Lysosomen- und Mitochondrienfunktionen. Wie unterscheiden sich die Prozesse des Energiestoffwechsels in Mitochondrien von den Prozessen in Lysosomen? Funktionen in der Zelle
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Wenn verschiedene Nährstoffe durch Phagozytose oder Pinozytose in eine Zelle gelangen, müssen sie verdaut werden. Dabei Eichhörnchen müssen in einzelne Aminosäuren, Polysaccharide – in Glucose- oder Fructosemoleküle – zerlegt werden. Lipide- zu Glycerin und Fettsäuren. Damit eine intrazelluläre Verdauung möglich ist, muss das phagozytische oder pinozytäre Vesikel mit dem Lysosom verschmelzen (Abb. 25). Ein Lysosom ist eine kleine Blase mit einem Durchmesser von nur 0,5 bis 1,0 Mikrometern, die eine große Anzahl von Enzymen enthält, die Nährstoffe zerstören können. Ein Lysosom kann 30-50 verschiedene Enzyme enthalten.
Permanente Zellstrukturen, Zellorgane, die die Ausführung spezifischer Funktionen während des Lebens der Zelle sicherstellen – Speicherung und Übertragung genetischer Informationen, Stoffübertragung, Synthese und Umwandlung von Stoffen und Energie, Teilung, Bewegung usw.
Zu den Organoiden (Organellen) von Zellen Eukaryoten betreffen:
- Chromosomen;
- Zellmembran;
- Mitochondrien;
- Golgi-Komplex;
- endoplasmatisches Retikulum;
- Ribosomen;
- Mikrotubuli;
- Mikrofilamente;
- Lysosomen.
Tierische Zellen enthalten außerdem Zentriolen und Mikrofibrillen, und pflanzliche Zellen enthalten für sie einzigartige Plastiden.
Manchmal wird der Kern als Ganzes als Organellen eukaryontischer Zellen klassifiziert.
Prokaryoten Ihnen fehlen die meisten Organellen, sie haben nur eine Zellmembran und Ribosomen, die sich von den zytoplasmatischen Ribosomen eukaryontischer Zellen unterscheiden.
Spezialisierte eukaryotische Zellen können komplexe Strukturen aufweisen, die auf universellen Organellen wie Mikrotubuli und Zentriolen – den Hauptbestandteilen von Flagellen und Zilien – basieren. Mikrofibrillen liegen Tono- und Neurofibrillen zugrunde. Spezielle Strukturen einzelliger Organismen wie Flagellen und Flimmerhärchen (aufgebaut wie bei vielzelligen Zellen) übernehmen die Funktion von Bewegungsorganen.
In der modernen Literatur werden häufiger die Begriffe „ Organoide " Und " Organellen " werden als Synonyme verwendet.
Strukturen, die tierischen und pflanzlichen Zellen gemeinsam sind
| Schematische Illustration | Struktur | Funktionen |
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| Plasmamembran (Plasmalemma, Zellmembran) | Zwei Lipidschichten (Doppelschicht) zwischen zwei Proteinschichten | Eine selektiv durchlässige Barriere, die den Austausch zwischen der Zelle und der Umgebung reguliert |
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| Kern | Das größte Organell, umgeben von einer Hülle aus zwei Membranen, drang ein Kernporen. Enthält Chromatin- In dieser Form befinden sich die abgewickelten Chromosomen in der Interphase. Enthält außerdem eine Struktur namens Nukleolus | Chromosomen enthalten DNA – die Substanz der Vererbung. DNA besteht aus Genen, die alle Arten der Zellaktivität regulieren. Die Kernteilung liegt der Zellreproduktion und damit dem Reproduktionsprozess zugrunde. Im Nukleolus werden Ribosomen gebildet |
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| Endoplasmatisches Retikulum (ER) | System flacher Membranbeutel - Panzer- in Form von Rohren und Platten. Bildet eine Einheit mit der äußeren Membran der Kernhülle | Wenn die Oberfläche des ER mit Ribosomen bedeckt ist, spricht man von einem sogenannten ER rauh.Auf Ribosomen synthetisiertes Protein wird durch die Tanks eines solchen ER transportiert. Glatt ER(ohne Ribosomen) dient als Standort für die Synthese von Lipiden und Steroiden |
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| Ribosomen | Sehr kleine Organellen, bestehend aus zwei Unterpartikeln – groß und klein. Sie enthalten Protein und RNA in etwa gleichen Anteilen. Ribosomen, die in Mitochondrien (und auch in Chloroplasten von Pflanzen) vorkommen, sind sogar noch kleiner | Der Ort der Proteinsynthese, an dem verschiedene interagierende Moleküle an der richtigen Position gehalten werden. Ribosomen sind mit dem ER assoziiert oder liegen frei im Zytoplasma. Es können viele Ribosomen entstehen Polysom (Polyribosom), bei dem sie an einem einzelnen Strang der Boten-RNA aufgereiht sind |
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| Mitochondrien | Das Mitochondrium ist von einer Hülle aus zwei Membranen umgeben, die innere Membran bildet Falten ( Cristas). Enthält eine Matrix, die eine kleine Anzahl von Ribosomen, ein zirkuläres DNA-Molekül und Phosphatkörnchen enthält | Während der aeroben Atmung finden in den Cristae oxidative Phosphorylierung und Elektronentransfer statt, und in der Matrix wirken Enzyme, die am Krebszyklus und der Oxidation von Fettsäuren beteiligt sind. |
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| Golgi-Apparat | Ein Stapel abgeflachter Membransäcke – Panzer. An einem Ende werden kontinuierlich Beutelstapel gebildet, am anderen Ende werden sie in Form von Blasen aneinandergereiht. Stapel können wie in Pflanzenzellen als einzelne Dictyosomen existieren oder wie in vielen tierischen Zellen ein räumliches Netzwerk bilden | Viele zelluläre Materialien, wie z. B. Enzyme aus dem ER, werden in Zisternen verändert und in Vesikeln transportiert. Am Sekretionsvorgang ist der Golgi-Apparat beteiligt, in dem Lysosomen gebildet werden |
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| Lysosomen | Ein einfacher kugelförmiger Membranbeutel (einzelne Membran), gefüllt mit Verdauungsenzymen (hydrolytischen Enzymen). Der Inhalt erscheint homogen | Führen Sie viele Funktionen aus, die immer mit dem Zerfall jeglicher Strukturen oder Moleküle verbunden sind |
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| Mikrokörper | Die Organelle hat eine nicht ganz regelmäßige Kugelform und ist von einer einzigen Membran umgeben. Der Inhalt hat eine körnige Struktur, aber manchmal enthält er auch ein Kristalloid oder eine Ansammlung von Fäden | Alle Mikrokörper enthalten Katalase, ein Enzym, das den Abbau von Wasserstoffperoxid katalysiert. Sie alle sind mit oxidativen Reaktionen verbunden |
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| Zellwand, mittlere Lamina, Plasmodesmen |
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| Zellenwand | Die starre Zellwand, die die Zelle umgibt, besteht aus Zellulose-Mikrofibrillen, die in eine Matrix eingebettet sind, die andere komplexe Polysaccharide, nämlich Hemizellulosen und Pektine, enthält. In einigen Zellen kommt es zu einer sekundären Verdickung der Zellwände | Bietet mechanische Unterstützung und Schutz. Dadurch entsteht ein Turgordruck, der die Stützfunktion verstärkt. Verhindert das Aufbrechen osmotischer Zellen. Die Bewegung von Wasser und Mineralsalzen erfolgt entlang der Zellwand. Verschiedene Modifikationen, wie beispielsweise die Lignin-Imprägnierung, sorgen für spezielle Funktionen |
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| Mittelplatte | Eine dünne Schicht aus Pektinsubstanzen (Kalzium- und Magnesiumpektate) | Hält Zellen zusammen |
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| Plasmodesma | Ein dünner Zytoplasmafaden, der das Zytoplasma zweier benachbarter Zellen durch eine dünne Pore in der Zellwand verbindet. Die Pore ist mit einer Plasmamembran ausgekleidet. Das Desmotubulus verläuft durch die Pore und ist oft an beiden Enden mit dem ER verbunden | Protoplasten benachbarter Zellen zu einem einzigen zusammenhängenden System vereinen - simplast, durch die Stoffe zwischen diesen Zellen transportiert werden |
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| Chloroplast | Ein großes, Chlorophyll enthaltendes Plastid, in dem Photosynthese stattfindet. Der Chloroplast ist von einer Doppelmembran umgeben und mit Gelatine gefüllt Stroma. Das Stroma enthält ein System aus zusammengefügten Membranen Stapel, oder Körner. Darin kann sich auch Stärke einlagern. Darüber hinaus enthält das Stroma Ribosomen, ein zirkuläres DNA-Molekül und Öltröpfchen | In dieser Organelle findet Photosynthese statt, das heißt die Synthese von Zuckern und anderen Stoffen aus CO 2 und Wasser aufgrund der vom Chlorophyll eingefangenen Lichtenergie. Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt |
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| Große zentrale Vakuole | Ein aus einer einzelnen Membran gebildeter Sack, genannt Tonoplast. Die Vakuole enthält Zellsaft – eine konzentrierte Lösung verschiedener Substanzen, wie z Mineralsalze, Zucker, Pigmente, organische Säuren und Enzyme. In reifen Zellen sind die Vakuolen normalerweise groß | Hier werden verschiedene Stoffe gespeichert, darunter auch Endprodukte des Stoffwechsels. Die osmotischen Eigenschaften der Zelle hängen stark vom Inhalt der Vakuole ab. Manchmal fungiert die Vakuole als Lysosom |
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Vergleichende Eigenschaften von RNA und DNA
| Zeichen | RNA | DNA |
| Standort im Käfig | Kern, Ribosomen, Zytoplasma, Mitochondrien, Chloroplasten | Kern, Mitochondrien, Chloroplasten |
| Lage im Kern | Nukleolus | Chromosomen |
| Struktur eines Makromoleküls | Einzelne Polynukleotidkette | Doppelt unverzweigtes lineares Polymer, in einer rechtsdrehenden Helix gewickelt |
| Monomere | Ribonukleotide | Desoxyribonukleotide |
| Nukleotidzusammensetzung | Stickstoffbase (Purin – Adenin, Guanin, Pyrimidin – Uracil, Cytosin); Ribose (Kohlenhydrat): Phosphorsäurerest | Stickstoffbase (Purin – Adenin, Guanin, Pyrimidin – Thymin, Cytosin); Desoxyribose (Kohlenhydrat): Phosphorsäurerest |
| Arten von Nukleotiden | Alenyl (A), Guanyl (G), Uridyl (U), Cytidyl (C) | Alenyl (A), Guanyl (G), Thymidyl (T), Cytidyl (C) |
| Eigenschaften | Unfähig zur Selbstverdoppelung. Labilna | Fähigkeit zur Selbstverdopplung nach dem Prinzip der Komplementarität (Reduplikation): A-T, T-A, G-C, C-G Stabil |
| Funktionen | Informational (mRNA) – überträgt den Code erblicher Informationen über die Primärstruktur des Proteinmoleküls; ribosomal (rRNA) – Teil von Ribosomen; Transport (tRNA) – überträgt Aminosäuren auf Ribosomen; mitochondriale und plastidäre RNA – sind Teil der Ribosomen dieser Organellen | Chemische Basis des chromosomalen genetischen Materials (Gen); DNA-Synthese, RNA-Synthese, Informationen zur Proteinstruktur |
Der Inhalt des Artikels
ZELLE, elementare Einheit der Lebewesen. Die Zelle ist durch eine spezielle Membran von anderen Zellen oder von der äußeren Umgebung abgegrenzt und verfügt über einen Zellkern oder ein Äquivalent, in dem der Großteil der chemischen Informationen konzentriert ist, die die Vererbung steuern. Die Zytologie untersucht die Struktur von Zellen und die Physiologie befasst sich mit ihrer Funktion. Die Wissenschaft, die aus Zellen bestehendes Gewebe untersucht, wird Histologie genannt.
