Eukaryotische Zelle und dreren Organellen PDF

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Die benötigen Informationen über
Eukaryotische Zelle
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Die benötigen Informationen über Eukaryotische Zelle Unsere natürliche Welt nutzt auch das Prinzip der Formfolgefunktion, besonders in der Zellbiologie, und dies wird deutlich, wenn wir eukaryotische Zellen erforschen (Abbildung). Im Gegensatz zu prokaryotischen Zellen haben eukaryotische Zellen: 1) einen membrangebundenen Kern; 2) zahlreiche membrangebundene Organellen wie das endoplasmatische Retikulum, Golgi-Apparat, Chloroplasten, Mitochondrien und andere; und 3) mehrere, stäbchenförmige Chromosomen. Da der Kern einer eukaryotischen Zelle von einer Membran umgeben ist, wird oft von einem "echten Kern" gesprochen. Das Wort "Organelle" bedeutet "kleines Organ", und Organellen haben, wie bereits erwähnt, ebenso wie die Organe spezialisierte zelluläre Funktionen Ihres Körpers .haben spezialisierte Funktionen

An dieser Stelle sollte Ihnen klar sein, dass eukaryotische Zellen eine komplexere Struktur als prokaryotische Zellen haben. Organellen ermöglichen es, verschiedene Funktionen in verschiedenen Bereichen der Zelle zu unterteilen. Bevor wir uns den Organellen zuwenden, untersuchen wir zunächst zwei wichtige

Bestandteile der Zelle: die Plasmamembran und .das Zytoplasma

Die Plasmamembran Wie Prokaryoten haben eukaryotische Zellen eine Plasmamembran (Abbildung), eine PhospholipidDoppelschicht mit eingebetteten Proteinen, die den inneren Inhalt der Zelle von ihrer Umgebung trennt. Ein Phospholipid ist ein Lipidmolekül mit zwei Fettsäureketten und einer phosphathaltigen Gruppe. Die Plasmamembran steuert den Durchgang von organischen Molekülen, Ionen, Wasser und Sauerstoff in die Zelle hinein und aus dieser heraus. Abfälle (wie Kohlendioxid und Ammoniak) verlassen ebenfalls die Zelle, indem sie die .Plasmamembran passieren Die Plasmamembranen von Zellen, die auf Absorption spezialisiert sind, werden in fingerähnliche Projektionen gefaltet, die Mikrovilli genannt werden (Singular = Microvillus); ( Zahl). Solche Zellen finden sich typischerweise im Dünndarm, dem Organ, das Nährstoffe aus verdauten Nahrungsmitteln aufnimmt. Dies ist ein ausgezeichnetes Beispiel für die Formfolgebefunktion. Menschen mit Zöliakie haben eine Immunantwort auf Gluten, das ein Protein in Weizen, Gerste und Roggen ist. Die Immunantwort schädigt Mikrovilli und somit können betroffene Individuen keine Nährstoffe aufnehmen. Dies führt zu Unterernährung, Krämpfen und Durchfall. Patienten mit Zöliakie müssen eine glutenfreie Diät einhalten.

Das Zytoplasma Das Zytoplasma ist die gesamte Region einer Zelle

zwischen der Plasmamembran und der Kernhülle (eine Struktur, die kurz diskutiert wird). Es besteht aus Organellen, die im gelartigen Cytosol, dem Zytoskelett und verschiedenen Chemikalien suspendiert sind (Abbildung). Obwohl das Zytoplasma aus 70 bis 80 Prozent Wasser besteht, hat es eine halbfeste Konsistenz, die von den darin enthaltenen Proteinen stammt. Proteine sind jedoch nicht die einzigen organischen Moleküle im Zytoplasma. Glukose und andere einfache Zucker, Polysaccharide, Aminosäuren, Nukleinsäuren, Fettsäuren und Derivate von Glycerin finden sich auch dort. Ionen von Natrium, Kalium, Kalzium und vielen anderen Elementen sind ebenfalls im Cytoplasma gelöst. Viele Stoffwechselreaktionen, einschließlich der Proteinsynthese, finden im Zytoplasma statt.

