2. Funktionen von Zellstrukturen

2. Funktionen von Zellstrukturen 2.1 Membranen Aufgabe 2.1-1: Aufgabe 2.1-2: Aufgabe 2.1-3: Aufgabe 2.1-4: Aus welchen Stoffen sind Membranen aufgebaut? Zeichne und beschrifte ein Phospholipidmolekül. Zeichne, wie man ein Phospholipidmolekül symbolisch darstellt. Was heisst hydrophil, und was hydrophob? Aufgabe 2.1-5: a) Wie sind die Phospholipidmoleküle im Wasser angeordnet? (Mit Zeichnung!) b) Warum ordnen sich die Phospholipidmoleküle im Wasser auf diese Weise an? Aufgabe 2.1-6: Aufgabe 2.1-7: Aufgabe 2.1-8: Aufgabe 2.1-9: Welche Funktionen haben die Membranen in der Zelle? Wie dick ist eine Zellmembran? Was ist der Unterschied zwischen Zellmembran, Plasmamembran und Plasmalemma? Was bedeutet? a) Wechselwirkung b) Kompartimentierung c) semipermeabel d) selektive Permeabilität Aufgabe 2.1-10: Aufgabe 2.1-11 Aufgabe 2.1-12: Aufgabe 2.1-13: Erkläre, warum biologische Membranen aus einer Doppelschicht bestehen! Nenne drei Tatsachen, die gegen die Annahme sprechen, die Biomembran enthalte eine einzige Schicht von Lipid-Molekülen. Warum nennt man das moderne Membranmodell Flüssig-Mosaik-Modell? Davson-Danielli-Modell a) Zeichne & beschrifte das Davson-Danielli-Modell! b) Wo vermuteten Dawson und Danielli die Proteine? c) Wo liegen die Proteine tatsächlich? d) Aufgrund welcher Beobachtungen entstand das Davson-Danielli-Modell? e) Welches waren die Kritikpunkte am Davson-Danielli-Modell? Aufgabe 2.1-14: Flüssig-Mosaik-Modell a) Zeichne & beschrifte das Flüssig-Mosaik-Modell! b) Wie konnte man das Flüssig-Mosaik-Modell bestätigen? Aufgabe 2.1-15: Aufgabe 2.1-16: Wie bewegen sich die Fettmoleküle innerhalb der Biomembran? Eine Biomembran ist nicht immer gleich stabil. Sie kann sich verfestigen, gelartig oder flüssig sein. Wovon hängt es ab in welchem Zustand sich die Membran befindet? Ws/Sy/Zö April 09 1

Aufgabe 2.1-17: Beschrifte die Abbildung (natürlich ohne Unterlagen, nachdem du diese studiert hast). Aufgabe 2.1-18: Welche Aussagen über die Biomembran sind zutreffend? Korrigiere die falschen. a) Die Proteine der Membran bilden eine Doppelschicht. b) Die Membran lässt nur lipophile Stoffe durchtreten. c) Die Schichten der Membran, die im EM-Bild als dunkle Linien sichtbar sind, bestehen aus Proteinen. d) Die Protein-Moleküle sind in die Lipid-Doppelschicht eingebaut. e) Die mittlere Schicht der Membran, die im EM hell erscheint, besteht aus den lipophilen Schwänzen der Lipid-Moleküle. f) Proteinkanäle ermöglichen den Transport lipophiler Teilchen. Aufgabe 2.1-19: Was sind? a) Proteine b) Membranproteine c) integrale Membranproteine d) Transmembranproteine e) periphere Membranproteine Aufgabe 2.1-20: Wo an/in der Membran gibt es Kohlenhydrate? Wofür sind diese wichtig? Ws/Sy/Zö April 09 2

