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Biologie Grundlagen Zelle, Formelsammlungen von Biologie

Biologie

Beinhaltet : - Basiskonzepte - Aufbau der Zelle - Makromoleküle - Zell-/Biommembran - Membranfluss - Endo-/ Exocytose - Osmose und Diffusion - Aktiver und passiver Membrantransport - Glossar

Art: Formelsammlungen

2022/2023

Zum Verkauf seit 11.06.2024

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Basiskonzepte
1) Struktur und Funktion
• bestimmte Strukturen sind auch in verschied. Tieren, Pflanzen… immer gleich für Funktion spezialisiert
Stachel (Rose, Igel) Abwehr
• Zsmhang auf morphologischer Ebene (äußeres) und molekularer Ebene
DNA (Basenpaarung), Enzyme, Spezifität von Enzymen, Schlüssel-Schloss-Prinzip, Oberflächenvergrößerung, Sonnen-/
Schattenblatt
2) Kompartimientierung
• Aufteilung in verschiedene Reaktionsräume (Kompartimente)
Magensaft: im Magen irgendwo anders im Körper
• in verschied. Kompartimenten finden verschiedene Prozesse gleichzeitig statt
Aufbau von der eukaryotischen Zelle (Zellkern), Stofftransport durch Physik, Ruhe und Aktionspotenzial in
Nervenzelle, Organe
3) Stoff und Energieumwandlung
• alle Stoffwechselprozesse
• Nahrung zersetzt Energiegewinnung Umwandlung in eigene Strukturen (Energie ) Gewebe, Muskeln
Photosynthese, Zellatmung, Redoxreaktion (ATP-Gewinnung), Stickstoffkreislauf, Kohlenstoffkreislauf
4) Steuerung und Regelung
• steuern/regulieren Stoffwechsel-/Reaktionsprozesse um bestmöglich abzulaufen (abiotische (Wetter)/biotische
(Fressfeinde) Faktoren)
• innerhalb eines Organismus (Fieber) oder zwischen mehreren Organismen
Regulation durch abiotische Umweltfaktoren (Temperatur), biotische Faktoren (Konkurrenz) Parasitismus, Regulation
der Enzymaktivität, Steuerung/Regelung von K / Na- Konzentration bei Aktionspotenzial
5) Information und Kommunikation
• Kommunikation durch Laute, Verhalten, Farbe
• Nervenzellen nehmen Reize war + wandeln um Weiterleitung einer Information (Gefahr, Futterquelle)
Neurobiologie (Signaltransduktion), Synapsen, Neurotransmitter, Sprache, Färbung, Geruch, Hormone, Immunsystem
Wahrnehmung und Bekämpfung von Erregern)
6) Reproduktion
• Fortbestehen einer Art zu sichern Fortpflanzung
• Einzeller= asexuell teilen sich (durch Mitose)
andere Lebewesen= sexuell vermischen Erbgut (Meiose)
Zellteilung von Einzellern, Zellkulturen von Mikroorganismen, Bestäubung (Pflanzen), Meiose, Sex
7) Angepasstheit und Variabilität
• auf bestimmten Umständen angepasst ökologische Nische
Schattenpflanzen, Vogelschnabel
• Optimierung über Generation (survival of the fittest)
Artbildung (allopathisch, sympathisch), Anpassung an Fressfeinde, Schutz oder Tarnung, Evolutionstheorie
8) Evolution
• Weiterentwicklung Veränderung äußere Umstände
Homologie und Analogie, Stammbäume, Entstehung des Menschen
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Basiskonzepte