Es gibt Einzeller, deren gesamter Körper aus einer Zelle besteht. Zu dieser Gruppe gehören Bakterien und Protisten (Protozoen und einzellige Algen). Manchmal werden sie auch als azellulär bezeichnet, häufiger wird jedoch die Bezeichnung einzellig verwendet. Echte mehrzellige Tiere (Metazoa) und Pflanzen (Metaphyta) enthalten viele Zellen.
Die überwiegende Mehrheit der Gewebe besteht aus Zellen, es gibt jedoch einige Ausnahmen. Der Körper von Schleimpilzen (Myxomyceten) beispielsweise besteht aus einer homogenen Substanz, die nicht in Zellen mit zahlreichen Kernen unterteilt ist. Einige tierische Gewebe, insbesondere der Herzmuskel, sind auf ähnliche Weise organisiert. Der vegetative Körper (Thallus) von Pilzen besteht aus mikroskopisch kleinen Fäden – Hyphen, oft segmentiert; Jeder dieser Fäden kann als Äquivalent einer Zelle betrachtet werden, wenn auch mit atypischer Form.
Einige Körperstrukturen, die nicht am Stoffwechsel beteiligt sind, insbesondere Muscheln, Perlen oder die mineralische Basis von Knochen, werden nicht von Zellen, sondern von den Produkten ihrer Sekretion gebildet. Andere, wie Holz, Rinde, Hörner, Haare usw äußere Schicht Haut – nicht sekretorischen Ursprungs, sondern aus abgestorbenen Zellen gebildet.
Kleine Organismen wie Rädertierchen bestehen nur aus wenigen hundert Zellen. Zum Vergleich: Im menschlichen Körper gibt es ca. 10 14 Zellen, jede Sekunde sterben 3 Millionen rote Blutkörperchen und werden durch neue ersetzt, und das ist nur ein Zehnmillionstel der Gesamtzahl der Körperzellen.
Typischerweise liegt die Größe pflanzlicher und tierischer Zellen im Durchmesser zwischen 5 und 20 Mikrometern. Eine typische Bakterienzelle ist viel kleiner – ca. 2 Mikrometer und die kleinste bekannte Größe beträgt 0,2 Mikrometer.
Einige frei lebende Zellen, wie zum Beispiel Protozoen wie Foraminiferen, können mehrere Zentimeter erreichen; Sie haben immer viele Kerne. Die Zellen dünner Pflanzenfasern erreichen eine Länge von einem Meter, die Fortsätze von Nervenzellen erreichen bei großen Tieren mehrere Meter. Bei einer solchen Länge ist das Volumen dieser Zellen klein, aber die Oberfläche sehr groß.
Die größten Zellen sind unbefruchtete, mit Eigelb gefüllte Vogeleier. Größtes Ei(und damit die größte Zelle) gehörte einem ausgestorbenen riesigen Vogel - Apyornis ( Aepyornis). Vermutlich wog sein Eigelb ca. 3,5 kg. Das größte Ei unter den lebenden Arten gehört dem Strauß; sein Eigelb wiegt ca. 0,5 kg.
In der Regel sind die Zellen großer Tiere und Pflanzen nur geringfügig größer als die Zellen kleiner Organismen. Ein Elefant ist nicht deshalb größer als eine Maus, weil seine Zellen größer sind, sondern vor allem, weil er selbst viel mehr Zellen hat. Es gibt Tiergruppen wie Rädertiere und Fadenwürmer, bei denen die Zellzahl im Körper konstant bleibt. Obwohl also große Nematodenarten eine größere Anzahl von Zellen aufweisen als kleine, ist der Hauptunterschied in der Größe in diesem Fall auf die größeren Zellgrößen zurückzuführen.
Innerhalb eines bestimmten Zelltyps hängen ihre Größen normalerweise von der Ploidie ab, d. h. von der Anzahl der im Zellkern vorhandenen Chromosomensätze. Tetraploide Zellen (mit vier Chromosomensätzen) haben ein doppelt so großes Volumen wie diploide Zellen (mit zwei Chromosomensätzen). Die Ploidie einer Pflanze kann durch die Zugabe des pflanzlichen Wirkstoffs Colchicin erhöht werden. Da Pflanzen, die diesem Effekt ausgesetzt sind, größere Zellen haben, sind sie selbst größer. Dieses Phänomen kann jedoch nur bei Polyploiden rezenten Ursprungs beobachtet werden. In evolutionär alten polyploiden Pflanzen unterliegen die Zellgrößen trotz einer Zunahme der Chromosomenzahl einer „Rückregulierung“ in Richtung Normalwerte.
ZELLSTRUKTUR
Früher betrachtete man die Zelle als einen mehr oder weniger homogenen Tropfen organischer Substanz, den man Protoplasma oder lebende Substanz nannte. Dieser Begriff wurde obsolet, nachdem entdeckt wurde, dass die Zelle aus vielen klar unterschiedlichen Strukturen besteht, die als Zellorganellen („kleine Organe“) bezeichnet werden.
Chemische Zusammensetzung.
Typischerweise besteht die Zellmasse zu 70–80 % aus Wasser, in dem verschiedene Salze und niedermolekulare Substanzen gelöst sind. organische Verbindungen. Die charakteristischsten Bestandteile einer Zelle sind Proteine und Nukleinsäuren. Manche Proteine sind Strukturbestandteile der Zelle, andere sind Enzyme, also Katalysatoren, die die Geschwindigkeit und Richtung der in Zellen ablaufenden Prozesse bestimmen chemische Reaktionen. Als Träger dienen Nukleinsäuren erbliche Informationen, die im Prozess der intrazellulären Proteinsynthese realisiert wird.
Oftmals enthalten Zellen eine gewisse Menge an Speicherstoffen, die als Nahrungsreserve dienen. Pflanzenzellen speichern hauptsächlich Stärke, eine polymere Form von Kohlenhydraten. Ein weiteres Kohlenhydratpolymer, Glykogen, wird in Leber- und Muskelzellen gespeichert. Auch häufig gespeicherte Lebensmittel enthalten Fett, wobei einige Fette eine andere Funktion erfüllen, nämlich als wesentliche Strukturbestandteile dienen. Proteine werden in Zellen (mit Ausnahme von Samenzellen) normalerweise nicht gespeichert.
Es ist nicht möglich, die typische Zusammensetzung einer Zelle zu beschreiben, vor allem weil es große Unterschiede in der Menge der gespeicherten Nahrung und Wasser gibt. Leberzellen enthalten beispielsweise 70 % Wasser, 17 % Proteine, 5 % Fette, 2 % Kohlenhydrate und 0,1 % Nukleinsäuren; die restlichen 6 % stammen aus Salzen und niedermolekularen organischen Verbindungen, insbesondere Aminosäuren. Pflanzenzellen enthalten typischerweise weniger Protein, deutlich mehr Kohlenhydrate und etwas mehr Wasser; Die Ausnahme bilden Zellen, die sich im Ruhezustand befinden. Eine ruhende Zelle eines Weizenkorns, die eine Nährstoffquelle für den Embryo darstellt, enthält ca. 12 % Protein (hauptsächlich gespeichertes Protein), 2 % Fett und 72 % Kohlenhydrate. Erst zu Beginn der Getreidekeimung erreicht die Wassermenge das normale Niveau (70–80 %).
Hauptteile der Zelle.
Einige Zellen, vor allem Pflanzen- und Bakterienzellen, haben eine äußere Zellwand. Bei höheren Pflanzen besteht es aus Zellulose. Die Wand umgibt die Zelle selbst und schützt sie vor mechanischer Belastung. Zellen, insbesondere Bakterienzellen, können auch Schleimstoffe absondern und bilden so um sich herum eine Kapsel, die ebenso wie die Zellwand eine Schutzfunktion hat.