Aufgabe 2.1-21: Erkläre die folgenden Abbildungen: 2.2 Stofftransport Aufgabe 2.2-1: Aufgabe 2.2-2: Aufgabe 2.2-3: Erfinde eine Darstellung oder ein Symbol, das den Konzentrationsgradienten darstellt. Warum diffundiert ein Gas in der Luft rascher als eine Flüssigkeit im Wasser? In einem Gefäss, das durch eine poröse Wand in zwei Hälften getrennt ist, befindet sich rechts eine verdünnte Lösung eines schwarzen und links eine etwas konzentriertere Lösung eines blauen Farbstoffs. Die Poren der Wand sind grösser als die Teilchen der beiden Farbstoffe. Im folgenden Diagramm sind die vier Kurven für die Geschwindigkeit der Diffusion der beiden Farbstoffe nach links und nach rechts dargestellt. Welche Kurve zeigt welchen Vorgang? Ordne jeder Kurve die richtige Ziffer zu. blaue nach rechts: blaue nach links: schwarze nach rechts: schwarze nach links: Aufgabe 2.2-4: Aufgabe 2.2-5: In der Lunge diffundiert Sauerstoff von der Luft ins Blut. Die eingeatmete Luft enthält etwa 21 % Sauerstoff, die ausgeatmete immer noch etwa 16 %. Warum behalten wir die Luft nicht in der Lunge, bis ein grösserer Teil des Sauerstoffs ins Blut diffundiert ist? Das untenstehende Diagramm zeigt die Wassermenge, die ein Einzeller bei verschiedenen Salzkonzentrationen in der Umgebung mit der pulsierenden Vakuole nach aussen pumpt. Erklären Sie den Verlauf der Kurve. Ws/Sy/Zö April 09 3

Aufgabe 2.2-6: Aufgabe 2.2-7: Aufgabe 2.2-8: Herr Bluntschli beobachtet, dass die immergrünen Sträucher, die er entlang der Strasse gepflanzt hat, im Frühjahr gefleckte und abgestorbene Blätter haben. Er vermutet, dass die Schäden durch das Streusalz auf der Strasse verursacht wurden. Kann das sein? Warum? Erkläre, warum reife Kirschen bei Regen Risse bekommen und aufplatzen. Bei diesem Abgebildeten Experiment wurden Blütenschäfte des Löwenzahns der Länge nach geschnitten, und anschliessend in Leitungswasser (links) und in Salzwasser (rechts) getaucht. Erkläre den auf der Abbildung sichtbaren Ausgang des Experimentes. Aufgabe 2.2-9: Nenne zwei Unterschiede zwischen aktivem und passivem Transport. Aufgabe 2.2-10: Ergänze bitte die folgende Tabelle zum Transport durch die Membran. Aktiver Transport Erleichterte Diffusion Diffusion Transportweg Transportrichtung Selektivität Energieaufwand Aufgabe 2.2-11: Aufgabe 2.2-12: Warum laufen Stofftransporte über die Membran mit einer Maximalgeschwindigkeit ab? Das folgende Diagramm zeigt die Transportgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Konzentrationsunterschied für zwei verschiedene Transportvorgänge. Welche Kurve beschreibt eine einfache Diffusion und welche einen aktiven Transport? Begründe deine Antwort. Ws/Sy/Zö April 09 4

Aufgabe 2.2-13: Bei welcher (oder welchen) Transportart(en) a) nimmt die Geschwindigkeit mit dem Konzentrationsgefälle unbeschränkt zu? b) wird ATP benötigt? c) werden lipophile Moleküle leichter transportiert als hydrophile? d) bewegen sich die Teilchen direkt durch die Lipidschicht? e) ist die Selektivität am höchsten? f) ist ein Transport gegen das Konzentrationsgefälle möglich? g) sind Membraneiweisse beteiligt? Aufgabe 2.2-14: Bau der Biomembran a) Beschrifte das Membranmodell. b) Gib an, wo sich auf dem Bild das Cytoplasma bzw. der extrazelluläre Bereich befindet. Begründe es. Aufgabe 2.2-15: Transportmechanismen a) Schildere die grundsätzlichen Probleme, die sich beim Stofftransport durch Biomembranen ergeben. b) Erläutere anhand der Darstellung unten die verschiedenen Transportmechanismen durch die Biomembran. Ws/Sy/Zö April 09 5

Aufgabe 2.2-16: Beschrifte die Abbildung (natürlich ohne Unterlagen, nachdem du diese studiert hast). Aufgabe 2.2-17: Beschrifte die Abbildung. Aufgabe 2.2-18: Beschrifte die Abbildung. Ws/Sy/Zö April 09 6