  1. Struktur und Funktion
  • bestimmte Strukturen sind auch in verschied. Tieren, Pflanzen… immer gleich für Funktion spezialisiert Stachel (Rose, Igel) Abwehr
  • Zsmhang auf morphologischer Ebene (äußeres) und molekularer Ebene DNA (Basenpaarung), Enzyme, Spezifität von Enzymen, Schlüssel-Schloss-Prinzip, Oberflächenvergrößerung, Sonnen-/ Schattenblatt
  1. Kompartimientierung
  • Aufteilung in verschiedene Reaktionsräume (Kompartimente) Magensaft: im Magen irgendwo anders im Körper
  • in verschied. Kompartimenten finden verschiedene Prozesse gleichzeitig statt Aufbau von der eukaryotischen Zelle (Zellkern), Stofftransport durch Physik, Ruhe und Aktionspotenzial in Nervenzelle, Organe
  1. Stoff und Energieumwandlung
  • alle Stoffwechselprozesse
  • Nahrung zersetzt Energiegewinnung Umwandlung in eigene Strukturen (Energie ) Gewebe, Muskeln Photosynthese, Zellatmung, Redoxreaktion (ATP-Gewinnung), Stickstoffkreislauf, Kohlenstoffkreislauf
  1. Steuerung und Regelung
  • steuern/regulieren Stoffwechsel-/Reaktionsprozesse um bestmöglich abzulaufen (abiotische (Wetter)/biotische (Fressfeinde) Faktoren)
  • innerhalb eines Organismus (Fieber) oder zwischen mehreren Organismen Regulation durch abiotische Umweltfaktoren (Temperatur), biotische Faktoren (Konkurrenz) Parasitismus, Regulation der Enzymaktivität, Steuerung/Regelung von K / Na- Konzentration bei Aktionspotenzial
  1. Information und Kommunikation
  • Kommunikation durch Laute, Verhalten, Farbe
  • Nervenzellen nehmen Reize war + wandeln um Weiterleitung einer Information (Gefahr, Futterquelle) Neurobiologie (Signaltransduktion), Synapsen, Neurotransmitter, Sprache, Färbung, Geruch, Hormone, Immunsystem Wahrnehmung und Bekämpfung von Erregern)
  1. Reproduktion
  • Fortbestehen einer Art zu sichern Fortpflanzung
  • Einzeller= asexuell teilen sich (durch Mitose) andere Lebewesen= sexuell vermischen Erbgut (Meiose) Zellteilung von Einzellern, Zellkulturen von Mikroorganismen, Bestäubung (Pflanzen), Meiose, Sex
  1. Angepasstheit und Variabilität
  • auf bestimmten Umständen angepasst ökologische Nische Schattenpflanzen, Vogelschnabel
  • Optimierung über Generation (survival of the fittest) Artbildung (allopathisch, sympathisch), Anpassung an Fressfeinde, Schutz oder Tarnung, Evolutionstheorie
  1. Evolution
  • Weiterentwicklung Veränderung äußere Umstände Homologie und Analogie, Stammbäume, Entstehung des Menschen -

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Zelle Zellzwischenraum Die Zellwand hält die Form der Pflanzenzelle stabil. Zwischen 2 Zellwänden gibt es eine dünne Schicht, die Mittellamelle. Plasmodesmen sind Plasmastränge, die von einer Zelle zur nächsten ziehen. Das Zellplasma und auch das ER verschiedener Pflanzenzellen stehen somit miteinander in Verbindung. Die Vakuole enthält eine wässrige Lösung. In ihr können Stoffe gespeichert oder abgelagert werden. Ihre Membran heißt Tonoplast. Der Druck der Vakuolenflüssigkeit gegen die Zellwand hält die Pflanzenzelle in Form. Der Chloroplast ist der Ort der Photosynthese. Dieser Vorgang liefert ATP und energiereiche Stoffe für die Pflanzenzelle. Zellkern Über die Kernporen steht das Innere des Zellkern mit dem Zellplasma in Verbindung. Es steuert die Zellfunktion. Im Nucleolus sind Bausteine für Ribosomen, im Kernplasma ist DNA enthalten. An den Ribosomen werden Proteine hergestellt. Es gibt sie am ER und frei im Zellplasma. Das Dictysom bildet Transportvesikel. Es ist Teil des Golgi-Apperat einer Zelle. Das Zellplasma ist die Grundsubstanz der Zelle. In ihm laufen bestimmte chemische Reaktionen ab. Die Zellmembran liegt dicht an der Zellwand an und begrenzt das Zellplasma. Sie ist semipermeabel. Integrierte Carrier und Kanäle machen sie darüber hinaus selektivpermeabel. Ein Lysosom enthält Verdauungsenzyme Verdauungsvesikel. Alle Zellbausteine werden regelmäßig erneuert. Sie werden verdaut und ihre Baustelle werden wieder verwertet. Ein Peroxisom baut Stoffe durch Oxidation mit Sauerstoff ab. (Entgiftung) Am Endoplasmatische Retikulum, ER , findet die Proteinsynthese statt. Im ER werden Stoffe transportiert, über Vesikel auch zu Lysosomen und Dictyosomen. Das Mitochondrium produziert ATP. Es verarbeitet energiereiche Stoffe. In ihm finden viele weitere chemische Reaktionen statt. Bestandteile des Zytoskeletts Das Zytoskelett besteht aus verschiedenen Filamenten. Sie werden ständig umgebaut und unterstützen Transportvorgänge in der Zelle. Das zellkernnahe Centrosom ist Teil des Zykloskelett und bildet die Mitosespindel. Der Golgi-Apperat besteht aus länglichen, von Membranen umschlossenen Hohlräumen. Er empfängt Proteine vom ER und wandelt diese um /erweitert sie, damit ist es ein Teil des Zellstoffwechsels. Das Cytoplasma besteht aus einer wässrigen Lösung (Zytosol) und enthält alle anderen Zellorganellen. Es ermöglicht Transport von Molekülen und Organellen innerhalb der Zelle. Dort könne chemische Reaktionen stattfinden. Der Zellkern/ Nucleus ist von einer doppelten Membran umgeben. Im Kerninneren ist die DNA, welche aus Chromatin besteht und weitere Kernkörperchen (Nukleolen). Der Zellkern ist für Zellaktivitäten verantwortlich und reguliert die Genexpression. Der Nukleolus ist an der Produktion von Ribosomen beteiligt. = (^) nur in Tierzellen