Mit der Zerstörung der Zellwände ist der Tod vieler Bakterien unter dem Einfluss von Penicillin verbunden. Tatsache ist, dass innerhalb der Bakterienzelle die Konzentration an Salzen und niedermolekularen Verbindungen sehr hoch ist und daher ohne eine verstärkende Wand der durch osmotischen Druck verursachte Wassereinstrom in die Zelle zu deren Bruch führen kann. Penicillin, das die Bildung seiner Wand während des Zellwachstums verhindert, führt zum Zellaufbruch (Lyse).
Zellwände und Kapseln nehmen nicht am Stoffwechsel teil und können oft abgetrennt werden, ohne dass die Zelle abtötet. Somit können sie als äußere Hilfsteile der Zelle betrachtet werden. Tierischen Zellen fehlen normalerweise Zellwände und Kapseln.
Die Zelle selbst besteht aus drei Hauptteilen. Unter Zellenwand, falls vorhanden, ist eine Zellmembran vorhanden. Die Membran umgibt ein heterogenes Material namens Zytoplasma. Ein runder oder ovaler Kern ist in das Zytoplasma eingetaucht. Im Folgenden werden wir uns den Aufbau und die Funktionen dieser Zellteile genauer ansehen.
ZELLMEMBRAN
Die Zellmembran ist ein sehr wichtiger Teil der Zelle. Es hält alle Zellbestandteile zusammen und grenzt die innere und äußere Umgebung ab. Darüber hinaus bilden veränderte Falten der Zellmembran viele Organellen der Zelle.
Die Zellmembran ist eine Doppelschicht aus Molekülen (bimolekulare Schicht oder Doppelschicht). Dies sind hauptsächlich Moleküle von Phospholipiden und anderen damit verbundenen Substanzen. Lipidmoleküle haben eine duale Natur, die sich darin zeigt, wie sie sich gegenüber Wasser verhalten. Die Köpfe der Moleküle sind hydrophil, d.h. haben eine Affinität zu Wasser und ihre Kohlenwasserstoffschwänze sind hydrophob. Daher bilden Lipide beim Mischen mit Wasser auf ihrer Oberfläche einen Film, der einem Ölfilm ähnelt; Darüber hinaus sind alle ihre Moleküle gleich ausgerichtet: Die Köpfe der Moleküle befinden sich im Wasser und die Kohlenwasserstoffschwänze befinden sich über der Wasseroberfläche.
Es gibt zwei solcher Schichten in der Zellmembran, und in jeder von ihnen zeigen die Köpfe der Moleküle nach außen und die Schwänze innerhalb der Membran zueinander, sodass sie nicht mit Wasser in Kontakt kommen. Die Dicke einer solchen Membran beträgt ca. 7 nm. Zusätzlich zu den Hauptlipidkomponenten enthält es große Proteinmoleküle, die in der Lipiddoppelschicht „schweben“ können und so angeordnet sind, dass eine Seite zum Zellinneren zeigt und die andere mit der äußeren Umgebung in Kontakt steht. Einige Proteine finden sich nur auf der äußeren oder nur auf der inneren Oberfläche der Membran oder sind nur teilweise in die Lipiddoppelschicht eingetaucht.
Die Hauptfunktion der Zellmembran besteht darin, den Transport von Stoffen in die Zelle hinein und aus der Zelle heraus zu regulieren. Da die Membran physikalisch einem Öl ähnelt, passieren Substanzen, die in Öl oder organischen Lösungsmitteln wie Ether löslich sind, sie problemlos. Gleiches gilt für Gase wie Sauerstoff und Kohlendioxid. Gleichzeitig ist die Membran für die meisten wasserlöslichen Stoffe, insbesondere Zucker und Salze, praktisch undurchlässig. Dank dieser Eigenschaften ist es in der Lage, innerhalb der Zelle ein anderes chemisches Milieu als außerhalb aufrechtzuerhalten. Beispielsweise ist im Blut die Konzentration von Natriumionen hoch und die von Kaliumionen niedrig, während diese Ionen in der intrazellulären Flüssigkeit im umgekehrten Verhältnis vorliegen. Eine ähnliche Situation ist typisch für viele andere chemische Verbindungen.
Es ist offensichtlich, dass die Zelle jedoch nicht vollständig isoliert werden kann Umfeld, da es die für den Stoffwechsel notwendigen Stoffe aufnehmen und seine Endprodukte ausscheiden muss. Darüber hinaus ist die Lipiddoppelschicht selbst für wasserlösliche und sogenannte wasserlösliche Substanzen, die sie durchdringen, nicht vollständig undurchlässig. „Kanalbildende“ Proteine erzeugen Poren oder Kanäle, die sich öffnen und schließen können (abhängig von Änderungen in der Proteinkonformation) und im offenen Zustand bestimmte Ionen (Na +, K +, Ca 2+) entlang eines Konzentrationsgradienten leiten . Folglich kann der Konzentrationsunterschied innerhalb und außerhalb der Zelle allein aufgrund der geringen Permeabilität der Membran nicht aufrechterhalten werden. Tatsächlich enthält es Proteine, die die Funktion einer molekularen „Pumpe“ erfüllen: Sie transportieren bestimmte Stoffe gegen einen Konzentrationsgradienten in die Zelle hinein und aus ihr heraus. Wenn also beispielsweise die Konzentration von Aminosäuren innerhalb der Zelle hoch und außerhalb niedrig ist, können Aminosäuren dennoch von der äußeren Umgebung in die innere fließen. Diese Übertragung wird als aktiver Transport bezeichnet und nutzt die vom Stoffwechsel bereitgestellte Energie. Membranpumpen sind hochspezifisch: Jede von ihnen ist in der Lage, entweder nur Ionen eines bestimmten Metalls, einer Aminosäure oder eines Zuckers zu transportieren. Spezifisch sind auch Membranionenkanäle.
Eine solche selektive Permeabilität ist physiologisch sehr wichtig und ihr Fehlen ist der erste Hinweis auf Zelltod. Am Beispiel der Rüben lässt sich dies leicht veranschaulichen. Wenn eine lebende Rübenwurzel in kaltes Wasser getaucht wird, behält sie ihr Pigment; Werden die Rüben gekocht, sterben die Zellen ab, werden leicht durchlässig und verlieren ihre Pigmente, wodurch das Wasser rot wird.
Die Zelle kann große Moleküle wie Proteine „verschlucken“. Unter dem Einfluss bestimmter Proteine kommt es, wenn sie in der die Zelle umgebenden Flüssigkeit vorhanden sind, zu einer Einstülpung in der Zellmembran, die sich dann schließt und ein Vesikel bildet – eine kleine Vakuole, die Wasser und Proteinmoleküle enthält; Danach reißt die Membran um die Vakuole auf und der Inhalt gelangt in die Zelle. Dieser Vorgang wird Pinozytose (wörtlich „Trinken der Zelle“) oder Endozytose genannt.
Größere Partikel, wie zum Beispiel Speisereste, können auf ähnliche Weise während der sogenannten aufgenommen werden. Phagozytose. Typischerweise ist die während der Phagozytose gebildete Vakuole größer und die Nahrung wird durch lysosomale Enzyme in der Vakuole verdaut, bevor die umgebende Membran reißt. Diese Art der Ernährung ist typisch für Protozoen wie Amöben, die sich von Bakterien ernähren. Die Fähigkeit zur Phagozytose ist jedoch sowohl für Darmzellen niederer Tiere als auch für Phagozyten, eine der Arten weißer Blutkörperchen (Leukozyten) von Wirbeltieren, charakteristisch. Im letzteren Fall liegt die Bedeutung dieses Prozesses nicht in der Ernährung der Fresszellen selbst, sondern in ihrer Zerstörung von Bakterien, Viren und anderen körperschädigenden Fremdstoffen.
Die Funktionen von Vakuolen können unterschiedlich sein. Zum Beispiel lebende Protozoen frisches Wasser Sie erleben einen ständigen osmotischen Wasserzufluss, da die Salzkonzentration innerhalb der Zelle viel höher ist als außerhalb. Sie sind in der Lage, Wasser in eine spezielle Ausscheidungsvakuole (kontraktile Vakuole) abzusondern, die ihren Inhalt regelmäßig herausdrückt.
Pflanzenzellen haben oft eine große zentrale Vakuole, die fast die gesamte Zelle einnimmt; Das Zytoplasma bildet nur eine sehr dünne Schicht zwischen der Zellwand und der Vakuole. Eine der Funktionen einer solchen Vakuole ist die Ansammlung von Wasser, wodurch die Zelle schnell an Größe zunimmt. Diese Fähigkeit ist besonders in der Zeit notwendig, in der Pflanzengewebe wachsen und faserige Strukturen bilden.
In Geweben, an Stellen, an denen Zellen eng miteinander verbunden sind, enthalten ihre Membranen zahlreiche Poren, die durch Proteine gebildet werden, die die Membran durchdringen – die sogenannten. Verbindungen. Die Poren benachbarter Zellen liegen einander gegenüber, so dass niedermolekulare Stoffe von Zelle zu Zelle gelangen können – dieses chemische Kommunikationssystem koordiniert ihre lebenswichtige Aktivität. Ein Beispiel für eine solche Koordination ist die mehr oder weniger synchrone Teilung benachbarter Zellen, die in vielen Geweben beobachtet wird.
ZYTOPLASMA
Das Zytoplasma enthält innere Membranen, die der äußeren Membran ähneln und Organellen verschiedener Art bilden. Man kann sich diese Membranen als Falten der äußeren Membran vorstellen; Manchmal sind die inneren Membranen fest mit der äußeren verbunden, aber oft ist die innere Falte geöffnet und der Kontakt mit der äußeren Membran ist unterbrochen. Doch selbst wenn der Kontakt aufrechterhalten wird, sind die innere und äußere Membran chemisch nicht immer identisch. Insbesondere die Zusammensetzung der Membranproteine unterscheidet sich in verschiedenen Zellorganellen.