Der Kern Typischerweise ist der Zellkern das prominenteste Organell in einer Zelle (Abbildung). Der Kern (plural = Kerne) beherbergt die DNA der Zelle und steuert die Synthese von Ribosomen und Proteinen. Der nukleare Umschlag Die Kernhülle ist eine Doppelmembranstruktur, die den äußersten Teil des Kerns bildet (Abbildung). Sowohl die innere als auch die äußere Membran der Kernhülle sind Phospholipid-Doppelschichten. Die Kernhülle ist mit Poren unterbrochen, die den Durchgang von Ionen, Molekülen und RNA zwischen Nukleoplasma und Zytoplasma steuern. Das Nukleoplasma ist die halbfeste Flüssigkeit im Kern, wo wir das Chromatin und den Nukleolus finden.

Chromatin und Chromosomen Um Chromatin zu verstehen, ist es hilfreich zuerst Chromosomen zu betrachten. Chromosomen sind Strukturen im Kern, die aus Erbgut, der DNA, bestehen. Sie erinnern sich vielleicht, dass in Prokaryoten die DNA in einem einzigen zirkulären Chromosom organisiert ist. In Eukaryoten sind Chromosomen lineare Strukturen. Jede eukaryotische Spezies hat eine spezifische Anzahl von Chromosomen in den Kernen ihrer Körperzellen. Zum Beispiel ist beim Menschen die Chromosomenzahl 46, bei Fruchtfliegen dagegen acht. Chromosomen sind nur dann sichtbar und voneinander unterscheidbar, wenn die Zelle bereit ist, sich zu teilen. Wenn sich die Zelle in den Wachstums- und Erhaltungsphasen ihres Lebenszyklus befindet, sind Proteine an Chromosomen gebunden, und sie ähneln einem abgewickelten, durcheinandergewürfelten Haufen von Fäden. Diese abgewickelten Protein-Chromosom-Komplexe werden Chromatin genannt (Abbildung); Chromatin beschreibt das Material, das die Chromosomen sowohl kondensiert als auch dekondensiert.

Ribosomen Ribosomen sind die zellulären Strukturen, die für die Proteinsynthese verantwortlich sind. Elektronenmikroskopisch gesehen entstehen Ribosomen entweder als Cluster (Polyribosomen) oder einzelne kleine Punkte, die frei im Zytoplasma schwimmen. Sie können an der cytoplasmatischen Seite der Plasmamembran oder der zytoplasmatischen Seite des endoplasmatischen Retikulums und der äußeren Membran der Kernhülle angebracht sein (Abbildung). Die Elektronenmikroskopie hat uns gezeigt, dass Ribosomen, die große Komplexe von Protein und RNA sind, aus zwei

Untereinheiten bestehen, die passend als groß und klein bezeichnet werden (Abbildung). Ribosomen erhalten ihre "Ordnungen" für die Proteinsynthese vom Kern, wo die DNA in Boten-RNA (mRNA) transkribiert wird. Die mRNA wandert zu den Ribosomen, die den Code, der durch die Sequenz der stickstoffhaltigen Basen in der mRNA bereitgestellt wird, in eine spezifische Reihenfolge von Aminosäuren in einem Protein übersetzen.