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· redie (^2) glattes ⑭ ~ ~ (^) Proteinfäden

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Biomembranen, auch Zellmembranen, sind dünne, strukturierte Barrieren, die Zellen und Zellorganellen umgeben.

  • Struktur: Biomembranen bestehen hauptsächlich aus einer Doppelschicht von Lipidmolekülen, in der Proteine eingebettet sind. Diese Lipiddoppelschicht ist das Grundgerüst der Membran.
  • Funktion: Biomembranen erfüllen mehrere wichtige Funktionen, darunter die Begrenzung der Zelle oder von Organellen, die Regulierung des Stoffaustauschs zwischen der Zelle und ihrer Umgebung, die Erkennung von Signalen und die Übertragung von Informationen, den Transport von Molekülen und Ionen, und die Trennung von biochemischen Prozessen.
  • Selektivität: Biomembranen sind selektiv permeabel, was bedeutet, dass sie den Durchgang von Substanzen kontrollieren. Sie erlauben bestimmten Molekülen und Ionen den Durchtritt, während sie andere abweisen.
  • Proteine: Membranproteine sind in die Lipiddoppelschicht eingebettet und erfüllen verschiedene Aufgaben. Einige dienen als Transportproteine, andere sind Rezeptoren für Signale, wieder andere sind Enzyme, die chemische Reaktionen in der Membran katalysieren.
  • Fluid-Mosaik-Modell: Dieses Modell beschreibt die Struktur von Biomembranen als eine bewegliche Lipiddoppelschicht mit einem Mosaik aus Proteinen. Es betont die Fluidität und Flexibilität der Membran. Das Fluid-Mosaik-Modell bietet eine anschauliche Vorstellung von der Struktur und Funktion von Zell- membranen und bildet die Grundlage für das Verständnis von biologischen Prozessen wie Transport, Signalübertragung und Zelladhäsion. Doppelschicht: Zellmembranen bestehen aus einer lipidreichen Doppelschicht, in der Lipidmoleküle die Grundstruktur bilden. Fluidität: Das Modell betont die Flüssigkeit der Membran, da die Lipidmoleküle in der Lage sind, sich in der Ebene der Membran zu bewegen. Mosaik: Proteine sind in diese Lipiddoppelschicht eingebettet und bilden ein Mosaik aus verschiedenen Proteinen, die unterschiedliche Funktionen haben, wie Transport, Signalübertragung und Strukturbildung. Selektivität: Die Membran ist selektiv permeabel, was bedeutet, dass sie die Durchlässigkeit für verschiedene Moleküle und Ionen kontrolliert. Stabilität und Flexibilität: Dieses Modell betont die Balance zwischen Stabilität und Flexibilität in der Zellmembran, die für ihre Funktion entscheidend ist.
  • Organellen: Biomembranen umgeben auch Zellorganellen wie den Zellkern, die Mitochondrien, das endoplasmatische Retikulum und das Golgi-Apparat.
  • Transport: Biomembranen ermöglichen den Transport von Molekülen und Ionen durch verschiedene Mechanismen, einschließlich passiver Diffusion, aktiven Transport und Endozytose/Exozytose.
  • Wichtigkeit: Biomembranen sind für das Funktionieren von Zellen und Organismen von entscheidender Bedeutung. Sie spielen eine Schlüsselrolle in Prozessen wie der Zellkommunikation, der Aufrechterhaltung des zellulären Gleichgewichts und dem Schutz von Zellen vor ihrer Umgebung.