Endoplasmatisches Retikulum.
Von der Zelloberfläche bis zum Zellkern erstreckt sich ein Netzwerk innerer Membranen, bestehend aus Tubuli und Vesikeln. Dieses Netzwerk wird Endoplasmatisches Retikulum genannt. Es wurde oft festgestellt, dass sich an der Oberfläche der Zelle Tubuli öffnen und das endoplasmatische Retikulum somit die Rolle eines Mikrogefäßsystems spielt, durch das die Zellen hindurchgehen Außenumgebung kann direkt mit dem gesamten Inhalt der Zelle interagieren. Diese Wechselwirkung wurde in einigen Zellen, insbesondere Muskelzellen, gefunden, es ist jedoch noch nicht klar, ob sie universell ist. In jedem Fall findet tatsächlich der Transport einer Reihe von Stoffen durch diese Tubuli von einem Teil der Zelle zum anderen statt.
Winzige Körper, sogenannte Ribosomen, bedecken die Oberfläche des endoplasmatischen Retikulums, insbesondere in der Nähe des Zellkerns. Ribosomendurchmesser ca. Sie sind ca. 15 nm groß und bestehen zur Hälfte aus Proteinen und zur Hälfte aus Ribonukleinsäuren. Ihre Hauptfunktion ist die Proteinsynthese; An ihrer Oberfläche sind Messenger-RNA und mit der Transfer-RNA assoziierte Aminosäuren befestigt. Bereiche des Retikulums, die mit Ribosomen bedeckt sind, werden als raues endoplasmatisches Retikulum bezeichnet, Bereiche ohne Ribosomen werden als glatt bezeichnet. Zusätzlich zu den Ribosomen werden verschiedene Enzyme am endoplasmatischen Retikulum adsorbiert oder auf andere Weise daran gebunden, darunter Enzymsysteme, die die Verwendung von Sauerstoff zur Bildung von Sterinen und zur Neutralisierung bestimmter Gifte ermöglichen. Unter ungünstigen Bedingungen degeneriert das endoplasmatische Retikulum schnell und sein Zustand dient daher als empfindlicher Indikator für die Zellgesundheit.
Golgi-Apparat.
Der Golgi-Apparat (Golgi-Komplex) ist ein spezialisierter Teil des endoplasmatischen Retikulums, der aus übereinander angeordneten flachen Membransäcken besteht. Es ist an der Sekretion von Proteinen durch die Zelle beteiligt (in ihr findet die Verpackung der sezernierten Proteine in Körnchen statt) und wird daher besonders in Zellen entwickelt, die eine sekretorische Funktion ausüben. Zu den wichtigen Funktionen des Golgi-Apparats gehört auch die Anbindung von Kohlenhydratgruppen an Proteine und die Nutzung dieser Proteine zum Aufbau der Zellmembran und der Lysosomenmembran. Bei einigen Algen werden Zellulosefasern im Golgi-Apparat synthetisiert.
Lysosomen
- Das sind kleine Bläschen, die von einer einzigen Membran umgeben sind. Sie sprießen aus dem Golgi-Apparat und möglicherweise aus dem endoplasmatischen Retikulum. Lysosomen enthalten eine Vielzahl von Enzymen, die große Moleküle, insbesondere Proteine, abbauen. Aufgrund ihrer zerstörerischen Wirkung sind diese Enzyme sozusagen in Lysosomen „eingesperrt“ und werden nur bei Bedarf freigesetzt. Daher werden bei der intrazellulären Verdauung Enzyme aus Lysosomen in Verdauungsvakuolen freigesetzt. Lysosomen sind auch für die Zellzerstörung notwendig; Beispielsweise sorgt die Freisetzung lysosomaler Enzyme bei der Umwandlung einer Kaulquappe in einen erwachsenen Frosch für die Zerstörung von Schwanzzellen. In diesem Fall ist dies normal und vorteilhaft für den Körper, manchmal ist eine solche Zellzerstörung jedoch pathologisch. Wenn beispielsweise Asbeststaub eingeatmet wird, kann er in Lungenzellen eindringen und dort Lysosomen platzen lassen, es kommt zur Zellzerstörung und es kommt zu einer Lungenerkrankung.
Mitochondrien und Chloroplasten.
Mitochondrien sind relativ große sackartige Strukturen mit einer recht komplexen Struktur. Sie bestehen aus einer Matrix, die von einer inneren Membran, einem Zwischenmembranraum und einer äußeren Membran umgeben ist. Die innere Membran ist in Falten gefaltet, die Cristae genannt werden. Auf den Cristae befinden sich Proteincluster. Viele davon sind Enzyme, die die Oxidation von Kohlenhydratabbauprodukten katalysieren; andere katalysieren Reaktionen der Fettsynthese und -oxidation. An diesen Prozessen beteiligte Hilfsenzyme sind in der mitochondrialen Matrix gelöst.
In Mitochondrien findet die Oxidation organischer Substanzen statt, verbunden mit der Synthese von Adenosintriphosphat (ATP). Der Abbau von ATP zu Adenosindiphosphat (ADP) geht mit der Freisetzung von Energie einher, die für verschiedene lebenswichtige Prozesse aufgewendet wird, beispielsweise für die Synthese von Proteinen und Nukleinsäuren, den Transport von Stoffen in und aus der Zelle, die Übertragung von Nervenimpulsen bzw Muskelkontraktion. Mitochondrien sind somit Energiestationen, die „Brennstoff“ – Fette und Kohlenhydrate – in eine Energieform umwandeln, die von der Zelle und damit vom gesamten Körper genutzt werden kann.
Auch Pflanzenzellen enthalten Mitochondrien, die Hauptenergiequelle ihrer Zellen ist jedoch Licht. Diese Zellen nutzen Lichtenergie, um ATP zu produzieren und Kohlenhydrate aus Kohlendioxid und Wasser zu synthetisieren. Chlorophyll, ein Pigment, das Lichtenergie speichert, kommt in Chloroplasten vor. Chloroplasten haben wie Mitochondrien innere und äußere Membranen. Aus den Auswüchsen der Innenmembran während der Entwicklung von Chloroplasten entstehen sogenannte Chloroplasten. Thylakoidmembranen; Letztere bilden abgeflachte Säcke, die wie eine Münzsäule in Stapeln gesammelt sind. Diese Stapel, Grana genannt, enthalten Chlorophyll. Chloroplasten enthalten neben Chlorophyll alle weiteren für die Photosynthese notwendigen Bestandteile.
Einige spezialisierte Chloroplasten betreiben keine Photosynthese, haben aber andere Funktionen, beispielsweise die Speicherung von Stärke oder Pigmenten.
Relative Autonomie.
In mancher Hinsicht verhalten sich Mitochondrien und Chloroplasten wie autonome Organismen. Beispielsweise werden Mitochondrien und Chloroplasten, genau wie Zellen selbst, die nur aus Zellen entstehen, nur aus bereits vorhandenen Mitochondrien und Chloroplasten gebildet. Dies wurde in Experimenten an Pflanzenzellen gezeigt, bei denen die Bildung von Chloroplasten durch das Antibiotikum Streptomycin unterdrückt wurde, und an Hefezellen, bei denen die Bildung von Mitochondrien durch andere Medikamente unterdrückt wurde. Nach solchen Einwirkungen stellten die Zellen die fehlenden Organellen nie wieder her. Der Grund dafür ist, dass Mitochondrien und Chloroplasten eine gewisse Menge ihres eigenen genetischen Materials (DNA) enthalten, das einen Teil ihrer Struktur kodiert. Geht diese DNA verloren, was bei der Unterdrückung der Organellenbildung der Fall ist, kann die Struktur nicht wiederhergestellt werden. Beide Arten von Organellen verfügen über ihr eigenes Proteinsynthesesystem (Ribosomen und Transfer-RNAs), das sich etwas vom Hauptproteinsynthesesystem der Zelle unterscheidet; Es ist beispielsweise bekannt, dass das Proteinsynthesesystem von Organellen mit Hilfe von Antibiotika unterdrückt werden kann, während sie auf das Hauptsystem keine Wirkung haben.
Organellen-DNA ist für den Großteil der extrachromosomalen oder zytoplasmatischen Vererbung verantwortlich. Die extrachromosomale Vererbung unterliegt nicht den Mendelschen Gesetzen, da bei der Zellteilung die DNA der Organellen auf andere Weise als auf die Chromosomen an die Tochterzellen weitergegeben wird. Die Untersuchung von Mutationen, die in Organellen-DNA und chromosomaler DNA auftreten, hat gezeigt, dass Organellen-DNA nur für einen kleinen Teil der Struktur von Organellen verantwortlich ist; Die meisten ihrer Proteine sind in Genen kodiert, die sich auf Chromosomen befinden.
Die teilweise genetische Autonomie der betrachteten Organellen und die Merkmale ihrer Proteinsynthesesysteme dienten als Grundlage für die Annahme, dass Mitochondrien und Chloroplasten aus symbiotischen Bakterien entstanden, die sich vor 1–2 Milliarden Jahren in Zellen niederließen. Ein modernes Beispiel Eine solche Symbiose kann als kleine photosynthetische Alge dienen, die in den Zellen einiger Korallen und Weichtiere lebt. Algen versorgen ihre Wirte mit Sauerstoff und nehmen von ihnen Nährstoffe auf.
Fibrilläre Strukturen.
Das Zytoplasma einer Zelle ist eine viskose Flüssigkeit, daher würde die Oberflächenspannung dazu führen, dass die Zelle voraussichtlich kugelförmig ist, es sei denn, die Zellen sind dicht gepackt. Dies wird jedoch normalerweise nicht beobachtet. Viele Protozoen haben dichte Hüllen oder Membranen, die der Zelle eine spezifische, nicht kugelförmige Form verleihen. Dennoch können Zellen auch ohne Membran eine nicht-kugelförmige Form beibehalten, da das Zytoplasma mit Hilfe zahlreicher, eher starrer, paralleler Fasern strukturiert ist. Letztere werden durch hohle Mikrotubuli gebildet, die aus spiralförmig angeordneten Proteineinheiten bestehen.
