Grundlagen der Zelle: Aufbau, Stoffwechsel und Teilung

Zelltypen und ihre Merkmale

Prokaryotische Zellen

• Sind ausschließlich Einzeller.
• Besitzen eine Zellwand und Plasmamembran.
• Haben keinen echten Zellkern (Nucleus).
• Die DNA ist im Zytoplasma verteilt.
• Enthalten Ribosomen.

Eukaryotische Zellen

• Besitzen einen echten Zellkern (Nucleus).
• Enthalten Organellen, die im Zytoplasma verteilt sind.
• Können Einzeller oder Mehrzeller sein.

Wichtige Zellorganellen und ihre Funktionen

Die folgenden Komponenten sind, sofern nicht anders angegeben, in pflanzlichen und tierischen Zellen vorhanden:

• Zellwand: Bietet Schutz und Form (hauptsächlich Pflanzenzellen).
• Plasmamembran (Zellmembran): Regelt die Ein- und Ausfuhr von Stoffen in die Zelle.
• Kern (Nucleus): Kontrolliert die Funktionen und die Teilung der Zelle.
• Zytoplasma: Enthält Zellorganellen und ist der Ort der Stoffwechselreaktionen.
• Mitochondrien: Produzieren Energie für die Zelle durch Zellatmung.
• Golgi-Apparat: Verarbeitet und transportiert Stoffe innerhalb der Zelle oder aus dem Organismus.
• Endoplasmatisches Retikulum (ER): Zuständig für die Synthese und den Transport von Proteinen und Lipiden.
• Lysosomen: Führen die zelluläre Verdauung durch.
• Zentrosom oder Zentriol: Beteiligt an der Bewegung von Zellen und der Verteilung der Chromosomen bei der Zellteilung (nur tierische Zellen).
• Vakuolen: Speicherung von Wasser und verschiedenen Stoffen.
• Chloroplasten: Schlüsselorganellen für die Photosynthese (nur Pflanzenzellen).
• Ribosomen: Ort der Proteinsynthese.

Zellulärer Stoffwechsel und Ernährung

Ernährungsprozess

Der Prozess der Ernährung umfasst: Ingestion, Verdauung, Resorption, Egestion und Ausscheidung.

Stoffwechsel (Metabolismus)

Der Stoffwechsel ist die Gesamtheit aller chemischen Reaktionen in der Zelle.

Katabolismus

Abbau komplexer Moleküle zu einfacheren Molekülen (von + zu -). Dabei wird **Energie freigesetzt**.

Anabolismus

Synthese komplexer Moleküle aus einfacheren Molekülen (von - zu +). Dabei wird **Energie verbraucht**.

Ernährungsformen

• Heterotrophe Ernährung: Aufnahme von Nahrung von außen. Organismen müssen Materie und Energie aus anderen Quellen beziehen (z. B. Tiere, Pilze).
• Autotrophe Ernährung: Selbstständige Herstellung von Nahrung (z. B. Pflanzen, Algen).

Energieumwandlung: Photosynthese und Atmung

Photosynthese (Pflanzen)

Findet in den **Chloroplasten** statt, mithilfe von Chlorophyll, das Lichtenergie nutzt.

Chemische Gleichung der Photosynthese

CO₂ + H₂O + Lichtenergie → Glukose + O₂

Zellatmung

Findet in den **Mitochondrien** statt.

Chemische Gleichung der Zellatmung

Glukose + O₂ → CO₂ + H₂O + Chemische Energie

Zellreproduktion und Zellteilung

Prokaryotische Zellen

Fortpflanzung erfolgt asexuell durch **Zweiteilung** (binäre Spaltung).

Eukaryotische Zellen: Mitose

Die Mitose ist der Prozess der Zellteilung in somatischen Zellen. Sie gliedert sich in folgende Phasen:

Phasen der Mitose

• Prophase: Die Chromosomen beginnen sich zu verdichten und werden sichtbar; die Kernmembran löst sich auf.
• Metaphase: Die Chromosomen richten sich in der Mitte der Zelle (Äquatorialebene) aus.
• Anaphase: Die Chromatiden werden getrennt und zu den entgegengesetzten Polen gezogen.
• Telophase: Die Chromosomen entschrauben sich; die Kernmembran bildet sich neu; die Zelle teilt sich (Zytokinese).

Wichtiger Hinweis zur Zellteilung

Alle Körperzellen teilen sich durch Mitose. Die Bildung von Keimzellen (in den Gonaden) erfolgt jedoch durch **Meiose**.