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Der Membranfluss ist ein zellulärer Prozess, bei dem Biomembranen innerhalb der Zelle ständig erneuert, umgeformt und transportiert werden. Dieser Fluss umfasst den Transport von Membranbestandteilen, Proteinen und Lipiden zwischen verschiedenen Organellen und der Zellmembran. Der Membranfluss ist wichtig für die Wartung von Zellstrukturen, den Transport von Biomaterialien und die Zellkommunikation. Ein Beispiel für den Membranfluss ist der Transport von Proteinen vom endoplasmatischen Retikulum zum Golgi-Apparat und dann zur Zellmembran. Dieser Prozess ist entscheidend für die Funktion und den Aufbau von Zellen.

  • Definition: Der Membranfluss ist ein lebenswichtiger zellulärer Prozess, bei dem Biomembranen innerhalb der Zelle ständig umgeformt, erneuert und transportiert werden.
  • Membrantransport: Er umfasst den Transport von Membranbestandteilen, Lipiden und Proteinen zwischen verschiedenen Organellen der Zelle sowie zwischen Organellen und der Zellmembran.
  • Proteinsynthese und Modifikation: Der Membranfluss spielt eine wichtige Rolle bei der Synthese von Proteinen im endoplasmatischen Retikulum, ihrer Modifikation im Golgi- Apparat und dem anschließenden Transport zur Zellmembran oder zu anderen Organellen.
  • Zellkommunikation: Er ermöglicht die Aufnahme und Aussendung von Molekülen und Signalen zwischen Zellen und ihrer Umgebung.
  • Beispiele: Ein Beispiel für den Membranfluss ist der Transport von Membranvesikeln, die Proteine oder Lipide enthalten, von einem Organell zum anderen. Ein weiteres Beispiel ist die Internalisierung von Nährstoffen durch Endozytose und die Freisetzung von Stoffen durch Exozytose.
  • Krankheitsbezug: Störungen im Membranfluss können zu verschiedenen Krankheiten führen, darunter neurodegenerative Erkrankungen.
  • Forschung: Das Verständnis des Membranflusses ist entscheidend für die Zellbiologie und die medizinische Forschung, da er bei vielen biologischen Prozessen eine Schlüsselrolle spielt. Das Endoplasmatisches Retikulum (ER) ist ein Hohlraumsystem, das von der inneren Membran gebildet wird (Struktur). → Transport von Stoffen in den Kanälen des ERs (Funktion) → raues ER, das mit Ribosomen besetzt ist, steht mit der Membran des Zellkerns in Kontakt (Struktur) → genetische Information gelangt zu den Ribosomen des rauen ER → Synthese von Proteinen an den Ribosomen des rauen ER (Funktion) → Speicherung in Transportvesikeln (Funktion) → Transportvesikel befördern Proteine zur cis-Seite des Golgi- Apparates → Verschmelzen der Vesikel mit der Membran des Golgi-Apparates → Einschleusung der Proteine in den Golgi-Apparat, einem abgeschlossenen membranumgebenen Reaktionsraum (Struktur) → Modifizierung und Speicherung der Proteine (Funktion) → Transport auf die trans-Seite des Golgi-Apparates → Bildung von Sekretionsvesikeln durch Abschnürung (Struktur) → Transport der Vesikel zur Zellmembran (Funktion) → Verschmelzen der Vesikel mit der Zellmembran (Struktur) → Abgabe des Inhalts in das Außenmilieu der Zelle (Funktion)