Aufgabe 2.2-19: Membranfluss Unter Membranfluss versteht man das ständige Ineinanderübergehen der Biomembranen einiger Organellen und der Zellmembran. a) Beschrifte die Schemazeichnung mit den entsprechenden Begriffen des Membranflusses. b) Erläutere die unterschiedlichen Prozesse. c) Welche Organellen nehmen nicht am Membranfluss teil? d) Interpretiere die nebenstehenden Bilder. Ordne das Geschehen in die Schemazeichnung oben ein. e) Fertige von den beiden elektronenmikroskopischen Bildern Zeichnungen an, auf denen die Membranstrukturen erkennbar sind. Stelle auf einer dritten Zeichnung dar, was anschliessend passiert. 2.3. Die Organellen des Inneren Membransystems Aufgabe 2.3-1: Welche Aufgabe(n) haben a) das raue ER b) das glatte ER c) der Golgi-Apparat? Ws/Sy/Zö April 09 7

Aufgabe 2.3-2: Eine Zelle stellt Material für die Vergrösserung der Zellmembran her. a) Nenne die dazu nötigen Stoffe. b) Gib an, wo die zwei mengenmässig wichtigsten Stoffe gebildet werden und wie sie zur Zellmembran kommen. Aufgabe 2.3-3: Aufgabe 2.3-4: Aufgabe 2.3-5: Aufgabe 2.3-6: Aufgabe 2.3-7: Aufgabe 2.3-8: Aufgabe 2.3-9: Aufgabe 2.3-10 : Aufgabe 2.3-11: Aufgabe 2.3-12: Aufgabe 2.3-13: Aufgabe 2.3-14: Aufgabe 2.3-15: Aufgabe 2.3-16: Aufgabe 2.3-17: Aufgabe 2.3-18: Aufgabe 2.3-19: Aufgabe 2.3-20: Aufgabe 2.3-21: Aufgabe 2.3-22: Aufgabe 2.3-23: Aufgabe 2.3-24: Aufgabe 2.3-25: Aufgabe 2.3-26: Aufgabe 2.3-27: Aufgabe 2.3-28: Zeichne eine Strukturskizze zum Inneren Membransystem, auf der zu sehen ist, welche Organellen zum Inneren Membransystem gehören. Notiere drei Funktionen des glatten ER, je nach dem in welchem Zelltyp es vorhanden ist. Suche die Abbildung einer Fettsäure und eines Phospholipids, und zeichne sie ab. Notiere zwei Funktionen des rauen ER. Wo im Körper befindet sich die Bauchspeicheldrüse? Wie kann man sich den Golgi-Apparat vorstellen? Was ist der Zusammenhang zwischen einem Dictyosom und dem Golgi-Apparat? Was bedeutet konvex und was konkav? Zeichne, wie sich Bläschen von einer Zisterne abschnüren. Wie werden die Bläschen etikettiert? Wieso kann ein Lysosom als Magen und Mülleimer der Zelle bezeichnet werden? Was heisst Hydrolyse? Erkläre mit einer beschrifteten Skizze a) Hydrolyse und b) Kondensation. Weshalb ist die Kompartimentierung für die Funktionsfähigkeit der Zelle wichtig? (Diese Frage ist allgemein, und nicht nur auf die Lysosomen bezogen zu beantworten.) Wo entstehen Lysosomen? Was versteht man unter Apoptose? Gib dazu auch ein konkretes Beispiel an. Bestimmt die Menge der H+ in einem Kompartiment den ph des Kompartimentes? Welche Zellen der Menschen betreiben Phagocytose? Zähle 3 Krankheiten auf, die wegen einer Lysosomenstoffwechselstörung entstehen. Besitzen Pflanzen auch Lysosomen? Skizziere die Entstehung und Verdauung von Substratvesikeln bei der Phagocytose. Skizziere den Ablauf der Autophagie. Welche biologische Makromoleküle werden von den Enzymen der Lysosomen hydrolysiert? Warum werden Proteine auf der Innenseite der Lysosomenmembran nicht hydrolysiert? Was ist Autophagie? Gib ein Beispiel aus der Natur für die Apoptose. Ws/Sy/Zö April 09 8

