Zellen (Basiswissen)

Zellen (Basiswissen) Übung

• Benenne die Organisationsstufen.

  Tipps

  Zellen sind die kleinsten lebenden Einheiten.

  Bei dem Herz handelt es sich um ein Organ.

  Lösung

  Das Leben auf unserer Erde ist extrem vielfältig. Kaum zu glauben, dass allen Lebewesen dennoch ähnliche Grundbausteine zugrunde liegen:
  
  Zellen sind die kleinsten lebenden Einheiten. Das heißt, alle Einzeller sind aus ihnen aufgebaut, aber auch alle Mehrzeller, also:

  • Pflanzen,
  • Tiere und
  • Pilze.

  
  Aus den Zellen setzen sich komplexer werdende Organisationsstufen zusammen:

  • Zellen eines Zelltyps können sich zu Verbänden zusammenschließen und bilden so Gewebe.
  • Jedes Gewebe erfüllt (wie die Zellen selbst) eine Funktion. Entsprechende Gewebe setzen sich dann zu Organen zusammen.
  • Mehrere Gewebe und Organe zusammen bilden einen Organismus, also etwa einen Hund, ein Gänseblümchen oder einen Menschen.

• Kennzeichne Prokaryoten und Eukaryoten.

  Tipps

  Eukaryoten können sich auf weiteren Organisationsstufen zu komplexeren Strukturen, sogenannten Geweben, zusammenschließen.

  Die DNA von Bakterien liegt nicht innerhalb eines Zellkerns.

  In dem Wort „Eukaryoten“ stecken die griechischen Begriffe „eu“ = „richtig“ und „karyon“ = „Kern“. Bei den „Eu-kary-oten“ handelt es sich also um die Zellen mit dem richtigen Kern.

  Lösung

  Eine prokaryotische Zelle ist relativ einfach aufgebaut: In ihr befinden sich lediglich das Cytoplasma, Ribosome und die Erbinformation, die hier frei im Cytoplasma schwimmt. Zu den Prokaryoten gehören nur Einzeller, beispielweise die Bakterien.

  Die eukaryotische Zelle ist im Vergleich wesentlich komplexer aufgebaut. Sie besitzt mehr Organelle, etwa die Mitochondrien, das endoplasmatische Retikulum oder den Golgi-Apparat. Ein eindeutiges Merkmal der eukaryotischen Zelle ist das Vorliegen des Zellkerns, in welchem sich die DNA befindet. Neben einzelligen Eukaryoten können eukaryotische Zellen auch in mehrzelligen Strukturen vorkommen wie in

  • Tieren,
  • Pflanzen und
  • Pilzen.

• Vergleiche die Tierzelle mit der Pflanzenzelle.

  Tipps

  Pflanzenzellen betreiben Photosynthese mit spezifischen grünen Organellen: den Chloroplasten.

  Ein weiteres charakteristisches Organell der Pflanzenzelle ist die flüssigkeitsgefüllte Vakuole.

  Lösung

  Alle eukaryotischen Zellen (Tiere, Pflanzen und Pilze) sind auf eine bestimmte Weise aufgebaut. Sie enthalten eine gelartige Substanz: das Cytoplasma, das als eine Art Transportmedium für Nährstoffe, Proteine und Enzyme dient.
  Im Cytoplasma befinden sich verschiedene Zellorganellen mit spezifischen Funktionen:

  • Der Zellkern ist die Kommandozentrale, von der aus alle Abläufe gesteuert werden. Er enthält den Bauplan der Zelle in Form von Erbinformationen, also der DNA.
  • Die Ribosomen bekommen Anweisungen von der DNA im Zellkern und sind für die Proteinbiosynthese zuständig.
  • Das endoplasmatische Retikulum (ER) spielt eine Rolle bei der Bildung von Proteinen und Lipiden.
  • Der Golgi-Apparat modifiziert Proteine und verpackt sie in Vesikel für den Transport innerhalb der Zelle.
  • In den Mitochondrien findet die Zellatmung statt: ein Prozess, bei dem mittels Sauerstoff und Glucose, Wasser und Kohlenstoffdioxid entstehen und Energie freigesetzt wird.

  Die Pflanzenzelle verfügt zudem über einige spezifische Organellen:

  • Chloroplasten für die Fotosynthese,
  • eine große Zellsaftvakuole zur Speicherung von Stoffen und
  • eine feste Zellwand für zusätzliche Stabilität.

• Erläutere die Funktionen der jeweiligen Organelle anhand des Vergleichs mit einer „Minifabrik“.

  Tipps

  In unserem Vergleich kannst du dir so ungefähr die Aktivität im endoplasmatischen Retikulum und Golgi-Apparat vorstellen.

