GRUNDEINHEITEN DES LEBENS

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1 Cytologie:Zellen Organismen Vorssa09/10/CK 1. DieZelle 1.1.VielfaltderZellen Alle Lebewesen sind aus Zellen aufgebaut. Zellen sind die kleinsten, selbständig lebensfähigen Einheiten, die sogenanntengrundeinheitendeslebens. Nebst Zellen, die am Aufbau von Geweben beteiligt sind, gibt es solche, die immer als Einzeller bestehen bleiben:dassinddiepflanzlichenundtierischeneinzeller,zumbeispielamöbenodergeisseltierchen. AlleZellen,obvonEinzeller,Pilzen,PflanzenoderTieren,weiseneinenidentischenGrundbauplanauf.Esgibt jedochgrosseunterschiedeinderaufgabenvielfaltundjederzelltypistdaraufspezialisiert,einebesondere AufgabeimOrganismuszuübernehmen.GleichartigeZellenvereinensichzuGeweben.VerschiedeneGewebe bildenzusammenorgane.entsprechendihreraufgabesehensieverschiedenaus. UnserKörperbestehtausrund100BillionenZellen(dasisteine1mit14Nullen).EtwaeinDritteldavonsind RoteBlutzellen,derzweithäufigsteZelltyp(100Milliarden)sindNervenzellen. ZellenweiseneinedurchschnittlicheGrössevon0,1bis0,01mmauf.EsgibtallerdingsauchRiesenzellen,z.B. diehühnereierodergardiestrausseneier.einigezellenkönnenjedochzusammenmitihrenzellfortsätzensehr langwerden,z.bnervenzellen,dievomgehirnzumrückenmarkziehen,sindbiszu1mlang. 1.2.ZellenalsBausteinevonLebewesen Organisationsebenen BeimEinzellerfindenalleLebensäusserungenindiesereinzelnenZellestatt.DiemeistenLebewesen,Pflanzen undtiere,bestehenjedochausvielenverschiedenenzellarten(=vielzeller).vielegleichartigezellensind jeweilsineinemgewebezusammengeschlossen.wennzellenodergewebeeinebestimmtefunktionim Körperübernehmen,sagtman,siehabensichspezialisiert.DermenschlicheKörperz.B.bestehtausmehreren MilliardenZellen,welchesichinüber100verschiedeneZellartengliedern.VerschiedeneGewebeübernehmen verschiedeneaufgabenimkörper.dieverschiedenengewebeschichtenliegenoftdichtbeieinander:mehrere Gewebe,derenEinzelfunktionenaufeinanderabgestimmtsindundsoeineübergeordneteAufgabeerfüllen, bildeneinorgan.eineeinzelzelleeinesvielzellerskannzwarselbständigihrenstoffwechselaufrechterhalten, dieeinzelnenzellenarbeitenaberimdienstedesgesamtenorganismus.sienehmenwichtigesubstanzenfür sichaufundbauendarausstoffeauf,diederganzekörperzumlebenbenötigt. NurwenigeZellartenwerdensoaltwiederOrganismus,dessenTeilsiesind.InallenZellenisteinProgramm angelegt,welchesdenzelltodundzellnachschubreguliert.diezerfallenenzellbestandteilewerdendabeivon Makrophagen(Fresszellen)vollständigentsorgt,damitkeineEntzündungenentstehenkönnen. Aufgabe: Benenne die einzelnen Ebenen

2 Cytologie:Zellen Organismen Vorssa09/10/CK 1.3. MikroskopischeGrössen 1.4.Aufgaben(sieheauchAbb.nächsteSeite) a. WelcheVergrösserungwirdmitLichtmikroskopenerreicht?WelcheLebewesen/Strukturenkönnen damitnochgesehenwerden? b. WiegrossisteinedurchschnittlicheZelle?NotieredenWertinmm,µmundnm. c. WorinunterscheidetsicheinLebewesenvontotemMaterial?Nenne4Merkmale.

3 Cytologie:Zellen Organismen Vorssa09/10/CK 2. Pflanzenzellen&Tierzellen 2.1.DiePflanzenzelle PflanzenzellensindmeistensvoneinerfestenHülle,derZellwandumgeben.Diesebestehtüberwiegendaus ZelluloseundverleihtderZelleihrestarreäussereForm.DengrösstenAnteilimZellinnernnimmtder Zellsaftraum,dieVakuoleein.SieenthältZellsaft,dervorallemausWasserunddaringelöstenStoffenbesteht. DieVakuoleistvoneinerdünnenZellmembranumgeben,dieimLichtmikroskopallerdingsnichtsichtbarist.