2.4 Vermehrung von Zellen Aufgabe 2.4-1: a) Wo und woraus werden in der Zelle die Eiweisse gebildet? b) Welche Rolle spielt dabei die mrna? Aufgabe 2.4-2: Aufgabe 2.4-3: Definiere die Begriffe DNA, Chromatinfäden und Gen. Welche von den folgenden Aussagen sind korrekt? Korrigiere die falschen. a) Die DNA enthält die Information für den Aufbau der Eiweisse. b) Alle Eiweiss-Moleküle bestehen aus 20 Aminosäure-Molekülen. c) Eiweiss-Moleküle werden aus mrna aufgebaut. d) Die Chromatinfäden bestehen aus DNA und Eiweissen. e) Bei der Kernteilung verdoppelt sich das Erbgut. f) Die Ribosomen bauen aus Aminosäuren Eiweisse auf. Aufgabe 2.4-4: a) Warum liegt das Erbgut im Interphasenkern nicht in Form von Chromosomen vor? b) Woraus bestehen die Chromatinfäden? c) Wann findet die Verdoppelung des Erbgutes statt? Aufgabe 2.4-5: Aufgabe 2.4-6: Suche eine Abbildung eines Chromosoms, und klebe oder zeichne eine Kopie hier auf das Blatt. Welche Aufgabe haben: a) Kernporenkomplex b) Nucleolus c) Ribosomen d) Kernlamina Aufgabe 2.4-7: Aufgabe 2.4-8: Aufgabe 2.4-9: Aufgabe 2.4-10: Erkläre die Vermehrung von Bakterien mit Hilfe einer beschrifteten Skizze. Vergleiche die Cytokinese von Tier- & Pflanzenzellen! Erkläre die folgenden Begriffe: Autosomen; Genom; Gameten; Centromer; Chromatin Beschreibe das Geschehen zw. 2 mitotischen Teilungen & benenne die jeweiligen Phasen! Ws/Sy/Zö April 09 9

Aufgabe 2.4-11: Kopiere die Abbildung, schneide die einzelnen Mitosephasen aus, nummeriere sie der Reihe nach auf der Rückseite, durchmische sie und ordne sie anschliessend wieder. Ws/Sy/Zö April 09 10

2.5 Assimilation Aufgabe 2.5-1: Die Blutbuche hat rote Blätter, die Fotosynthese machen. Warum ist das erstaunlich und was kann die Ursache sein? Aufgabe 2.5-2: a) Was haben Chloroplasten im Bau mit dem Zellkern gemeinsam? b) Wie kann eine Zelle, die keine Chloroplasten besitzt, solche bilden? Aufgabe 2.5-3: Aufgabe 2.5-4: Welche Bedeutung hat die Fotosynthese für das Leben auf der Erde? Welche Aussagen sind richtig? Kommentiere die falschen. a) Chloroplasten kommen nur in Pflanzenzellen vor. b) Chloroplasten kommen in allen Pflanzenzellen vor. c) Chloroplasten kommen in allen Zellen vor, die Fotosynthese machen können. d) Chloroplasten kommen in allen Zellen vor, die Traubenzucker brauchen. Aufgabe 2.5-5:. Zu was werden: a) Leukoplasten der Kartoffelknolle im Licht? b) Leukoplasten der Karotte im Boden? c) Chloroplasten der Zitrone im Licht? d) Chromoplasten der Karotte im Licht? e) Chloroplasten der Hyazinthenblüte im Licht? Aufgabe 2.5-6: a) Wie viele Thylakoide gibt es in einem Chloroplasten? b) Wie viele Thylakoidlumen gibt es in einem Chloroplasten? c) Wie viele Thylakoidmembranen gibt es in einem Chloroplasten? Aufgabe 2.5-7: Welche Aufgaben haben die Chloroplasten? Aufgabe 2.5-8: a) Erstelle eine beschriftete Skizze zum Aufbau (Querschnitt) eines Laubblattes! b) Welches sind die Funktionen der verschiedenen Teile? Aufgabe 2.5-9: Aufgabe 2.5-10: Aufgabe 2.5-11: Aufgabe 2.5-12: Aufgabe 2.5-13: Aufgabe 2.5-14: Erstelle eine beschriftete Skizze eines Chloroplasten! Welche Anteile des Lichts werden von Chlorophyll-Molekülen absorbiert? Warum sehen wird Chlorophyll als grün? Welche beiden chemischen Energieträger werden durch die Elektronentransportkette schlussendlich hergestellt? Wie werden die Elektronen, die in die Elektronentransportkette abgegeben werden, wieder ersetzt? Wie entsteht in der Lichtreaktion der Protonengradient? (drei Gründe!) Ws/Sy/Zö April 09 11

