ionen und polarer Moleküle wie Glukose oder Aminosäuren. Kanalproteine ermöglichen dabei den Durchgang von Ionen.

Aktiver Transport

Er erfolgt gegen den Konzentrationsgradienten unter Verbrauch metabolischer Energie. Die beteiligten Transportproteine werden als Pumpen bezeichnet (z. B. Natrium-Kalium-Pumpe: Na⁺/K⁺-Pumpe).

Virologie

Viren sind biologische Einheiten, die nur das Notwendigste besitzen, um sich in Wirtszellen zu reproduzieren. Die Grundstruktur besteht aus einem Nukleinsäure-Molekül und einem Hüllprotein (Kapsid).

Klassifizierung von Viren

• Nach Kapsidform: Polyedrisch, zylindrisch oder komplex (z. B. Bakteriophagen mit Kopf, zylindrischem Schwanz, Stäben und Basalplatte).
• Nach Nukleinsäuretyp: Viren mit Doppelstrang-DNA, Einzelstrang-DNA, Doppelstrang-RNA oder Einzelstrang-RNA.
• Nach Wirtszelle: Pflanzenviren, Tierviren und Bakteriophagen (z. B. Retroviren).