1. Zellenlehre

Pflanzen, Tiere und Pilze haben einen grundsätzlich ähnlichen Zellaufbau. Sie besitzen alle einen Zellkern und gehören damit zu den Eukaryoten. Hier siehst du die Abbildung einer tierischen Zelle.

• Skizziere eine tierische Zelle und benenne ihre Strukturen (Nummerierung siehe Bild 2 der Bilderserie):

Offensichtliche Unterschiede zwischen Pflanzen und Tieren sind, dass erstere sich nicht fortbewegen können (abgesehen von manchen begeißelten Algen) und meist Fotosynthese betreiben, d.h. sich autotroph ernähren. Diese völlig unterschiedliche Lebensweise macht sich auch auf zellulärer Ebene bemerkbar.

• Vergleiche die pflanzliche mit der tierischen Zelle anhand dieser beiden Bilder und arbeite wesentliche Unterschiede heraus:

• Klicke bei den beiden folgenden Abbildungen die (+)-Zeichen an und lerne die Funktionen der einzelnen Zellbestandteile kennen:

Um den Feinbau der Zellmembran zu verstehen, musst Du etwas zur Chemie der Fette wissen. Fette sind Ester aus dem dreiwertigen Alkohol Glycerin und drei Fettsäuren. Die Reaktion läuft unter Abspaltung von Wasser ab (Kondensationsreaktion). 

• Beschreibe den Ablauf der Reaktion anhand dieser Animation:

Zellmembranen bestehen aus besonderen Fetten, den sogenannten Phospholipiden. Sie weisen einen hydrophilen (=wasseranziehenden) Kopf und eine hydrophobe (=wasserabweisende) Kette auf.

• Beschreibe den Aufbau von Phospholipiden anhand dieser Animation, skizziere und beschrifte anschließend ein solches:

Eine Zellmembran besteht aus einer doppelten Phospholipidschicht mit ein- und aufgelagerten Proteinen und Glykoproteinen. Einige dieser Proteine lernst du z.B. bei den Themen Stoffwechsel oder in der Nervenphysiologie kennen. Die Lipid-Doppelschicht ist zähflüssig und die Membranproteine sind darin mosaikartig verteilt. Man spricht vom Flüssig-Mosaik bzw. Fluid-Mosaic-Modell der Zellmembran. 

• Beschreibe den Aufbau der Zellmembran nach dem Fluid-Mosaic-Modell mit Hilfe dieser Animation:

Mit diesen zwei Bildern kannst Du die wesentlichen Begriffe zum Aufbau der Zellmembran lernen:

Zellmembranen grenzen Reaktionsräume ab und kontrollieren sehr exakt, wann welche Stoffe in welcher Menge auf der einen und auf der anderen Seite des Reaktionsraums sein müssen. Dazu haben Sie grundsätzlich zwei Konzepte: Die Doppellipidschicht stellt für manche Stoffe eine größere Barriere dar als für andere, zudem können eingelagerte Proteine gezielt Stoffe durchlassen. Zu dem ersten Prinzip (Diffusion durch eine semipermeable Membran = Osmose) findest du hier eine Simulation:

• Stelle eine unterschiedliche Konzentration eines oder beider Moleküle innerhalb und außerhalb der Zelle ein und drücke auf den Startbutton
• Beobachte genau die Bewegungen der Moleküle und die Veränderung der Konzentration auf beiden Seiten