Aufgabe 2.5-15: Chloroplast Bau und Funktion a) Auf dem elektronenmikroskopischen Bild lassen sich die wichtigsten Bauelemente eines Chloroplasten erkennen. Identifiziere und benenne die Teile a), b), c) und d) b) Welche Teilvorgänge der Fotosynthese laufen in den Kompartimenten b und d ab? c) Berechne die Vergrösserung des Bildes. d) Zeichne ein schematisches Bild des markierten Ausschnitts. e) Welche Besonderheit weist Bauelement a auf und wie ist sie zu erklären? Informiere dich unter dem Stichwort Endosymbiontentheorie im Internet. f) Welche Ergebnisse sind bei den in der Tabelle aufgeführten In-vitro- Experimenten zu erwarten (Spalten 2 und 3)? Antworte mit Ja oder Nein. Begründe (Spalte 4). Versuchsbedingungen Primär- Sekundär- Begründung Ws/Sy/Zö April 09 12

Aufgabe 2.5-16: Die Experimente von Trebst, Tsujimoto und Arnon Die Wissenschaftler der Arbeitsgruppe um Daniel Arnon wollten herausfinden, welche Substanzen in Chloroplasten mithilfe der Energie des Sonnenlichts gebildet werden und damit die lichtunabhängige Reaktion ermöglichen. Weiterhin wollten sie klären, inwieweit der komplizierte Aufbau der Chloroplasten mit den zwei Membranhüllen, den Thylakoiden und dem Stroma, für die ablaufende Reaktion notwendig ist. Um zu untersuchen, in welchen Teilen der Chloroplasten die beiden Teile der Fotosynthese, die lichtabhängige und die lichtunabhängige Reaktion, stattfinden, isolierten sie Thylakoide und Stroma aus den Organellen. In zwei Versuchsansätzen variierten sie die Beleuchtung der Proben bei gleicher CO2- Zugabe. In zwei weiteren Ansätzen trennten sie nach der Licht bzw. Dunkelphase die Thylakoide durch Zentrifugation vom Stroma ab und gaben anschliessend CO2 zum Stroma hinzu.als CO2-Quelle wurde eine Lösung von Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) mit dem Isotop 14C verwendet, dessen radioaktive Strahlung eine direkte Möglichkeit zur Messung bot. Das radioaktive Kohlenstoffatom wurde während des Versuchs in die Fotosyntheseprodukte, wie z. B. Glukose, eingebaut. Nach chemischer Abtrennung der Produkte konnte die eingebaute Menge an radioaktivem Kohlenstoff gemessen werden. Im Einzelnen wurden die Versuche 1-4 mit Stroma und Thylakoiden durchgeführt. (Ergebnisse Grafik oben rechts) Ws/Sy/Zö April 09 13

Um den Bedarf an energiereichen Verbindungen zu untersuchen, wurden drei weitere Versuche (A, B und C) mit isoliertem Stroma durchgeführt: (Die Versuchsergebnisse von A, B und C sind lichtunabhängig.) Aufgaben a) Erkläre die Ergebnisse der Experimente. b) Belege mithilfe der Ergebnisse, wo im Chloroplasten die lichtabhängige und die lichtunabhängige Reaktion ablaufen. Aufgabe 2.5-17: Denkaufgabe Autoradiographie Radioaktive Strahlung schwärzt u. a. Filmmaterial. Radioaktive Substanzen kann man daher damit sichtbar machen. Man trennt z. B. ein Gemisch aus 14C-markierten Stoffen mit der Chromatographie auf und legt Filmmaterial auf das fertige Chromatogramm. Nach der Entwicklung zeigen sich die radioaktiven Substanzen durch geschwärzte Stellen. In der lichtunabhängigen Reaktion wird Glukose aus CO2 aufgebaut. Die Aufklärung der daran beteiligten Schritte leisteten vor allem CALVIN und seine Mitarbeiter. Sie verwendeten das radioaktive Isotop des Kohlenstoffs 14C und boten ihren Algen daraus hergestelltes Natriumhydrogencarbonat (NaH14CO3) an. Dieser Stoff kann CO2 abspalten. Die daraus gebildeten Fotosyntheseprodukte konnten dann durch Chromatographie und Autoradiographie identifiziert werden. Durch eine geschickte Anordnung (Abbildung rechts) war es möglich, die Algenzellen nach kurzer Versuchszeit abzutöten. Interpretiere folgende Autoradiogramme von Photosyntheseprodukten 5 Sekunden (links) und 120 Sekunden nach Zugabe von radioaktivem 14CO2. Ws/Sy/Zö April 09 14

