Zusammenfassung: Zelltypen, Zellteilung und Immunsystem

Zellbiologie: Prokaryoten und Eukaryoten

Vergleich der Zelltypen

Prokaryoten

• DNA: Befindet sich in einem Kernäquivalent (Nukleoid) und ist nicht von einer Membran umgeben.
• Zellteilung: Erfolgt direkt, hauptsächlich durch Zweiteilung. Es gibt keine Zentriolen, Mikrotubuli oder einen Spindelapparat.
• Fortpflanzung: Sexuelle Fortpflanzung ist selten. Wenn sie stattfindet, erfolgt der Genaustausch durch Übertragung von einem Spender auf einen Empfänger.
• Organisation: Nur wenige mehrzellige Formen; keine Gewebeentwicklung.
• Stoffwechsel: Es gibt anaerobe, aerobe, fakultativ anaerobe und mikroaerophile Formen.
• Organellen: Keine Mitochondrien. Die Enzyme für die Oxidation organischer Moleküle sind an die Zellmembran gebunden.
• Photosynthese: Bei photosynthetischen Arten sind die Enzyme ebenfalls an Membranen gebunden. Es existiert aerobe und anaerobe Photosynthese mit Endprodukten wie Schwefel, Sulfat und Sauerstoff.

Eukaryoten

• DNA: Der Zellkern ist von einer Membran umgeben. Das genetische Material ist in Chromosomen fragmentiert, die aus DNA und Proteinen bestehen.
• Zellteilung: Erfolgt durch Mitose, wobei ein Spindelapparat und Mikrotubuli vorhanden sind.
• Fortpflanzung: Sexuelle Fortpflanzung ist häufig. Es gibt einen Wechsel zwischen haploiden und diploiden Phasen durch Meiose und Befruchtung.
• Organisation: Vielzellige Organismen entwickeln Gewebe.
• Stoffwechsel: Fast ausschließlich aerob.
• Organellen: Die Enzyme für die Zellatmung befinden sich in den Mitochondrien. Die Enzyme für die Photosynthese sind in den Chloroplasten enthalten.

Zellwand im Vergleich

Die bakterielle Zellwand besteht hauptsächlich aus Peptidoglycan. Die genaue Zusammensetzung und Struktur der Zellwand bei Prokaryoten hängt von der Art und den Kulturbedingungen ab. Die unterschiedliche Struktur wird zur Klassifizierung genutzt, beispielsweise durch die Gram-Färbung.

Die pflanzliche Zellwand ist ein komplexes Organell, das nicht nur Stütz- und Strukturfunktionen für das Pflanzengewebe übernimmt, sondern auch die Entwicklung der Zellen beeinflussen kann.

Antworten zu den Aufgaben

1c, 2d, 3a, 4b

Zellorganellen und Theorien

Mitochondrien: Aufbau und Funktion

1. Aufbau: Mitochondrien besitzen zwei Membranen: eine glatte äußere Membran und eine innere Membran, die Falten bildet, welche als Cristae bezeichnet werden. Diese Membranen begrenzen zwei Kompartimente: den Intermembranraum und die Matrix.
2. Funktion: Die wichtigste Funktion ist die Zellatmung. Dabei wird Energie in Form von ATP gewonnen, indem organische Moleküle in Gegenwart von Sauerstoff (O₂) zu Kohlendioxid (CO₂), Wasser (H₂O) und Energie (ATP) oxidiert werden.
3. Proteinsynthese: Proteine werden an den Ribosomen synthetisiert.

Die Endosymbiontentheorie

Die Endosymbiontentheorie erklärt die Entstehung von Mitochondrien und Chloroplasten. Nach dieser Theorie wurden vor Millionen von Jahren aerobe, atmende Bakterien (für Mitochondrien) und photosynthetische Bakterien (für Chloroplasten) von primitiven, anaeroben eukaryotischen Zellen aufgenommen (phagozytiert). Anstatt verdaut zu werden, gingen sie eine endosymbiontische Beziehung ein, bei der eine Zelle in einer anderen lebt und beide voneinander profitieren.

Zellteilung: Mitose und Meiose

Vergleich von Mitose und Meiose

Mitose

• Auf jeden DNA-Replikationszyklus folgt eine Zellteilung.
• Jede Tochterzelle erhält die gleiche Menge an DNA und einen diploiden Chromosomensatz.
• Es gibt keine Paarung zwischen homologen Chromosomen; sie verhalten sich unabhängig voneinander.
• Es ist ein relativ kurzer Prozess.
• Das genetische Material bleibt konstant (abgesehen von Mutationen).

Meiose

• Auf eine DNA-Replikation folgen zwei Zellteilungen.
• Es entstehen vier haploide Tochterzellen, die die Hälfte der Chromosomen der Elternzelle enthalten.
• Es findet eine Paarung zwischen homologen Chromosomen statt, die Bivalente bilden.
• Es ist ein langer Prozess, der durch Crossover genetische Variabilität erzeugt.

Phasen der Zellteilung

Anaphase

Trennung der Schwesterchromatiden jedes Chromosoms. Die Chromatiden bewegen sich zu den entgegengesetzten Polen des Spindelapparats, wodurch zwei identische Gruppen von Chromosomen entstehen.

Telophase

Wiederaufbau der Tochterkerne. Eine neue Kernhülle bildet sich um jede Gruppe von Chromosomen. Die Chromosomen dekondensieren, und die Nukleoli erscheinen wieder. Die RNA-Synthese wird wieder aufgenommen.

Antworten zu den Aufgaben

1-e (Metaphase), 2-d (Anaphase), 3-c (Telophase), 4-b (Zytokinese), 5-a (Tochterzelle)

Grundlagen der Immunologie

Antworten zu den Aufgaben

1-c, 2-a, 3-d, 4-b

Formen der Immunität

Aktive Immunität

Wird nach einer adaptiven Immunantwort erworben. Das Individuum entwickelt ein immunologisches Gedächtnis, d.h. die Fähigkeit, bei nachfolgendem Kontakt mit demselben Antigen schnell eine große Anzahl spezifischer Antikörper zu produzieren.

Passive Immunität

Wird erreicht, wenn Antikörper übertragen werden, die von einem anderen Organismus gebildet wurden. Ihre Wirkung ist nur von kurzer Dauer.

Verteidigungslinien des Körpers

Erste Verteidigungslinie

Besteht aus Haut und Schleimhäuten des Verdauungs-, Atmungs-, Ausscheidungs- und Fortpflanzungstrakts. Sie stellen physikalische, chemische und biologische Barrieren dar. Physikalische Barrieren umfassen den Barriereeffekt der Epithelien und einen „Spüleffekt“ durch Sekrete. Chemische Barrieren sind z.B. Fettsäuren der Haut.

Zweite Verteidigungslinie

Besteht aus Zellen und Molekülen, die unspezifisch reagieren. Diese Mechanismen treten sofort in Kraft, wenn Krankheitserreger die erste Verteidigungslinie überwinden.