Einige Protozoen bilden Pseudopodien – lange, dünne zytoplasmatische Vorsprünge, mit denen sie Nahrung einfangen. Pseudopodien behalten aufgrund der Steifheit der Mikrotubuli ihre Form. Steigt der hydrostatische Druck auf etwa 100 Atmosphären, zerfallen die Mikrotubuli und die Zelle nimmt die Form eines Tropfens an. Wenn sich der Druck wieder normalisiert, setzen sich die Mikrotubuli wieder zusammen und die Zelle bildet Pseudopodien. Viele andere Zellen reagieren auf ähnliche Weise auf Druckänderungen, was die Beteiligung von Mikrotubuli an der Aufrechterhaltung der Zellform bestätigt. Der Zusammenbau und Zerfall von Mikrotubuli, der für eine schnelle Formänderung einer Zelle erforderlich ist, erfolgt auch ohne Druckänderungen.
Mikrotubuli bilden auch fibrilläre Strukturen, die als Organe der Zellbewegung dienen. Einige Zellen haben peitschenartige Vorsprünge, sogenannte Flagellen oder Zilien – ihr Schlagen sorgt für die Bewegung der Zelle im Wasser. Wenn die Zelle bewegungslos ist, drücken diese Strukturen Wasser, Nahrungspartikel und andere Partikel auf die Zelle zu oder von ihr weg. Die Geißeln sind relativ groß, und in der Regel gibt es in der Zelle nur eine, manchmal auch mehrere Geißeln. Zilien sind viel kleiner und bedecken die gesamte Oberfläche der Zelle. Obwohl diese Strukturen hauptsächlich für die einfachsten charakteristisch sind, können sie auch in hochorganisierten Formen vorliegen. Im menschlichen Körper sind alle Atemwege mit Flimmerhärchen ausgekleidet. Kleine Partikel, die in sie eindringen, werden normalerweise vom Schleim auf der Zelloberfläche aufgefangen und von den Flimmerhärchen zusammen mit dem Schleim nach außen gedrückt, wodurch die Lunge geschützt wird. Die männlichen Fortpflanzungszellen der meisten Tiere und einiger niederer Pflanzen bewegen sich mit Hilfe einer Geißel.
Es gibt andere Arten der Zellbewegung. Eine davon ist die Amöbenbewegung. Amöben sowie einige Zellen vielzelliger Organismen „fließen“ von Ort zu Ort, d. h. sich aufgrund der Strömung des Zellinhalts verschieben. Auch im Inneren von Pflanzenzellen herrscht ein ständiger Stoffstrom, der jedoch nicht zu einer Bewegung der Zelle als Ganzes führt. Die am besten untersuchte Art der Zellbewegung ist die Kontraktion von Muskelzellen; Dies geschieht durch das Verschieben von Fibrillen (Proteinfäden) relativ zueinander, was zu einer Verkürzung der Zelle führt.
KERN
Der Kern ist von einer Doppelmembran umgeben. Der sehr schmale (ca. 40 nm) Raum zwischen zwei Membranen wird als perinukleär bezeichnet. Die Kernmembranen gehen in die Membranen des endoplasmatischen Retikulums über und der perinukleäre Raum öffnet sich in den retikulären Raum. Typischerweise hat die Kernmembran sehr enge Poren. Offenbar werden durch sie große Moleküle transportiert, etwa Boten-RNA, die auf DNA synthetisiert wird und dann in das Zytoplasma gelangt.
Der Großteil des genetischen Materials befindet sich in den Chromosomen des Zellkerns. Chromosomen bestehen aus langen Ketten doppelsträngiger DNA, an die basische (also alkalische) Proteine gebunden sind. Manchmal liegen auf Chromosomen mehrere identische DNA-Stränge nebeneinander – solche Chromosomen werden polytän (mehrsträngig) genannt. Die Anzahl der Chromosomen variiert je nach Art. Diploide Zellen des menschlichen Körpers enthalten 46 Chromosomen oder 23 Paare.
In einer sich nicht teilenden Zelle sind Chromosomen an einem oder mehreren Punkten der Kernmembran befestigt. In ihrem normalen, unaufgerollten Zustand sind Chromosomen so dünn, dass sie unter einem Lichtmikroskop nicht sichtbar sind. An bestimmten Loci (Abschnitten) eines oder mehrerer Chromosomen bildet sich ein dichter Körper, der in den Kernen der meisten Zellen vorhanden ist – der sogenannte. Nukleolus. In den Nukleolen findet die Synthese und Akkumulation von RNA statt, die zum Aufbau von Ribosomen sowie einiger anderer RNA-Typen verwendet wird.
ZELLTEILUNG
Obwohl alle Zellen aus der Teilung einer vorherigen Zelle entstehen, teilen sich nicht alle weiter. Einmal gebildete Nervenzellen im Gehirn teilen sich beispielsweise nicht mehr. Ihre Zahl nimmt allmählich ab; Geschädigtes Hirngewebe ist nicht in der Lage, sich durch Regeneration zu erholen. Teilen sich Zellen weiter, dann sind sie durch einen Zellzyklus gekennzeichnet, der aus zwei Hauptstadien besteht: Interphase und Mitose.
Die Interphase selbst besteht aus drei Phasen: G 1, S und G 2. Nachfolgend ist ihre für pflanzliche und tierische Zellen typische Dauer aufgeführt.
G 1 (4–8 Stunden). Diese Phase beginnt unmittelbar nach der Geburt der Zelle. Während der G 1-Phase nimmt die Masse der Zelle mit Ausnahme der Chromosomen (die sich nicht verändern) zu. Teilt sich die Zelle nicht weiter, bleibt sie in dieser Phase.
S (6–9 Stunden). Die Zellmasse nimmt weiter zu und es kommt zu einer Verdoppelung (Duplikation) der chromosomalen DNA. Allerdings bleiben die Chromosomen in ihrer Struktur einfach, obwohl sie in ihrer Masse verdoppelt sind, da immer noch zwei Kopien jedes Chromosoms (Chromatiden) über ihre gesamte Länge miteinander verbunden sind.
G2. Die Masse der Zelle nimmt weiter zu, bis sie ungefähr das Doppelte ihrer ursprünglichen Masse erreicht, und dann kommt es zur Mitose.
Nachdem die Chromosomen verdoppelt wurden, sollte jede der Tochterzellen einen vollständigen Chromosomensatz erhalten. Eine einfache Zellteilung kann dies nicht erreichen – dieses Ergebnis wird durch einen Prozess namens Mitose erreicht. Ohne auf Einzelheiten einzugehen, sollte als Beginn dieses Prozesses die Ausrichtung der Chromosomen in der Äquatorialebene der Zelle angesehen werden. Dann teilt sich jedes Chromosom in Längsrichtung in zwei Chromatiden, die beginnen, in entgegengesetzte Richtungen zu divergieren und so zu unabhängigen Chromosomen zu werden. Dadurch befindet sich an beiden Enden der Zelle ein vollständiger Chromosomensatz. Die Zelle teilt sich dann in zwei Zellen und jede Tochterzelle erhält einen vollständigen Chromosomensatz.
Das Folgende ist eine Beschreibung der Mitose in einer typischen Tierzelle. Es ist normalerweise in vier Phasen unterteilt.
I. Prophase. Eine spezielle Zellstruktur – das Zentriol – verdoppelt sich (manchmal findet diese Verdoppelung in der S-Periode der Interphase statt), und die beiden Zentriole beginnen, zu entgegengesetzten Polen des Kerns zu divergieren. Die Kernmembran wird zerstört; Gleichzeitig verbinden (aggregieren) spezielle Proteine zu Mikrotubuli in Form von Fäden. Die Zentriolen, die sich nun an gegenüberliegenden Polen der Zelle befinden, üben eine organisierende Wirkung auf die Mikrotubuli aus, die sich dadurch radial ausrichten und eine Struktur bilden, die im Aussehen an eine Asterblüte („Stern“) erinnert. Andere Mikrotubulifäden erstrecken sich von einem Zentriol zum anderen und bilden das sogenannte. Spaltspindel. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Chromosomen in einem spiralförmigen Zustand, der einer Feder ähnelt. Sie sind im Lichtmikroskop deutlich sichtbar, insbesondere nach der Färbung. In der Prophase werden die Chromosomen gespalten, die Chromatiden bleiben jedoch immer noch paarweise in der Zone des Zentromers befestigt – einem chromosomalen Organell, dessen Funktion dem Zentriol ähnelt. Zentromere haben auch eine organisierende Wirkung auf die Spindelfilamente, die sich nun von Zentriol zu Zentromer und von dort zu einem anderen Zentriol erstrecken.
II. Metaphase. Die bis zu diesem Zeitpunkt zufällig angeordneten Chromosomen beginnen sich zu bewegen, als würden sie von an ihren Zentromeren befestigten Spindelfäden gezogen, und richten sich nach und nach in derselben Ebene in einer bestimmten Position und im gleichen Abstand von beiden Polen aus. In derselben Ebene liegende Zentromere bilden zusammen mit Chromosomen die sogenannten. Äquatoriale Platte. Die Zentromere, die Chromatidpaare verbinden, teilen sich, woraufhin die Schwesterchromosomen vollständig getrennt werden.
III. Anaphase. Die Chromosomen jedes Paares bewegen sich in entgegengesetzter Richtung zu den Polen, als würden sie von Spindelfäden gezogen. In diesem Fall bilden sich auch Fäden zwischen den Zentromeren gepaarter Chromosomen.