Mitochondrien Mitochondrien (Singular = Mitochondrium) werden oft als "Kraftwerke" oder "Energiefabriken" einer Zelle bezeichnet, weil sie für die Herstellung von Adenosintriphosphat (ATP) verantwortlich sind, dem wichtigsten energietragenden Molekül der Zelle. ATP repräsentiert die kurzzeitig gespeicherte Energie der Zelle. Zellatmung ist der Prozess der Herstellung von ATP unter Verwendung der chemischen Energie, die in Glukose und anderen Nährstoffen gefunden wird. In den Mitochondrien nutzt dieser Prozess Sauerstoff und produziert Kohlendioxid als Abfallprodukt. Tatsächlich stammt das Kohlendioxid, das Sie mit jedem Atemzug ausatmen, aus den Zellreaktionen, die Kohlendioxid als Nebenprodukt produzieren. In Anlehnung an unser Thema Form-Following-Funktion ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass Muskelzellen eine sehr hohe Konzentration an Mitochondrien haben, die ATP produzieren. Deine Muskelzellen brauchen viel Energie, um deinen Körper in Bewegung zu halten. Wenn Ihre Zellen nicht genug Sauerstoff bekommen, machen sie nicht viel ATP. Stattdessen wird die geringe Menge an ATP, die sie in Abwesenheit von Sauerstoff herstellen, von der Produktion von Milchsäure begleitet. Mitochondrien sind oval geformte Doppelmembranorganellen (Abbildung), die ihre eigenen

Ribosomen und DNA haben. Jede Membran ist eine Phospholipid-Doppelschicht, in die Proteine eingebettet sind. Die innere Schicht hat Falten, die Cristae genannt werden. Der Bereich, der von den Falten umgeben ist, wird als mitochondriale Matrix bezeichnet. Die Cristae und die Matrix spielen bei der Zellatmung eine unterschiedliche Rolle.

Peroxisomen Peroxisomen sind kleine, runde Organellen, die von einzelnen Membranen umgeben sind. Sie führen Oxidationsreaktionen durch, die Fettsäuren und Aminosäuren abbauen. Sie entgiften auch viele Gifte, die in den Körper gelangen können. (Viele dieser Oxidationsreaktionen setzen Wasserstoffperoxid, H2O2, frei, das Zellen schädigen würde; wenn diese Reaktionen jedoch auf Peroxisomen beschränkt sind, bauen Enzyme das H2O2 sicher in Sauerstoff und Wasser auf.) Zum Beispiel wird Alkohol durch Peroxisomen in Leberzellen. Glyoxysomen, die in Pflanzen spezialisierte Peroxisomen sind, sind verantwortlich für die Umwandlung von gespeicherten Fetten in Zucker.

Vesikel und Vakuolen Vesikel und Vakuolen sind membrangebundene Beutel, die bei Lagerung und Transport funktionieren. Abgesehen von der Tatsache, dass Vakuolen etwas größer als Vesikel sind, gibt es eine sehr feine Unterscheidung zwischen ihnen: Die Membranen von Vesikeln können entweder mit der Plasmamembran oder anderen Membransystemen innerhalb der Zelle verschmelzen. Außerdem bauen einige Mittel wie Enzyme in Pflanzenvakuolen Makromoleküle ab. Die Membran einer Vakuole verschmilzt nicht mit den Membranen anderer zellulärer

Komponenten.

Tierische Zellen gegen Pflanzenzellen An diesem Punkt wissen Sie, dass jede eukaryotische Zelle eine Plasmamembran, ein Zytoplasma, einen Kern, Ribosomen, Mitochondrien, Peroxisomen und in einigen Fällen Vakuolen aufweist, aber es gibt einige markante Unterschiede zwischen Tier- und Pflanzenzellen. Während sowohl Tier- als auch Pflanzenzellen Mikrotubuli organisierende Zentren (MTOCs) haben, haben Tierzellen auch Zentriolen, die mit dem MTOC assoziiert sind: ein Komplex, der das Zentrosom genannt wird. Tierzellen haben jeweils ein Zentrosom und Lysosomen, Pflanzenzellen dagegen nicht. Pflanzenzellen haben eine Zellwand, Chloroplasten und andere spezialisierte Plastiden und eine große zentrale Vakuole, während Tierzellen dies nicht tun.

