1. Tutorium AMB/OBOE 27.10.05 1. Teil Botanik 1) Was ist eine Zelle? - Einfachste lebensfähige Materieansammlung - Grundlegende Struktur- und Funktionseinheit - Zellen leben im Verbund/Verband 2) Welche Organellen gibt es in der pflanzlichen Zelle? - Nukelus, Neukleolus, Ribosomen, Endoplasmatisches Reticulum (ER), Golgi- Apparat, Dictyosom, Mitochondiren, Vakuole, Plastide, Mikrotubulli, Centriole, Cytoskelett, Zellwand, Mittellamelle, Tonoplast, Cytoplasma 3) Welche Funktionen haben sie? - Nukelus: Zellkern mit Doppelmembran (innen: ER, außen: kann Ribosomen tragen), Chromosomen (auch m-rna und t-rna), Proteine und Kernporen - Neukleolus: Kernkörperchen beinhalten r-rna, hochrepetitiven DNA-Abschnitt und ribosonalen Proteinen - Ribosomen: bauen Proteinmoleküle in einer Zelle, bestehen aus einer großen und einer kleinen Untereinheit (nur während der Translation verbunden), werden im Nukeolus produziert - Mitochondrien: Energiekraftwerke der Zelle, eigene DNA, Doppelmembran, ATP-Kreislauf (Synthese) 1. Röhrenförmige Mitochondrien (Tubulli-Typ) 2. Faltenförmige Mitochondrien (Cristae-Typ) 3. Säckchenförmige Mitochondrien (Sacculi-Typ) - Vakuole: enthält den Zellsaft, ist von einer Biomembran umgeben (Tonoplast), ist für den Innendruck (Turgor) der Zelle verantwortlich - Golgi-Apparat: stellt viele Zellprodukte fertig, sortiert sie und liefert sie an ihren Bestimmungsort, besteht aus Stapeln getrennter Hohlräume, nimmt auf der cis-seite Proteine in Transportvesikeln auf und gibt sie auf der trans-seite in Transportvesikeln wieder ab (Transportsystem!!!) 1
- Dictyosom: Transportvesikel, die von der trans-seite des Golgi-Apparats abgeschnitten werden - Plastide: Doppelmembran, haben eigenes Genom, können sich in verschiedene Richtungen entwickeln, aus einer Form können die anderen sich entwickeln und umgekehrt (Bsp. Aus Leukoplast wird Chromoplast, wird Chloroplast und wieder Leukoplast) 1. Leukoplasten: kein Pigment, keine Thylakoide, aus ungeordneten Bläschen und Röhrchen a) Amyloplast: Stärkeproduktion und -speicherung b) Protienoplast: Speicherung von Eiweiß c) Elaioplast: Fettspeicherung 2. Chromoplasten: keine Thylakoide, sind durch die Einlagerung von Farbstoffen für die Färbung der Pflanzenteile verantwortlich, 3. Chloroplasten: für Photosynthese zuständig, Thylakoide - Endoplasmatisches Reticulum (ER): netzartiges, flaches System von Membranen, das viele Kanäle und Hohlräume miteinander verbinden, Verbindung zur Kernmembran stellt Membran her und erfüllt andere biosynthetische Funktionen 1. raues (mit Ribosomen): dort findet Proteinsynthese statt 2. glattes (ohne Ribosomen): Membranvorrat der Zelle - Zellwand: Multi-Netzwerk-Gel aus Cellulose, 4 Schichten, schützt Pflanzenzelle, gibt feste Form und verhindert übermässige Wasseraufnahme 1. Mittellamelle: äußerste Schicht der Zelle, dünne Schicht Polysaccharide und Pektinen Ca 2+, Mg 2+ ), hält Zellen zusammen (ist aber Trennschicht zwischen Zelle a und Zelle b) 2. Primärwand: bietet jungen Zellen Schutz, setzt dem druck des Zellinhaltes einen elastischen Widerstand entgegen, Erkennungs- und Rezeptorenfunktion 3. Sekundärwand: aus 3 Schichten aufgebaut (Fibrillen!), Tragende Grundgerüst der Zelle, bildet sich nach Abschluss der Zellvergrößerung aus Cellulose, Schutz und Stütze 4. Tertiärwand: deckt Zellwand nach innen ab, warzige Oberfläche (Pektine, Hemicellulose) 2