IV. Telophase. Sobald sich die Chromosomen entgegengesetzten Polen nähern, beginnt sich die Zelle selbst entlang der Ebene zu teilen, in der sich die Äquatorplatte befand. Dadurch entstehen zwei Zellen. Die Spindelfäden werden zerstört, die Chromosomen entwinden sich und werden unsichtbar, und um sie herum bildet sich eine Kernmembran. Die Zellen kehren in die G1-Phase der Interphase zurück. Der gesamte Mitosevorgang dauert etwa eine Stunde.
Die Einzelheiten der Mitose variieren je nach Zelltyp etwas. Eine typische Pflanzenzelle bildet eine Spindel, aber es fehlen Zentriolen. Bei Pilzen findet die Mitose im Kern statt, ohne dass die Kernmembran vorher zerfällt.
Die Zellteilung selbst, Zytokinese genannt, steht in keinem engen Zusammenhang mit der Mitose. Manchmal kommt es zu einer oder mehreren Mitosen ohne Zellteilung; Dadurch entstehen mehrkernige Zellen, wie sie häufig bei Algen vorkommen. Wird einem Seeigel-Ei durch Mikromanipulation der Kern entfernt, bildet sich die Spindel weiter und das Ei teilt sich weiter. Dies zeigt, dass das Vorhandensein von Chromosomen keine notwendige Voraussetzung für die Zellteilung ist.
Die Fortpflanzung durch Mitose wird als asexuelle Fortpflanzung, vegetative Fortpflanzung oder Klonen bezeichnet. Es ist das Meiste wichtiger Aspekt– genetisch: Bei einer solchen Fortpflanzung gibt es keine Divergenz der Erbfaktoren bei den Nachkommen. Die resultierenden Tochterzellen sind genetisch genau die gleichen wie die Mutterzelle. Mitose ist die einzige Möglichkeit der Selbstreproduktion bei Arten, die keine sexuelle Fortpflanzung haben, wie zum Beispiel viele einzellige Organismen. Aber auch bei Arten mit sexueller Fortpflanzung teilen sich Körperzellen durch Mitose und stammen aus einer einzigen Zelle, der befruchteten Eizelle, und sind daher alle genetisch identisch. Höhere Pflanzen können sich durch Sämlinge und Ranken ungeschlechtlich (durch Mitose) vermehren (ein bekanntes Beispiel sind Erdbeeren).
Die sexuelle Fortpflanzung von Organismen erfolgt mit Hilfe spezialisierter Zellen, den sogenannten. Gameten – Eizellen (Eier) und Spermien (Spermien). Gameten verschmelzen zu einer Zelle – einer Zygote. Jeder Gamet ist haploid, d.h. hat einen Chromosomensatz. Innerhalb des Satzes sind alle Chromosomen unterschiedlich, aber jedes Chromosom der Eizelle entspricht einem der Chromosomen des Spermiums. Die Zygote enthält daher bereits ein einander entsprechendes Chromosomenpaar, das als homolog bezeichnet wird. Homologe Chromosomen sind ähnlich, weil sie die gleichen Gene oder deren Varianten (Allele) haben, die bestimmte Merkmale bestimmen. Beispielsweise kann eines der gepaarten Chromosomen ein Gen haben, das für Blutgruppe A kodiert, und das andere könnte eine Variante haben, die für Blutgruppe B kodiert. Die Chromosomen der Zygote, die aus der Eizelle stammen, sind mütterlich, und diejenigen, die aus dem Sperma stammen, sind väterlicherseits.
Durch wiederholte mitotische Teilungen entstehen aus der resultierenden Zygote entweder ein mehrzelliger Organismus oder zahlreiche frei lebende Zellen, wie dies bei Protozoen mit sexueller Fortpflanzung und bei einzelligen Algen der Fall ist.
Bei der Gametenbildung muss der in der Zygote vorhandene diploide Chromosomensatz um die Hälfte reduziert werden. Geschieht dies nicht, würde die Verschmelzung der Gameten in jeder Generation zu einer Verdoppelung des Chromosomensatzes führen. Die Reduktion auf die haploide Chromosomenzahl erfolgt durch Reduktionsteilung – die sogenannte. Meiose, eine Variante der Mitose.
Spaltung und Rekombination.
Die Besonderheit der Meiose besteht darin, dass die Äquatorplatte bei der Zellteilung durch Paare homologer Chromosomen gebildet wird und nicht wie bei der Mitose durch doppelte einzelne Chromosomen. Gepaarte Chromosomen, von denen jedes einzeln bleibt, divergieren zu entgegengesetzten Polen der Zelle, die Zelle teilt sich und als Ergebnis erhalten die Tochterzellen im Vergleich zur Zygote die Hälfte des Chromosomensatzes.
Nehmen wir beispielsweise an, dass der haploide Satz aus zwei Chromosomen besteht. In der Zygote (und damit in allen Zellen des Organismus, der Gameten produziert) sind die mütterlichen Chromosomen A und B sowie die väterlichen Chromosomen A“ und B“ vorhanden. Während der Meiose können sie sich wie folgt teilen:
Das Wichtigste an diesem Beispiel ist die Tatsache, dass bei der Divergenz der Chromosomen nicht unbedingt der ursprüngliche mütterliche und väterliche Satz gebildet wird, sondern eine Rekombination von Genen möglich ist, wie in den Gameten AB“ und A“B im obigen Diagramm.
Nehmen wir nun an, dass das Chromosomenpaar AA" zwei Allele enthält - A Und B– ein Gen, das die Blutgruppen A und B bestimmt. Ebenso enthält das Chromosomenpaar „BB“ Allele M Und N ein weiteres Gen, das die Blutgruppen M und N bestimmt. Die Trennung dieser Allele kann wie folgt ablaufen:
Offensichtlich können die resultierenden Gameten jede der folgenden Kombinationen von Allelen der beiden Gene enthalten: Bin, Mrd, bm oder ein.
Wenn mehr Chromosomen vorhanden sind, trennen sich Allelpaare unabhängig voneinander nach dem gleichen Prinzip. Dies bedeutet, dass dieselben Zygoten Gameten mit unterschiedlichen Kombinationen von Gen-Allelen produzieren und bei den Nachkommen unterschiedliche Genotypen hervorrufen können.
Meiotische Abteilung.
Beide Beispiele veranschaulichen das Prinzip der Meiose. Tatsächlich ist die Meiose ein viel komplexerer Prozess, da sie zwei aufeinanderfolgende Teilungen umfasst. Die Hauptsache bei der Meiose ist, dass sich die Chromosomen nur einmal verdoppeln, während sich die Zelle zweimal teilt, wodurch die Anzahl der Chromosomen abnimmt und der diploide Satz in einen haploiden übergeht.
Während der Prophase der ersten Teilung konjugieren homologe Chromosomen, das heißt, sie kommen paarweise zusammen. Durch diesen sehr präzisen Prozess landet jedes Gen gegenüber seinem Homologen auf einem anderen Chromosom. Anschließend verdoppeln sich beide Chromosomen, die Chromatiden bleiben jedoch durch ein gemeinsames Zentromer miteinander verbunden.
In der Metaphase reihen sich die vier verbundenen Chromatiden zu einer Äquatorplatte auf, als wären sie ein dupliziertes Chromosom. Im Gegensatz zu dem, was bei der Mitose geschieht, teilen sich Zentromere nicht. Dadurch erhält jede Tochterzelle ein Paar Chromatiden, die noch durch das Zentromer verbunden sind. Bei der zweiten Teilung richten sich die bereits einzelnen Chromosomen wieder aus und bilden wie bei der Mitose eine Äquatorplatte, ihre Verdoppelung findet bei dieser Teilung jedoch nicht statt. Anschließend teilen sich die Zentromere und jede Tochterzelle erhält ein Chromatid.
Zytoplasmatische Teilung.
Durch zwei meiotische Teilungen einer diploiden Zelle entstehen vier Zellen. Bei der Bildung männlicher Fortpflanzungszellen entstehen vier etwa gleich große Spermien. Bei der Bildung von Eiern erfolgt die Teilung des Zytoplasmas sehr ungleichmäßig: Eine Zelle bleibt groß, während die anderen drei so klein sind, dass sie fast vollständig vom Zellkern eingenommen werden. Diese kleine Zellen, sogenannt Polkörperchen dienen lediglich der Aufnahme überschüssiger Chromosomen, die infolge der Meiose entstehen. Der Großteil des für die Zygote notwendigen Zytoplasmas verbleibt in einer Zelle – der Eizelle.
Konjugation und Crossover.
Während der Konjugation können die Chromatiden homologer Chromosomen aufbrechen und sich dann in einer neuen Reihenfolge zusammenfügen, wobei sie Abschnitte wie folgt austauschen:
Diesen Austausch von Abschnitten homologer Chromosomen nennt man Crossing Over. Wie oben gezeigt, führt Crossing Over zur Entstehung neuer Kombinationen von Allelen verknüpfter Gene. Wenn also die ursprünglichen Chromosomen Kombinationen hätten AB Und ab, dann werden sie nach dem Übergang enthalten Ab Und aB. Dieser Mechanismus für die Entstehung neuer Genkombinationen ergänzt den Effekt der unabhängigen Chromosomensortierung, die während der Meiose auftritt. Der Unterschied besteht darin, dass beim Crossing-Over Gene auf demselben Chromosom getrennt werden, während beim unabhängigen Sortieren nur Gene auf verschiedenen Chromosomen getrennt werden.