Aufgabe 2.5-18: Aufgabe 2.5-19: Aufgabe 2.5-20: Aufgabe 2.5-21: Woher kommt der Sauerstoff, der von der Pflanze nach aussen abgegeben wird? Wozu werden ATP und NADPH benötigt? Was versteht man unter der Dunkelreaktion der Photosynthese? Reaktionsschema der Fotosynthese Ergänze das Reaktionsschema (ohne Mengenangaben!). Trage dazu Stoffe, Systemteile und folgende Teilprozesse ein: Primärreaktionen, Sekundärreaktionen, Elektronentransport, Lichtabsorption, Wasserspaltung, Wasserstoffübertragung, Fotophosphorylierung, Kohlenhydratsynthese. Ws/Sy/Zö April 09 15

Aufgabe 2.5-22: hast). Beschrifte die Abbildung (natürlich ohne Unterlagen, nachdem du diese studiert Aufgabe 2.5-23: hast). Beschrifte die Abbildung (natürlich ohne Unterlagen, nachdem du diese studiert Ws/Sy/Zö April 09 16

2.6 Zellatmung Aufgabe 2.6-1: Aufgabe 2.6-2: Aufgabe 2.6-3: Aufgabe 2.6-4: Aufgabe 2.6-5: Vergleiche den Bau von Mitochondrien und Plastiden. Nenne die Übereinstimmungen und die Unterschiede. Was ist das Ziel der Zellatmung? Welche Rolle spielt dabei das ATP? Zeichne einen Detailausschnitt (mit Phospholipiden) aus der Doppelmembran mit Intermembranraum. Weshalb können Mitochondrien als halbautonome Organellen bezeichnet werden? (Gib mehrere Gründe an.) Erkläre: a) Cristae b) Matrix c) Intermembranraum Aufgabe 2.6-6: Aufgabe 2.6-7: Aufgabe 2.6-8: Aufgabe 2.6-9: Aufgabe 2.6-10: Welche Aufgabe haben die Mitochondrien? Wo findet die Atmungskette statt? Wie entsteht der Protonengradient? (zwei Gründe!) Was ist die ATP-Synthase und was passiert dort? Was bedeutet Oxidation? Was bedeutet Reduktion? Aufgabe 2.6-11: NAD + + 2H + + 2e - NADH + H + Bei dieser Reaktion wird NAD+? Aufgabe 2.6-12: Aufgabe 2.6-13: Aufgabe 2.6-14: Aufgabe 2.6-15: in der Endoxidation wird NADH? Wo in der Zellatmung wird das meiste ATP gebildet und Wie? Welche zwei Cosubstrate kommen bei der Zellatmung vor? Wasserstoff bei der Zellatmung a) Wie viele Wasserstoff-Atome werden bei der Zellatmung insgesamt an Cosubstrate gebunden? b) Woher kommen diese Wasserstoff-Atome? Aufgabe 2.6-16: ATP-Gewinnung a) Wie viele Moleküle ATP entstehen pro Molekül FADH2? b) Wie viel ATP entsteht pro Molekül NADH? Aufgabe 2.6-17: Wirkungsgrad der Zellatmung a) Was bedeutet Wirkungsgrad? b) Wie hoch ist der Wirkungsgrad der Zellatmung? c) Was passiert mit der restlichen Energie? Aufgabe 2.6-18: Wieso kann man sagen, der Citratzyklus ist die Drehscheibe des Stoffwechsels? Ws/Sy/Zö April 09 17