  Und so kannst du dir in etwa die Aktivität im Zellkern vorstellen.

  Und so ungefähr die Aktivitäten innerhalb der Ribosomen.

  Lösung

  Der Zellkern ist die Kommandozentrale, also der Ort, von dem aus alle Abläufe gesteuert werden. Hier ist der Bauplan der Zelle in Form von Erbinformationen, also der DNA, enthalten.

  Die Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle. Hier findet die Zellatmung statt. Mittels Sauerstoff und Glucose entstehen in diesem Prozess Wasser und Kohlenstoffdioxid als Endprodukte, wodurch Energie freigesetzt wird.

  Die Ribosomen sind eine Art Maschinen in der „Minifabrik“. Diese bekommen Informationen von dem Zellkern, woraufhin sie Proteine bilden.

  Das endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat sind die Verpackungs- und Versandzentrale der Fabrik. Sie sind an der Bildung von Proteinen sowie Fettsäuren beteiligt und in ihnen werden Proteine modifiziert, um dann in sogenannte Vesikel, also kleine membranumhüllte Bläschen, verpackt und so transportiert zu werden.

• Gib an, woran sich Eukaryoten erkennen lassen.

  Tipps

  Zu den Eukaryoten gehören alle Vielzeller wie Pflanzen, Tiere und Pilze.

  In dem Wort „Eukaryoten“ stecken die griechischen Begriffe „eu“ = „richtig“ und „karyon“ = „Kern“. Bei den „Eu-kary-oten“ handelt es sich also um die Zellen mit dem richtigen Kern.

  Hier siehst du den schematischen Aufbau einer prokaryotischen Zelle (links) und einer eukaryotischen Zelle (rechts).

  Lösung

  Prokaryotische Zellen, zu denen Bakterien gehören, haben eine einfache Struktur. Sie enthalten Cytoplasma, Ribosomen und DNA, die frei im Cytoplasma liegt, ohne von einem Zellkern umschlossen zu sein.

  Im Gegensatz dazu sind eukaryotische Zellen, wie sie in Pflanzen, Tieren und Pilzen vorkommen, komplexer aufgebaut. Ihr hervorstechendes Merkmal ist der Zellkern, der die DNA umschließt.

  Cytoplasma ist in allen Zelltypen vorhanden, sowohl bei Eukaryoten als auch bei Prokaryoten.

  Eine Geißel kann ebenfalls bei beiden Zelltypen vorkommen, aber ihr Vorhandensein ist nicht spezifisch für Eukaryoten.

  Eine Zellwand kommt bei vielen, allerdings nicht bei allen Eukaryoten vor. Zum Beispiel haben Pflanzenzellen Zellwände, tierische Zellen jedoch nicht. Zellwände sind auch bei Prokaryoten vorhanden, aber sie unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung von denen der Eukaryoten.

• Bestimme, bei welcher der Abbildungen es sich um eukaryotische Zellen handelt.

  Tipps

  Erinnere dich daran, dass man eukaryotische Zellen anhand des Zellkerns erkennen kann.

  Bakterien haben keine Zellkerne.

  Lösung

  Schwarz-graues Bild eines E.-coli-Bakteriums:
  E. coli ist ein Bakterium und gehört zu den Prokaryoten. Daher ist dieses Bild nicht das einer eukaryotischen Zelle.

  
  

  Lila eingefärbte Zwiebelzelle:
  Zwiebelzellen sind Pflanzenzellen und zählen zu den Eukaryoten. Pflanzenzellen haben typische eukaryotische Merkmale wie einen Zellkern und andere Organellen. Dieses Bild zeigt also eine eukaryotische Zelle.

  
  

  Blau eingefärbte Pilzzelle:
  Pilze gehören ebenfalls zu den Eukaryoten. Ihre Zellen besitzen einen Zellkern und sind in ihrer Struktur eukaryotischen Zellen ähnlich. Auch dieses Bild stellt daher eine eukaryotische Zelle dar.

  
  

  Bild einer Flüssigkeit (z. B. Wasser):
  Wasser ist eine anorganische Verbindung und enthält keine Zellen. Dieses Bild zeigt deshalb keine eukaryotische Zelle.

  
  

  Bild eines Kaffeeflecks:
  Ein Kaffeefleck ist eine Ansammlung von getrockneten Kaffeepartikeln und hat nichts mit Zellen zu tun. Dieses Bild zeigt ebenfalls keine eukaryotische Zelle.

  
  

  Blaue Nervenzelle:
  Neuronen bzw. Nervenzellen sind spezialisierte Zellen des Nervensystems von Tieren und sind eukaryotischer Natur. Sie besitzen einen Zellkern und andere typische eukaryotische Zellstrukturen.