4 Cytologie:Zellen Organismen Vorssa09/10/CK DieVakuoleliegtineinergallertartigenkörnigenMasse,demCytoplasma.BeiausgewachsenenPflanzenzellen istesnurnochalsdünneschichtvorhanden,diederzellwandanliegt,derübrigeraumistvondervakuole ausgefüllt. ImCytoplasmakannmanwinzige,unterschiedlichgeformteStrukturenerkennen.Jedeeinzelnehatfürdie LebensprozessederZelleunerlässlicheAufgabenzuerfüllenundwird inanlehnungandenbegrifforgan Organellgenannt.Dasgrösste,imLichtmikroskopgutsichtbareOrganellistderZellkern.DerZellkernist,wie alleorganellenimübrigenauch,voneinermembranumgeben.imkernplasmaerkenntmanmanchmalein odermehrererundlichekernkörperchen. CharakteristischfürdieZellenallergrünenPflanzenteilesinddieBlattgrünkörper,dieChloroplasten.Siesind TrägerdesFarbstoffesChlorophyll,derdenPflanzendiegrüneFarbeverleiht.Inihnenwerdenmithilfedes SonnenlichtesStoffeaufgebaut,welchediePflanzezumWachsenundGedeihenbraucht. Abbildunglinks: Querschnittdurch einpflanzenblatt Abbildungrechts: Zwiebelhäutchen vonoben 2.2. DieTierzelle Betrachtet man eine tierische Zelle im Lichtmikroskop, wird man zunächst enttäuscht sein, wie wenige Strukturen bei dieser Zelle wiederzufinden sind. Eine Zellwand ist nicht vorhanden, nur eine Zellmembran umgibtdascytoplasma.ausserdemsindintierzellenwedergrossevakuolennochchloroplastenvorhanden. Der Zellkern in einer Tierzelle ist daher im Gegensatz zum Kern der Pflanzenzelle meist zentral gelegen. Während die Pflanzenzellen starr kugelig, würfelartig oder lang gestreckt gebaut sind, ist die Formenvielfalt dertierzellenwesentlichgrösser.tierischezellenkönnensogarihregestaltverändern. Abbildunglinks:eineNervenzelle, zweithäufigstezellartdesmenschl.körpers Abbildungrechts:roteBlutkörperchen, häufigstezellartdesmenschl.körpers Aufgabe:AufdemBildsiehstdudiePhotographievonEuglena,einem Lebewesen,dasauseinereinzigenZellebesteht(Einzeller). WasmussdieseZellealleskönnen,damitsielebenundsichvermehrenkann?

5 Cytologie:Zellen Organismen Vorssa09/10/CK PräparierenvonMundschleimhautzellen: BenötigtesMaterial: Holzspatel,Wasser,Pipette,Objektträger,Deckglas,Methylenblau,Fliesspapier,Mikroskop,Zeichenmaterial Durchführung: SchabemitdemHolzspatelodermiteinemFingeretwasSchleimhautvonderInnenseitedeinesMundesab. BringedieProbeaufeinenObjektträgerundfügeeinenkleinenTropfenWasserdazu. GibfürdenGrössenvergleicheinStückeinesKopfhaarsvondirindenWassertropfen(Durchmesser mm). LegedasDeckglasdarauf. TropfeamdenRanddesDeckgläschensmiteinerPipetteeinenTropfenMethylenblauauf. SaugemitdemFliesspapierdieFarblösungdurchdasPräparat. DieZelleistvoneinerganzdünnenSchichtumgeben derzellmembran.inderzellesiehstdueinendunklen Kern denzellkern.derzellkernliegtinderzellflüssigkeit(=zellplasma).zeichne2 3Zellenabund beschrifteeinezellemitdiesenangaben. ZeichneanhanddergeschätztenHaardickevon0,1mmeinenMassstabmitGrössenangabenebendeiner Skizze.BestimmedenungefährenDurchmesserderZelleunddesZellkerns. 2.3.TierzellenundPflanzenzellenimVergleich DieAbbildungzeigtdieschematischeDarstellungeinerPflanzen undeinertierzelleimvergleich,wiesieim Lichtmikroskopzusehensind.BeschriftedieBestandteile. Aufgabe:BeschriftedieBestandteilemitHilfederTexte.