Das Zentrosom Das Zentrosom ist ein Mikrotubuli organisierendes Zentrum in der Nähe der Kerne von Tierzellen. Es enthält ein Paar Zentriolen, zwei Strukturen, die senkrecht zueinander liegen. Jede Zentriole ist ein Zylinder aus neun Tripletts von Mikrotubuli. Das Zentrosom (die Organelle, aus der alle Mikrotubuli stammen) repliziert sich selbst, bevor sich eine Zelle teilt, und die Zentriolen scheinen eine gewisse Rolle beim Ziehen der duplizierten Chromosomen an entgegengesetzten Enden der sich teilenden Zelle zu spielen. Die genaue Funktion der Zentriolen bei der

Zellteilung ist jedoch nicht klar, da Zellen, bei denen das Zentrosom entfernt wurde, sich noch teilen können, und Pflanzenzellen, denen Zentrosomen fehlen, können zellteilend sein.

Lysosomen Tierische Zellen haben einen anderen Satz von Organellen, die in Pflanzenzellen nicht zu finden sind: Lysosomen. Die Lysosomen sind die "Müllentsorgung" der Zelle. In Pflanzenzellen finden die Verdauungsprozesse in Vakuolen statt. Enzyme innerhalb der Lysosomen unterstützen den Abbau von Proteinen, Polysacchariden, Lipiden, Nukleinsäuren und sogar abgenutzten Organellen. Diese Enzyme sind bei einem viel niedrigeren pH als dem Zytoplasma aktiv. Daher ist der pH-Wert innerhalb der Lysosomen saurer als der pH-Wert des Zytoplasmas. Viele Reaktionen, die im Cytoplasma stattfinden, könnten bei einem niedrigen pH-Wert nicht auftreten, so dass wiederum der Vorteil der Kompartimentierung der eukaryotischen Zelle in Organellen offensichtlich ist.

Die Zellwand Wenn Sie FigureB, das Diagramm einer Pflanzenzelle, betrachten, werden Sie eine Struktur außerhalb der Plasmamembran sehen, die Zellwand genannt wird. Die Zellwand ist eine starre Hülle, die die Zelle schützt, strukturelle Unterstützung bietet und der Zelle Form verleiht. Pilz- und Protistanzellen haben auch Zellwände. Während der Hauptbestandteil der prokaryotischen Zellwände Peptidoglykan ist, ist das wichtigste organische Molekül in der Pflanzenzellwand Cellulose (Abbildung), ein Polysaccharid aus Glucose-Einheiten. Haben Sie

jemals bemerkt, dass wenn Sie in ein rohes Gemüse wie Sellerie beißen, es knirscht? Denn mit den Zähnen reißt man die starren Zellwände der Selleriezellen auf.

Chloroplasten Wie die Mitochondrien haben Chloroplasten ihre eigene DNA und Ribosomen, aber Chloroplasten haben eine ganz andere Funktion. Chloroplasten sind Pflanzenzellorganellen, die Photosynthese betreiben. Photosynthese ist die Reihe von Reaktionen, die Kohlendioxid, Wasser und Lichtenergie verwenden, um Glukose und Sauerstoff herzustellen. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zwischen Pflanzen und Tieren; Pflanzen (Autotrophe) sind in der Lage, ihre eigene Nahrung wie Zucker herzustellen, während Tiere (Heterotrophe) ihre Nahrung aufnehmen müssen. Wie die Mitochondrien haben Chloroplasten äußere und innere Membranen, aber innerhalb des Raumes, der von der inneren Membran eines Chloroplasten umgeben ist, befindet sich ein Satz miteinander verbundener und übereinander gestapelter flüssigkeitsgefüllter Membransäcke, die Thylakoide genannt werden (Abbildung). Jeder Stapel von Thylakoiden wird als Granum (Plural = Grana) bezeichnet. Die von der inneren Membran umschlossene Flüssigkeit, die das Grana umgibt, wird Stroma genannt....