Die Diffusion ist ein physikalischer Prozess, bei dem Teilchen, insbesondere Moleküle oder Ionen, spontan und zufällig von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration bewegen. Dieser Prozess geschieht aufgrund der kinetischen Energie der Teilchen und führt dazu, dass sie sich gleichmäßig im Raum verteilen, bis ein Konzentrationsausgleich erreicht ist (BROWNsche Molekular- bewegung). Wichtige Merkmale der Diffusion sind:

  • Passivität: Diffusion ist ein passiver Prozess, der keine Energiezufuhr erfordert. Die Teilchen bewegen sich aufgrund ihrer thermischen Energie und ständigen Kollisionen mit anderen Teilchen.
  • Konzentrationsgradient: Die Diffusion erfolgt immer entlang eines Konzentrationsgradienten, bei dem es einen Unterschied in der Konzentration der diffundierenden Teilchen zwischen zwei Regionen gibt.
  • Gleichmäßige Verteilung: Ziel der Diffusion ist es, die Teilchen gleichmäßig im Raum zu verteilen, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. In diesem Zustand bewegen sich Teilchen immer noch, aber es gibt keine Nettoänderung der Konzentration.
  • Zeitabhängigkeit: Die Rate der Diffusion hängt von Faktoren wie der Temperatur, der Größe der diffundierenden Teilchen und der Viskosität des Mediums ab. In der Regel verlangsamt sich die Diffusion bei niedrigeren Temperaturen und in dichteren Medien.
  • Anwendung: Diffusion spielt eine wichtige Rolle in biologischen, chemischen und physikalischen Prozessen. In biologischen Systemen ermöglicht die Diffusion beispielsweise den Transport von Nährstoffen und Gasen in Zellen und Geweben. Ein häufiges Beispiel für Diffusion ist der Geruch von Parfüm, der sich in einem Raum ausbreitet. Die Parfümmoleküle diffundieren von einem Bereich hoher Konzentration (der Flasche) zu einem Bereich niedriger Konzentration (dem Rest des Raums) und verteilen sich gleichmäßig. Die Osmose ist ein spezieller Fall der Diffusion und bezieht sich auf die Bewegung von Wasser durch eine semipermeable Membran, die selektiv für Wasser durchlässig ist, aber bestimmten gelösten Substanzen erlaubt, diese Membran zu passieren. Bei der Osmose bewegt sich Wasser von einem Bereich niedrigerer gelöster Stoffe (niedrigere Konzentration) zu einem Bereich höherer gelöster Stoffe (höhere Konzentration), um den Konzentrationsunterschied auszugleichen. Wichtige Merkmale der Osmose sind:
  • Semipermeable Membran: Die Osmose tritt in der Regel durch eine semipermeable Membran auf, die es nur Wasser ermöglicht, durchzutreten. Gelöste Teilchen, wie Salze oder Zucker, können diese Membran nicht passieren.
  • Konzentrationsgradient: Der Treibstoff für die Osmose ist der Konzentrationsunterschied von gelösten Teilchen auf beiden Seiten der Membran. Wasser bewegt sich in Richtung des Bereichs mit der höheren Konzentration gelöster Teilchen.
  • Gleichgewicht: Die Osmose dauert an, bis das Konzentrationsgefälle zwischen den beiden Seiten der Membran ausgeglichen ist. Dann wird das Gleichgewicht erreicht, und die Netto-Wasserbewegung hört auf, obwohl Wasser immer noch hin und her diffundiert. Ein häufiges Beispiel für Osmose ist der Prozess in Pflanzenzellen. Die Zellmembran einer Pflanzenzelle ist semipermeabel, und Wasser bewegt sich in die Zelle hinein, um den Konzentrationsunterschied von gelösten Stoffen auszugleichen. Dieser Vorgang ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Turgors (der Zellsteifigkeit) und das Wachstum von Pflanzen. Zum Beispiel wird sie in der Dialyse verwendet, um Abfallprodukte aus dem Blut zu entfernen, oder in der Lebensmittelkonservierung, um Wasser aus Lebensmitteln zu entfernen und sie zu konservieren.