6 Cytologie:Zellen Organismen Vorssa09/10/CK 3. DieZellbestandteileundihreFunktion BisherhabenwirunsnurumZellbestandteilegekümmert,diemitdemElektronenmikroskopsichtbarsind. DamitLebenmöglichist,brauchtesvieleweitereOrganellen. HiersindallewichtigenBestandteileeinerZelleundihreFunktionaufgelistet. Zellwand Zellmembran Cytoplasma Vakuole Zellkern Chloroplasten Mitochondrien ER Ribosomen Golgi Apparat EinstarresGehäuse,trägtzurStabilitätderZellebei.SiebestehtausZellulose( Watte, Papier)NurbeiPflanzenzellenvorhanden.DurchPoreninderZellwandstehtderInhalt benachbarterzelleninkontakt. grenztdenzellinhalt(dascytoplasma)gegenaussen,gegeninnen(vakuole)odergegen Organellenab.SieistdurchlässigfürWasserundjenachZelltypfürbestimmteStoffe.(Stoffe könnenaktivoderpassivdurchdiemembrantransportiertwerden).aufderoberflächeträgt sierezeptorenfürbestimmtehormoneoderneurotransmitter. (=ZellplasmaoderProtoplasma):dieGrundsubstanzderZelle,einefeinkörnige Eiweisslösung,inihmschwimmendieOrganellen.DasPlasmaistzähflüssigundesistin dauernderbewegung.imcytoplasmalaufenaufengstemraumvielfältigelebensvorgänge ab.daszellplasmaistdeshalbdurcheinekompliziertesmembransysteminzahlreiche abgeschlosseneräume(kompartimente)aufgeteilt.sokönnenverschiedene StoffwechselvorgängeingetrenntenReaktionsräumenunabhängigvoneinanderablaufen. EinemitwässrigemZellsaftgefüllteBlase.DieVakuolenentstehenalskleineBläscheninden anfänglichnochvollständigmitplasmagefülltenjungenzellen.durchzusammenfliessender kleinenbläschenentstehtschliesslicheineeinzige,grossezentralvakuole.dievakuolensind mit Zellsaft gefüllt und tragen wesentlich zur Festigkeit der Zellen bei. Die Zellen brauchen deshalb ständig Wasser, um diese Festigkeit aufrechterhalten zu können. Bei zu geringem Flüssigkeitsdruck welkt die Pflanze. Der Zellsaft der Vakuolen enthält Speichersubstanzen (z.b. Stärke), Aromastoffe, Farbstoffe, Säuren und entgiftete Stoffwechselprodukte. Grosse Vakuolen,diefastdieganzeZelleausfüllen,findenwirnurbeiPflanzenzellen. DasgrössteOrganellderZelle.DerKernenthältdieErbinformationderZelle.Ersteuertdie VorgängeinderZelle,indemerzurrichtigenZeitdierichtigen Werkzeuge herstellt.so enthältderzellkernz.b.genauebauplänefürdieproteine,diederkörperbraucht.diese InformationwirddurchdiePorenderKernmembranandenentsprechenden Arbeitsplatz imcytoplasmagebracht.wennsichdiezellenteilen,kondensiertdieerbfädenzu Chromosomen,damitsierichtigaufdieTochterzellenverteiltwerdenkönnen. (=Blattgrünkörner):nurbeiPflanzen!ChloroplastensindvergleichbarmitSonnen kollektorenzurenergiegewinnung.indenchloroplastenfindetdiefotosynthesestatt, beidermitlichtenergieauskohlendioxidundwassertraubenzuckerhergestelltwird.sie sindmeistkugeligoderlinsenförmiggebaut. IndenPflanzenzellengibtesauchChromoplasten(z.B.fürBlütenfarbe)undLeukoplasten (z.b.stärkespeicherinkartoffeln). Werdenauchals KraftwerkederZelle bezeichnet.siesindzuständigfürdiezellatmung, beidertraubenzucker verbrannt wird.dabeiwirdenergiefrei,dievonderzellegenutzt werdenkann.besondersvielemitochondrienkommeninwachstumsgewebenoderz.b.in Muskelgewebevor,wovielEnergiebereitgestelltwerdenmuss. EndoplasmatischesRetikulum(ER)heisstsovielwie"innerplasmatischesNetzwerk".Esist einweitverzweigtesflaches,röhren oderbläschenförmigeskanalsystemausmembranen unddurchziehtdasgesamtezellplasma.aner MembranenfindenvieleStoffumwandlungen statt.dasererleichtertvorallemdenstofftransportinnerhalbderzelle.diemembranen befindensichindauernderumwandlung,ausihnenkönnensichauchbläschenbilden,in denenstoffegespeichertodertransportiertwerden. DassindsehrkleinerundlicheOrganellen,dieentwederdirektamERsitzenoderfreiim Zellplasmaliegen.MitHilfevonAnleitungen,diesievomZellkernerhalten,bauensieaus AminosäurenEiweissmolekülezusammen. BestehtausMembranstapeln,denDictyosomen.HierwerdenStoffe,dieausderZelle exportiertwerdensollen,inbläschenverpackt.diebläschenwanderndannzur Zellmembran,verschmelzenmitdieserundgebendenInhaltnachaussenab.