WECHSEL DER GENERATIONEN
PRIMITIVE ZELLEN: PROKARYOTEN
All dies gilt für die Zellen von Pflanzen, Tieren, Protozoen und einzelligen Algen, zusammenfassend Eukaryoten genannt. Eukaryoten entwickelten sich aus einer einfacheren Form, den Prokaryoten, die heute durch Bakterien repräsentiert werden, darunter Archaebakterien und Cyanobakterien (letztere wurden früher als Blaualgen bezeichnet). Im Vergleich zu eukaryotischen Zellen sind prokaryotische Zellen kleiner und haben weniger Zellorganellen. Sie haben eine Zellmembran, aber kein endoplasmatisches Retikulum, und Ribosomen schwimmen frei im Zytoplasma. Mitochondrien fehlen, aber oxidative Enzyme sind normalerweise an die Zellmembran gebunden, die somit zum Äquivalent der Mitochondrien wird. Prokaryoten fehlen auch Chloroplasten, und Chlorophyll, falls vorhanden, liegt in Form sehr kleiner Körnchen vor.
Prokaryoten haben keinen von einer Membran umschlossenen Kern, obwohl der Ort der DNA anhand ihrer optischen Dichte identifiziert werden kann. Das Äquivalent eines Chromosoms ist ein normalerweise kreisförmiger DNA-Strang, an den viel weniger Proteine gebunden sind. Die DNA-Kette ist an einer Stelle an der Zellmembran befestigt. Bei Prokaryoten gibt es keine Mitose. Es wird durch den folgenden Prozess ersetzt: Die DNA verdoppelt sich, woraufhin die Zellmembran zwischen benachbarten Bindungspunkten zweier Kopien des DNA-Moleküls zu wachsen beginnt, die dadurch allmählich auseinanderlaufen. Die Zelle teilt sich schließlich zwischen den Bindungspunkten der DNA-Moleküle und bildet zwei Zellen, jede mit ihrer eigenen Kopie der DNA.
ZELLDIFFERENZIERUNG
Vielzellige Pflanzen und Tiere entwickelten sich aus einzelligen Organismen, deren Zellen nach der Teilung zusammen blieben und eine Kolonie bildeten. Anfangs waren alle Zellen identisch, doch im weiteren Verlauf kam es zur Differenzierung. Zunächst differenzierten sich somatische Zellen (also Körperzellen) und Keimzellen. Die weitere Differenzierung wurde komplizierter – es entstanden immer mehr unterschiedliche Zelltypen. Die Ontogenese – die individuelle Entwicklung eines vielzelligen Organismus – wiederholt sich in allgemeiner Überblick dieser evolutionäre Prozess (Phylogenie).
Physiologisch gesehen differenzieren sich Zellen teilweise dadurch, dass sie das eine oder andere Merkmal verstärken, das allen Zellen gemeinsam ist. Beispielsweise wird die kontraktile Funktion in Muskelzellen verbessert, was das Ergebnis einer Verbesserung des Mechanismus sein kann, der amöboide oder andere Arten von Bewegungen in weniger spezialisierten Zellen ausführt. Ein ähnliches Beispiel sind dünnwandige Wurzelzellen mit ihren Fortsätzen, den sogenannten. Wurzelhaare, die der Aufnahme von Salzen und Wasser dienen; Bis zu einem gewissen Grad ist diese Funktion allen Zellen inhärent. Manchmal ist die Spezialisierung mit dem Erwerb neuer Strukturen und Funktionen verbunden – ein Beispiel ist die Entwicklung eines Bewegungsorgans (Flagellum) in Spermien.
Die Differenzierung auf Zell- oder Gewebeebene wurde ausführlich untersucht. Wir wissen zum Beispiel, dass es manchmal autonom geschieht, d. h. Ein Zelltyp kann sich in einen anderen verwandeln, unabhängig davon, um welchen Zelltyp es sich bei den benachbarten Zellen handelt. Allerdings ist das sogenannte Bei der embryonalen Induktion handelt es sich um ein Phänomen, bei dem ein Gewebetyp Zellen eines anderen Typs dazu anregt, sich in eine bestimmte Richtung zu differenzieren.
Im allgemeinen Fall ist die Differenzierung irreversibel, d.h. Hochdifferenzierte Zellen können sich nicht in einen anderen Zelltyp umwandeln. Dies ist jedoch insbesondere bei Pflanzenzellen nicht immer der Fall.
Unterschiede in Struktur und Funktion hängen letztendlich davon ab, welche Arten von Proteinen in der Zelle synthetisiert werden. Da die Proteinsynthese durch Gene gesteuert wird und der Gensatz in allen Zellen des Körpers gleich ist, muss die Differenzierung von der Aktivierung oder Inaktivierung bestimmter Gene abhängen verschiedene Arten Zellen. Die Regulierung der Genaktivität erfolgt auf der Transkriptionsebene, d. h. Bildung von Messenger-RNA unter Verwendung von DNA als Vorlage. Nur transkribierte Gene produzieren Proteine. Synthetisierte Proteine können die Transkription blockieren, manchmal aber auch aktivieren. Da Proteine außerdem Produkte von Genen sind, können einige Gene die Transkription anderer Gene steuern. Auch Hormone, insbesondere Steroide, sind an der Regulation der Transkription beteiligt. Sehr aktive Gene können viele Male dupliziert (verdoppelt) werden, um mehr Boten-RNA zu produzieren.
Die Entstehung bösartiger Tumoren wurde oft als Sonderfall der Zelldifferenzierung betrachtet. Das Auftreten bösartiger Zellen ist jedoch das Ergebnis von Veränderungen in der DNA-Struktur (Mutation) und nicht den Prozessen der Transkription und Übersetzung normaler DNA in Proteine.
METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG VON ZELLEN
Lichtmikroskop.
Das erste Werkzeug zur Untersuchung der Zellform und -struktur war das Lichtmikroskop. Seine Auflösung ist durch Abmessungen begrenzt, die mit der Wellenlänge des Lichts vergleichbar sind (0,4–0,7 μm für sichtbares Licht). Allerdings sind viele Elemente der Zellstruktur viel kleiner.
Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass die meisten Zellbestandteile transparent sind und einen Brechungsindex haben, der fast dem von Wasser entspricht. Um die Sichtbarkeit zu verbessern, werden häufig Farbstoffe verwendet, die unterschiedliche Affinitäten zu verschiedenen Zellbestandteilen haben. Die Färbung wird auch zur Untersuchung der Zellchemie eingesetzt. Einige Farbstoffe binden beispielsweise bevorzugt an Nukleinsäuren und verraten so deren Lokalisierung in der Zelle. Ein kleiner Anteil an Farbstoffen – sogenannte Intravitalfarbstoffe – kann zum Färben lebender Zellen verwendet werden. Normalerweise müssen die Zellen jedoch zunächst fixiert werden (mit proteinkoagulierenden Substanzen), bevor sie gefärbt werden können. Cm. HISTOLOGIE.
Vor der Untersuchung werden Zellen oder Gewebestücke meist in Paraffin oder Kunststoff eingebettet und anschließend mit einem Mikrotom in sehr dünne Schnitte geschnitten. Diese Methode wird in klinischen Labors häufig zur Identifizierung von Tumorzellen eingesetzt. Neben der konventionellen Lichtmikroskopie wurden weitere optische Methoden zur Untersuchung von Zellen entwickelt: Fluoreszenzmikroskopie, Phasenkontrastmikroskopie, Spektroskopie und Röntgenbeugungsanalyse.
Elektronenmikroskop.
Ein Elektronenmikroskop hat eine Auflösung von ca. 1–2 nm. Dies reicht aus, um große Proteinmoleküle zu untersuchen. Normalerweise ist es notwendig, das Objekt mit Metallsalzen oder Metallen zu färben und zu kontrastieren. Aus diesem Grund und weil Objekte im Vakuum untersucht werden, können mit dem Elektronenmikroskop nur abgetötete Zellen untersucht werden.
Autoradiographie.
Wird dem Medium ein radioaktives Isotop zugesetzt, das im Stoffwechsel von Zellen aufgenommen wird, kann dessen intrazelluläre Lokalisierung mittels Autoradiographie nachgewiesen werden. Bei dieser Methode werden dünne Zellschnitte auf eine Folie aufgebracht. Unter den Stellen, an denen sich radioaktive Isotope befinden, verdunkelt sich der Film.
Zentrifugation.
Für die biochemische Untersuchung zellulärer Bestandteile müssen Zellen zerstört werden – mechanisch, chemisch oder Ultraschall. Die freigesetzten Bestandteile werden in der Flüssigkeit suspendiert und können durch Zentrifugation (meistens in einem Dichtegradienten) isoliert und gereinigt werden. Typischerweise behalten solche gereinigten Komponenten eine hohe biochemische Aktivität.
Zellkulturen.
Manche Gewebe lassen sich in einzelne Zellen teilen, so dass die Zellen am Leben bleiben und sich häufig vermehren können. Diese Tatsache bestätigt definitiv die Idee der Zelle als lebende Einheit. Ein Schwamm, ein primitiver vielzelliger Organismus, kann durch Reiben durch ein Sieb in Zellen zerlegt werden. Nach einiger Zeit verbinden sich diese Zellen wieder und bilden einen Schwamm. Tierisches embryonales Gewebe kann mithilfe von Enzymen oder anderen Mitteln, die die Bindungen zwischen Zellen schwächen, zur Dissoziation gebracht werden.
Der amerikanische Embryologe R. Harrison (1879–1959) zeigte als erster, dass embryonale und sogar einige reife Zellen außerhalb des Körpers in einer geeigneten Umgebung wachsen und sich vermehren können. Diese als Zellkultivierung bezeichnete Technik wurde vom französischen Biologen A. Carrel (1873–1959) perfektioniert. Pflanzenzellen können auch in Kultur gezüchtet werden, aber im Vergleich zu tierischen Zellen bilden sie größere Klumpen und sind fester miteinander verbunden, sodass beim Wachstum der Kultur Gewebe und nicht einzelne Zellen gebildet werden. In der Zellkultur kann aus einer einzigen Zelle eine ganze erwachsene Pflanze, beispielsweise eine Karotte, gezüchtet werden.
Mikrochirurgie.