Aufgabe 2.6-19: Beschrifte die Abbildung (natürlich ohne Unterlagen, nachdem du diese studiert hast). Aufgabe 2.6-20: Beschrifte die Abbildung (natürlich ohne Unterlagen, nachdem du diese studiert hast). Ws/Sy/Zö April 09 18

Aufgabe 2.6-21: Befunde zum Ort der Zellatmung Mitochondrien spielen bei der Zellatmung eine wichtige Rolle. Sind aber allein diese Organellen an der Zellatmung beteiligt oder spielen andere Zellbestandteile auch eine Rolle? Versuch 1: Zerkleinert man Leberzellen in der Art, dass die Organellen intakt bleiben, erhält man eine homogene Suspension. Aus dieser können die verschiedenen Zellbestandteile isoliert werden. Sie dienen als Grundlage für verschiedene Probelösungen. Die Probelösungen werden in ein offenes Becherglas gegeben. Dazu wird Glukoselösung gegeben. Der Sauerstoffgehalt der Lösung wird gemessen. Aufgabe: Deute die Ergebnisse der Versuche in der rechten Abbildung und formuliere möglichst verschiedene Hypothesen zum Ablauf der Zellatmung. Ws/Sy/Zö April 09 19

Versuch 2: (Beevers und Mitarbeiter) a) Eine wässrige Probelösung enthält mit 14C markierte Glukose sowie isolierte, gereinigte Mitochondrien. Nach 10 min Inkubationszeit wird diese Lösung in ein Zentrifugenröhrchen pipettiert, das eine konzentrierte Salzlösung und darüber in einer gesonderten Phase Siliconöl enthält (Siliconöl mischt sich nicht mit wässrigen Lösungen und löst auch keine Glukose). Dieses Röhrchen mit den drei Phasen wird nun so lange zentrifugiert, bis sich die Mitochondrien in der unteren Salzlösung befinden. Anschliessend wird die Radioaktivität der drei Phasen gemessen. b) Statt der Mitochondrien werden nun ganze, intakte Zellen verwendet. c) Der Versuchsaufbau entspricht dem von Experiment 2a. Die Probelösung enthält hier jedoch Cytoplasma, Mitochondrien sowie mit 14C markierte Glukose. Zwei Minuten nach Ansatz dieser Suspension (Inkubationszeit) wird sie auf das Siliconöl pipettiert und anschliessend so zentrifugiert, dass nur die Mitochondrien in die untere Salzlösung gelangen. Aufgaben: a) Deute die Ergebnisse! b) Welche Hypothese zum Ablauf der Zellatmung scheidet durch diese Experimente aus? Aufgabe 2.6-22: Stoffwechselwege im Überblick Vervollständige die unten stehende Grafik. a) Finde zunächst die passenden Bezeichnungen für die durch Linien abgetrennten Stoffwechselabschnitte. b) Trage in die eckigen Kästchen die Namen der Zwischenprodukte ein, die an die jeweilige Stelle gehören. In die runden Felder gehören die Bezeichnungen für Produkte, die an den jeweiligen Stellen frei werden. c) Schreibe sowohl neben die Zwischen- als auch neben die Endprodukte Zahlen, mit denen du angibst, wie viele Moleküle jeweils entstehen. Ws/Sy/Zö April 09 20

d) Die nach rechts zeigenden Pfeile sollen den Nettoenergiegewinn angeben. Trage entsprechende Zahlen ein. e) Kennzeichne die in verschiedenen Zellbereichen ablaufenden Stoffwechselschritte mit unterschiedlichen Farben und ordnen Sie diese den Zellbereichen zu. Ws/Sy/Zö April 09 21

2.7 Gärung Aufgabe 2.7-1: Alkoholische Gärung a) Wie kann man Alkohol ganz einfach selber herstellen? Worauf muss man achten. b) Erkläre genau, was dabei in den Gefässen geschieht. Aufgabe 2.7-2: Energiegewinnung heterotropher Lebewesen ohne Sauerstoff a) Benenne in der Abbildung die Prozesse A, B und C sowie das Stoffwechselprodukt b. b) Erläutere die Bedeutung der am Prozess beteiligten Substanzen 1 bis 3. c) Benenne Beispiele für die Organismen, in denen die Prozesse A, B und C ablaufen. d) Welche Bedeutung haben die Vorgänge B und C für den Vorgang A? Ws/Sy/Zö April 09 22