7 Cytologie:Zellen Organismen Vorssa09/10/CK 3.1.Pflanzen undtierzellezumausmalen a. MaledieZellbestandteileindenangegebenenFarbenaus.DiessinddieBestandteile,diedukennen musst(a,b,c,g,h,j,nbeiderpflanzenzelle/a,b,h,i,lbeidertierzelle) b. ZusatzaufgabefürSchnelle:versuche,dieanderenBestandteileausdemTextzuidentifizieren DiePflanzenzelle Zellwand(orange) Zellmembran(rot) Zellplasma(gelb) Mitochondrium(blau) Chloroplast(grün) Vakuole(violett) Zellkern(braun) DieTierzelle C:Zytoskelett E:Cilien F/F1:Zentriolen K:Golgi Apparat M:Peroxisom

8 Cytologie:Zellen Organismen Vorssa09/10/CK 3.2.OhneWasserkeinLeben DerKörpereinesSäugetieresbestehtzuetwa60%ausWasser.DieseMengedarfnichtwesentlichabnehmen, ohnedassstoffwechselstörungendiefolgesind.schonderverlustvonwenigenliternwassernbeeinträchtigt denorganismusbeträchtlich.bei20%wasserverlust,z.b.beischwerembrechdurchfallinfolgecholera,tritt dertodein. WüstentierewiedasDromedarhabensichgutandenWassermangelderTrockengebieteangepasst.Siekönnen langedurstenunddabeiwirddemkörperbiszu40%wasserentzogen.siegleichendenwasserverlustaber schnellwiederaus,wennsieaneinewasserstellekommen. Pflanzenbestehendurchschnittlichzu70 80%ausWasser.BesonderswasserarmsindSamen,dieJahre überdauernkönnenunderstdurchwasseraufnahmequellen,umdannauszukeimen.alswasserspeicher ausgebildetepflanzenteile,z.b.kakteensprosse,könnenüber90%wasserenthalten. 4.AufgabenzurZellbiologie 4.1. DefinieredieBegriffe Zellen und Gewebe : 4.2. NenneeinigeBeispielefürspezialisierteZellenundihreAufgaben WelcheOrganefindenwirbeiPflanzen? 4.4. BauderZelle VergleicheeinePflanzenzellemiteinerFabrik. WelchenBestandteilenentsprechendiefolgenden Abteilungen? 1.Pförtner,derkontrolliert,washineinundhinausgeht 2.ArchivmitdenBauplänenfürdieherzustellendenProdukte 3.Kraftwerke:liefernallenProduktionsstättendienötigeEnergie 4.Solarpanels:wandelnSonnenenergieinBetriebsstoffeum 5.Wasserreservoir 6.WandderFabrik:schliesstdieFabrikgegenaussenab,hatFenster 4.5. DieZellwandmachtdiePflanzenzelleundsomitdiePflanzestabil. TierischeZellenhabenkeineZellwände. a.warumwäreeinezellwanddentierenhinderlich? b.washabentierestattdessen? 4.6. ZeichneeineZelleeinesfrischen,knackigenSalatblattesundeineZelleeineswelchenSalatblattes. MacheindenZeichnungendeutlich,worinsichdiebeidenZellenunterscheiden NichtallePflanzenzellenhabenChloroplasten.WelchesderfolgendenPflanzenorganehatsicherkeine Chloroplasten?BegründedeineAntwort. a.blatt b.blüte c.stängel d.wurzel. WarumhabenTierekeineChloroplasten? 4.8. WozudienendieMitochondrien?WelcheZellebrauchtwohlmehrMitochondrien:eineHautzelleoder einemuskelzelle?begründedeineantwort Denksport:tierischeZellensindvielfältiger(d.h.esgibtmehrverschiedeneZelltypen)aufgebautals pflanzlichezellen:warumwohl?