Osmose und Diffusion sind zwei miteinander verwandte, aber unterschiedliche Prozesse des Teilchentransports in Flüssigkeiten. Hier ist ein Vergleich zwischen Osmose und Diffusion:

  • Definition Diffusion: Dies ist der allgemeine Prozess, bei dem Teilchen sich von einem Bereich höherer Konzentration zu einem Bereich niedrigerer Konzentration aufgrund ihrer zufälligen Bewegung bewegen. Osmose: Dies ist ein spezieller Fall der Diffusion, bei dem Wasser durch eine semipermeable Membran von einem Bereich niedrigerer Konzentration gelöster Stoffe zu einem Bereich höherer Konzentration gelöster Stoffe bewegt.
  • Art der Teilchen Diffusion: Bei der Diffusion bewegen sich verschiedene Arten von Teilchen, einschließlich Gase, Flüssigkeiten und gelöster Feststoffe. Osmose: Die Osmose bezieht sich speziell auf die Bewegung von Wassermolekülen durch eine semipermeable Membran.
  • Membran Diffusion: Diffusion kann durch jede Art von Membran oder in freier Lösung auftreten. Es erfordert keine spezielle semipermeable Membran. Osmose: Osmose tritt in der Regel durch eine semipermeable Membran auf, die selektiv für Wasser durchlässig ist, aber gelösten Stoffen den Durchtritt verwehrt.
  • Treiber Diffusion: Die Bewegung erfolgt aufgrund des Konzentrationsunterschieds der diffundierenden Teilchen. Osmose: Die Bewegung erfolgt aufgrund des Konzentrationsunterschieds von gelösten Stoffen, insbesondere Salzen oder Zucker, die in der Lösung sind.
  • Beispiele Diffusion: Ein Beispiel für Diffusion ist der Geruch von Parfüm, der sich in einem Raum ausbreitet, wenn das Parfüm geöffnet wird. Osmose: Ein Beispiel für Osmose ist der Wassereintritt in Pflanzenzellen, um den Turgor aufrechtzuerhalten. Zusammengefasst ist Osmose eine spezielle Form der Diffusion, bei der Wasser durch eine semipermeable Membran aufgrund eines Konzentrationsgefälles von gelösten Stoffen fließt, während die Diffusion den allgemeineren Prozess der zufälligen Teilchenbewegung von einem Bereich höherer Konzentration zu einem Bereich niedrigerer Konzentration beschreibt. nur bei^ Osmos
Glossar
  • hydrophil: wasserliebend
  • hydrophop: wassermeidend
  • lipophil: fettliebend
  • lipophob: fettmeidend
  • polar: ungleiche Elektronenverteilung Teilladung ( + )
  • unpolar: gleichmäßige Elektronenverteilung keine Teilladung
  • Glycerin: 3-wertiger Alkohol
  • Fettsäuren: einfach Bildungen gesättigt, mehrfach Bindungen ungesättigt
  • hypotonisch: betrachtet man 2 Lösungen die durch eine selektivpermeable Membran getrennt sind, ist die hypotonische Lösung die mit dem niedrigerem Stoffgehalt weniger gelöste Stoffe
  • hypertonisch: betrachtet man 2 Lösungen die durch eine selektivpermeable Membran getrennt sind, ist die hypertonische Lösung die mit dem höheren Stoffgehalt mehr gelöste Stoffe
  • isotonisch : es liegt kein Konzentrationsgefälle zwischen dem Außenmedium und der Vakuole vor
  • Plasmolyse: ist im Außenmedium der Salzgehalt höher als der in der Vakuole (hypertonischer Medium), strömt zum Konzentrationsausgleich Wasser aus der Vakuole in das Außenmedium Zellwand und Membran haften nur schwach zsm Konvexplasmolyse Zellwand und Membran haften stärker zsm (Plasmafäden) Konkavplasmolyse
  • Deplasmolyse: Ist im Außenmedium der Salzgehalt geringer als in der Vakuole (hypotonisches Medium) strömt zum Konzentrationsausgleich Wasser aus dem Außenmedium in die Vakuole.
  • Uniport: Diese Proteine können nur ein Molekül an sich binden und nur in eine Richtung transportieren.
  • Symport: Diese Proteine könne. 2 Moleküle binden, diese aber nur in die selbe Richtung transportieren.
  • Antiport: Diese Proteine können 2 Moleküle binden und diese in entgegengesetzte Richtungen transportieren. L - -