Mithilfe eines Mikromanipulators können einzelne Teile der Zelle entfernt, hinzugefügt oder auf andere Weise verändert werden. Eine große Amöbenzelle kann in drei Hauptkomponenten unterteilt werden – die Zellmembran, das Zytoplasma und den Zellkern – und diese Komponenten können dann wieder zusammengesetzt werden, um eine lebende Zelle zu bilden. Auf diese Weise können künstliche Zellen gewonnen werden, die aus Bestandteilen verschiedener Amöbenarten bestehen.
Wenn wir berücksichtigen, dass es möglich erscheint, einige Zellbestandteile künstlich zu synthetisieren, dann könnten Experimente zum Zusammenbau künstlicher Zellen der erste Schritt zur Schaffung neuer Lebensformen im Labor sein. Da sich jeder Organismus aus einer einzigen Zelle entwickelt, ermöglicht die Methode zur Herstellung künstlicher Zellen grundsätzlich den Aufbau von Organismen eines bestimmten Typs, wenn gleichzeitig Komponenten verwendet werden, die sich geringfügig von denen unterscheiden, die in vorhandenen Zellen vorkommen. In der Realität ist jedoch keine vollständige Synthese aller Zellbestandteile erforderlich. Die Struktur der meisten, wenn nicht aller Bestandteile einer Zelle wird durch Nukleinsäuren bestimmt. Das Problem der Schaffung neuer Organismen besteht somit in der Synthese neuer Arten von Nukleinsäuren und deren Ersatz durch natürliche Nukleinsäuren in bestimmten Zellen.
Zellfusion.
Eine andere Art künstlicher Zellen kann durch Fusion von Zellen derselben oder verschiedener Arten erhalten werden. Um eine Fusion zu erreichen, werden Zellen viralen Enzymen ausgesetzt; In diesem Fall werden die Außenflächen zweier Zellen zusammengeklebt, die Membran zwischen ihnen zerstört und eine Zelle gebildet, in der zwei Chromosomensätze in einem Kern eingeschlossen sind. Es ist möglich, Zellen unterschiedlichen Typs oder in unterschiedlichen Teilungsstadien zu verschmelzen. Mit dieser Methode konnten Hybridzellen aus einer Maus und einem Huhn, einem Menschen und einer Maus sowie einem Menschen und einer Kröte gewonnen werden. Solche Zellen sind nur anfangs hybrid und nach zahlreichen Zellteilung verlieren die meisten Chromosomen der einen oder anderen Art. Das Endprodukt ist beispielsweise im Wesentlichen eine Mauszelle, in der keine oder nur Spuren menschlicher Gene vorhanden sind. Von besonderem Interesse ist die Fusion normaler und bösartiger Zellen. In einigen Fällen werden Hybriden bösartig, in anderen nicht, d. h. beide Eigenschaften können sich sowohl dominant als auch rezessiv manifestieren. Dieses Ergebnis ist nicht unerwartet, da Malignität durch verschiedene Faktoren verursacht werden kann und einen komplexen Mechanismus hat.
Literatur:
Ham A., Cormack D. Histologie, Bd. 1. M., 1982
Alberts B., Bray D., Lewis J., Raff M., Roberts K., Watson J. Molekulare Zellbiologie, Bd. 1. M., 1994
1. Ähnlicher Aufbau pflanzlicher und tierischer Zellen – Beweis
A) ihre Beziehung
B) gemeinsamer Ursprung der Organismen aller Königreiche
B) der Ursprung von Pflanzen aus Tieren
D) Komplikationen von Organismen im Evolutionsprozess
D) Einheit der organischen Welt
E) Vielfalt der Organismen
Antwort
2. Welche Funktionen erfüllt der Golgi-Komplex?
A) synthetisiert organische Substanzen aus anorganischen
B) zerlegt Biopolymere in Monomere
C) sammelt in der Zelle synthetisierte Proteine, Lipide und Kohlenhydrate
D) sorgt für die Verpackung und Entfernung von Stoffen aus der Zelle
D) oxidiert organische Stoffe zu anorganischen
E) ist an der Bildung von Lysosomen beteiligt
Antwort
3. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Merkmal eines Organismus und der Gruppe her, für die es charakteristisch ist: 1-Prokaryoten, 2-Viren.
A) Zellstruktur des Körpers
B) das Vorhandensein eines eigenen Stoffwechsels
C) Integration der eigenen DNA in die DNA der Wirtszelle
D) besteht aus Nukleinsäure und Proteinhülle
D) Reproduktion durch Zweiteilung
E) die Fähigkeit, die Transkription umzukehren
Antwort
A1 B1 C2 D2 D1 E2
4. Zu den Autotrophen gehören
A) Sporenpflanzen
B) Formen
B) einzellige Algen
D) Chemotrophe Bakterien
D) Viren
E) die meisten Protozoen
Antwort
5. Stellen Sie die Abfolge der Prozesse fest, die während der Meiose ablaufen
A) Anordnung homologer Chromosomenpaare in der Äquatorialebene
B) Konjugation, Kreuzung homologer Chromosomen
B) Lage in der Äquatorialebene und Divergenz der Schwesterchromosomen
D) Bildung von vier haploiden Kernen
D) Divergenz homologer Chromosomen
Antwort
5a. Welche Anzeichen kennzeichnen die Meiose?
A) das Vorhandensein zweier aufeinanderfolgender Abteilungen
B) die Bildung zweier Zellen mit der gleichen Erbinformation
B) Divergenz homologer Chromosomen in verschiedene Zellen
D) Bildung diploider Tochterzellen
D) Fehlen einer Interphase vor der ersten Division
E) Konjugation und Crossing-over von Chromosomen
Antwort
6. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen den Merkmalen der Gametogenese und ihrem Typ her: 1-Ovogenese, 2-Spermatogenese
A) Es entsteht eine große Geschlechtszelle
B) Leitzellen werden gebildet
C) Es werden viele kleine Gameten gebildet
D) Nährstoffe werden in einer der vier Zellen gespeichert
D) Es werden bewegliche Gameten gebildet
Antwort
A1 B1 C2 D1 D2
7. Stellen Sie die Abfolge der Prozesse fest, die in einer Zelle mit Chromosomen in der Interphase und anschließender Mitose ablaufen
A) Anordnung der Chromosomen in der Äquatorialebene
B) DNA-Replikation und Bildung von Bichromatid-Chromosomen
B) Chromosomenspiralisierung
D) Divergenz der Schwesterchromosomen zu den Zellpolen
Antwort
7+. Welche Zellstrukturen unterliegen während der Mitose den größten Veränderungen?
Ein Kern
B) Zytoplasma
B) Ribosomen
D) Lysosomen
D) Zellzentrum
E) Chromosomen
Antwort
8. Stellen Sie eine Übereinstimmung zwischen der Struktur der Organelle und ihrem Typ her: 1-Zell-Zentrum, 2-Ribosom
A) besteht aus zwei senkrecht zueinander stehenden Zylindern
B) besteht aus zwei Untereinheiten
B) durch Mikrotubuli gebildet
D) enthält Proteine, die für die Bewegung der Chromosomen sorgen
D) enthält Proteine und Nukleinsäure
Antwort
A1 B2 C1 D1 D2
9. Stellen Sie die Abfolge der Prozesse fest, die während der Phagozytose ablaufen
A) Eintritt von Monomeren in das Zytoplasma
B) Aufnahme von Nährstoffen durch die Zellmembran
B) Hydrolyse von Polymeren zu Monomeren
D) Bildung eines phagozytotischen Vesikels innerhalb der Zelle
D) Fusion des phagozytischen Vesikels mit dem Lysosom
Antwort
Antwort
12. Die Grundprinzipien der Zelltheorie erlauben uns Rückschlüsse auf
A) der Einfluss der Umgebung auf die Fitness
B) Verwandtschaft von Organismen
D) die Entwicklung von Organismen vom Einfachen zum Komplexen
E) die Möglichkeit der spontanen Entstehung von Leben aus unbelebter Materie
Antwort
12+. Die Grundprinzipien der Zelltheorie erlauben es uns, Rückschlüsse darauf zu ziehen
A) biogene Migration von Atomen
B) Verwandtschaft von Organismen
C) die Herkunft von Pflanzen und Tieren von einem gemeinsamen Vorfahren
D) die Entstehung des Lebens auf der Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren
D) ähnliche Zellstruktur aller Organismen
E) Beziehungen zwischen lebender und unbelebter Natur
Antwort
12++. Welche Bestimmungen enthält die Zelltheorie?
A) Durch die Teilung der Mutterzelle entstehen neue Zellen
B) Geschlechtszellen enthalten einen haploiden Chromosomensatz
B) Zellen haben eine ähnliche chemische Zusammensetzung
D) Die Zelle ist die Entwicklungseinheit aller Organismen
D) Die Gewebezellen aller Pflanzen und Tiere sind in ihrer Struktur identisch
E) Alle Zellen enthalten DNA-Moleküle
Antwort
13. Die Ähnlichkeit zwischen Pilz- und Tierzellen besteht darin, dass sie haben
A) eine Hülle aus chitinähnlicher Substanz
B) Glykogen als Speicherkohlenhydrat
B) geformter Kern
D) Vakuolen mit Zellsaft
D) Mitochondrien
E) Plastiden
A) Gewebe und Organe bilden
B) am Befruchtungsprozess teilnehmen
B) immer haploid
D) einen diploiden Chromosomensatz haben
D) werden während des Meioseprozesses gebildet
E) durch Mitose teilen
Antwort
A1 B2 C2 D1 D2 E1
17. Wie unterscheiden sich Mitochondrien von Lysosomen?
A) haben äußere und innere Membranen
B) haben zahlreiche Auswüchse – Cristae
C) an den Prozessen der Energiefreisetzung teilnehmen
D) darin wird Brenztraubensäure zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert
D) in ihnen werden Biopolymere in Monomere zerlegt
E) am Stoffwechsel teilnehmen
Antwort