- - Cytoskelett: dient als Stützstruktur und wirken an den Bewegungen der Zelle mit Mikrotubulli: Fasertyp des Cytoskeletts, findet man im Cytoplasma, sind gerade hohle Stäbchen, geben der Zelle Form und Stütze, dienen auch als Schiene für Organellen (welche mit Motorproteinen ausgestattet sind) Centriole: im Centrosom gibt es ein Paar von Centriolen, welche jeweils aus 9 ringförmig angeordneten Mikrotubulli-3er Gruppen bestehen Cytoplasma: granulär erscheinende Grundsubstanz der Zelle, Ort der Glycolyse, Synthese von kernkodierten Proteinen, Speicherlipiden, Nuleotiden, Saccharosen und Sekundärstoffen 4) Wie ist die Biomembran aufgebaut? ( Flüssig-Mosaik-Modell ) - Proteine zwischen den Lipiden zum aktiven und passiven Transport und zur Diffusion 1. aktiver Transport unter ATP-Verbrauch durch Transportproteine, welche als Pumpe entgegen dem Konzentrationsgefäle durch die Membran fungieren (Kalium-Natrium-Pumpe!) 2. passiver Transport in Richtung des Konzentrationsgefälles a) Diffusion (Bsp. Osmose, Wasser) b) Erleichterte Diffusion durch Tunnel- und Carrierproteine Liposome: Anordnung in der Zelle Micelle: Anordnung im Wasser Bilayer Sheet: Stadardbiomembran Bau von Phosphorlipiden Kopf: Hydrophiler (lipophober) Teil aus einem Phosphorsäureester Schwanz: Lipophiler (hydrophober) Teil besteht aus Fettsäuren mit je 14-24 CAtomen 3
5) Was unterscheidet eine pflanzliche von einer tierischen Zelle? - Pflanzlich: Dictyosom, Zellwand mit Plasmodesmen, Vakuole, Plastide und Plasten - Tierisch: Lysosom, Mikrovilli (Ausbildungen zur Oberflächenvergrößerung), Centrosom enthält 2 Centriolen, Flagelle pflanzliche Zellen haben Zellwände haben Chloroplasten und andere Plastiden haben Vakuolen in pflanzlichen Geweben stehen die Zellwände benachbarter Zellen durch eine Mittellamelle in Kontakt (Tüpfel) die einzelnen Zellen sind teilweise über Plasmodesmen miteinander verbunden tierische Zellen haben keine Chloroplasten oder andere Plastiden haben nur in Ausnahmefällen Vakuolen in tierischen Geweben stehen die Zellmembranen benachbarter Zellen über eine Extrazelluläre Matrix in Kontakt die einzelnen Zellen sind über Desmosomen und verschiedene andere Strukturen ("Celljunctions") miteinander verbunden besitzen Lysosomen, die in vielen Fällen die Aufgaben der lytischen Vakuolen übernehmen Pflanzliche Zelle Tierische Zelle 4
6) Aus welchen Hauptteilen besteht eine Pflanze? - Bei Kormophyten (höhere Pflanzen): Wurzel, Sproßachse, Blatt 7) Welche Unterschiede bestehen zwischen Angiospermen und Gymnospermen? - Angiospermen: Bedecktsamer, höher entwickelt als Gymnospermen, ursprünglich zwittrig, mit Perianth, doppelte Befruchtung, Bsp. Apfel - Gymnospermen: Nacktsamer, Samenanlagen stets atrop, Blüten immer eingeschlechtlich ohne Blütenhülle, nur ein Integument, Bsp. Ginkobaum 8) Was besagt die Endosymbiontentheorie? - Sie besagt, dass die eucaryontische Zelle aus einem Verbund von procaryontischen Zellen entstanden sein könnte. Demnach hat eine größerer Procaryont kleinere Procaryonten (Vorgänger der Mitochondrien bzw. Plastiden) aufgenommen, es bildete sich eine Symbiose (Endosymbiose), und hieraus entwickelte sich die erste eucaryontische Zelle. - Belege: 1. die eigene DNA der Mitochondrien bzw. Plastiden ähnelt der ringchromosonalen DNA der Procaryonten 2. die innere Membran ähnelt vom Aufbau dem der Prokaryonten 3. die biochemische Auswirkung von Stoffen entspricht eher der bei rezenten Prokaryonten als der des Cytoplasmas von Eukaryonten 5
2. Teil Zoologie 1) Was sind die Merkmale alles Lebendigen? - Energieverbrauch - Atmung - Wachstum - Jede biologiesche Organisationsebene weist emergente Eigenshcaften auf - Zellen sind Basiseinheiten der Struktur und Funktion eines Lebewesens - Die Kontinuität des Lebens beruht auf vererbbare Information in Form von DNA - Struktur und Funktion sind auf biologischen Organisationsebenen miteinander gekoppelt - Organismen sind offene Systeme, die kontinuierlich mit ihrer Umwelt in Wechselwirkung stehen - Regulationsmechanismen sorgen in lebenden Systemen für ein dynamisches Gleichgewicht 2) Was sind die wichtigsten Unterschiede zwischen Prokaryonten und Eukaryonten? prokaryotische Zelle sind die Zellen von Bakterien (Bacteria und Archaea) besitzen keinen Zellkern, die DNA liegt als in sich geschlossenes Molekül (als Bakterienchromosom oder Plasmid) frei im Cytoplasma vor besitzen keine membranumgebenen Zellorganellen besitzen kein Cytoskelett es gibt nur eingeschränkt die Fähigkeit zur Differenzierung (siehe Sporulation, Myxobakterien) eukaryotische Zelle sind tierische und pflanzliche Zellen sowie Pilze und Protisten, also sowohl Einzeller als auch Mehrzeller besitzen einen Zellkern, der die DNA enthält besitzen neben dem Zellkern weitere Zellorganellen wie Mitochondrien, Plastiden (nur Pflanzen), ER, Golgi-Apparat und Vesikel, Peroxisomen, Lysosomen (nur Tiere), Vakuolen (nur Pflanzen) besitzen ein Cytoskelett Zellen von Mehrzellern haben die Fähigkeit zur Differenzierung 6
Organisation einer typischen eukaryotischen Tierzelle. 1. Nukleolus. 2. Nukleus. 3. Ribosomen. 4. Vesikel. 5. Raues ER. 6. Golgi-Apparat. 7. Mikrotubuli. 8. Glattes ER. 9. Mitochondrien. 10. Lysosom. 11. Zytoplasma. 12. Microbody. 13. Zentriolen 3) Wie wird eine Zelle gestützt? (Cytoskelett) Cytoskelett: dient als Stützstruktur und wirken an den Bewegungen der Zelle mit Mikrotubulli: Fasertyp des Cytoskeletts, findet man im Cytoplasma, sind gerade hohle Stäbchen, geben der Zelle Form und Stütze, dienen auch als Schiene für Organellen (welche mit Motorproteinen ausgestattet sind) Centriole: im Centrosom gibt es ein Paar von Centriolen, welche jeweils aus 9 ringförmig angeordneten Mikrotubulli-3er Gruppen bestehen 7
3. Teil Zusatz 1) Osmose Osmose nennt man den Vorgang, wenn dabei das Lösungsmittel selbst von einer Seite der Membran zur anderen wandert, weil die Poren der Membran für den gelösten Stoff zu klein sind. Er kann sie nicht passieren, also kann nur ein Konzentrationsausgleich stattfinden, wenn das Lösungsmittel selbst vom Ort der niederen zum Ort der höheren Konzentration wandert. Die Kraft, mit der dieser Konzentrationsausgleich stattfindet erzeugt einen Druck, der auch als der»osmotische Druck«bekannt ist 2) Plasmolyse und Deplasmolyse 8
3) Radiärsymmetrie und Bilateralsymmetrie 4) Stammbäume - Modifiziertes 5 Reiche System nach Kremer 1990 Angaben ohne Gewähr von Stefan Kaltenbach und Elaine Rabener 9