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Cytologie:
(Aufbau von Lebewesen)


4 Kriterien müssen erfüllt werden, um Leben zu bedingen:

Es gibt kein Leben ohne Zelle und alles Leben ist informationsgesteuerte Chemie.

Bausteine der Lebewesen:

Die Zelle

Wurde erst durch moderne Mikroskope bekannt (Cellula = Kleine Kammer)

Die Zelle ist kleinste lebende Einheit.

Die Größe der Zelle ist von mikroskopisch klein (Bakterien 0,001 mm) bis

500 mm (Pflanzliche Faserzellen).

Die Form ist kugelig bis vieleckig (im Zellverband). Ihre Anzahl ist verschieden. Tierische und pflanzl. Zellen sind aufgebaut, pflanzl. haben zusätzlich eine Zellwand.

Protocyte: zb.: Blaualgen, einfach gebaut, es fehlt der Zellkern

Eucyte: alle übrigen Einzeller, sowie vielzellige Tiere und Pflanzen

(Zellkern ist vorhanden).

Aufbau der Zelle:

Hauptbestandteile (Zellorganellen) der Zelle sind das

Cytoplasma = (füllt Pflanze aus), begrenzt von der

Zellmembran = (äußerste Schicht), eingebettet im Cytoplasma liegt der

Zellkern (Nukleus) = (er steuert das Zellgeschehen, ist Sitz der Gene, verantwortlich für Info Übertragung Mutterzelle auf Tochterzelle – Fortpflanzung), um den Zellkern herum liegt das

Endoplasmatische Retikulum = (Kanäle), darauf sitzen die

Ribosomen = (bestehen aus Eiweiß und RN-Säure und sind die Werkstätten für die Photosynthese. Hier findet der Baustoffwechsel statt).

Weiters befinden sich im Zellplasma die

Mitochondrien = (verantwortlich für Zellatmung zur Energiegewinnung, sogenannte Kraftwerke der Zelle), der

Golgi-Apparat = (Fabrik in der bestimmte Sekrete "Vesikel" produziert und verpackt werden und gibt es an die Zellmembran ab) und die

Vakuolen = mit Flüssigkeit gefüllte Hohlräume und Safträume

Pflanzen und Tierzelle

Die Form ist oft kugelig. Die Größe schwankt zw. 0,001 mm bis über 500 mm. Hauptbestandteil der Zelle sind:

Bei tierischer Zelle Zentralkörperchen, bei der pflanzlichen Zelle die Zellwand (als Schutz vor dem Druck von außen) und Plastiden (Chloroplasten).

Zellvermehrung:

Zellen gehen aus bereits vorhandenen Zellen hervor, nie werden sie neu gebildet. Die Zellvermehrung beginnt mit einer Kernteilung, dann halbiert sich das Zytoplasma durch Einlagerung Zellhaut (-wand) und wächst auf die ursprüngliche Größe (wird Zellteilung genannt).

Zelle und ihre Organellen:

Für die Arbeitseinteilung in der Zelle sind die Zellorganellen zuständig. Zellorganellen sind kompliziert zusammengesetzte Gebilde, in viele Teilräume gegliedert

Bau und Funktion der einzelnen Zellorganellen

Sie werden in drei Gruppen unterteilt:

Stoffwechsel:

als Stoffwechsel bezeichnet man die biochemischen Vorgänge, die im pflanzlichen, tierischen und menschlichen Organismus oder in dessen einzelnen Teilen ablaufen. Sie dienen dem Aufbau, dem Umbau und der Erhaltung der Körpersubstanz sowie der Aufrechterhaltung der Körperfunktionen.

Bei allen Stoffwechselvorgängen wird ein Teil der umgesetzten Energie in Wärme verwandelt und geht dem Organismus verloren. Deshalb benötigt er ständig Nachschub an Energie.

Stoffwechsel-Funktionen:

Die nicht genutzten Stoffe werden meistens ausgeschieden.

Man unterscheidet: Eiweiß-, Fettsäure- und Kohlehydratstoffwechsel = Grundstoffwechsel.

Für den Stoffwechsel sind Chloroplasten, Mitochondrien und Ribosomen zuständig.

Photosynthese:

Photosynthese ist der Prozess, bei dem aus CO2 und H2O bei Einstrahlung von Licht,- Zucker und Sauerstoff durch die grüne Pflanze entsteht. Die Pflanzen können die gewonnen Zuckermoleküle als

Faktoren: Licht, Temperatur, Wasser, CO2, fruchtbarer Boden.

Ort der Photosynthese: Chloroplasten

Die Photosynthese ist die bedeutendste Reaktion in der Natur und Voraussetzung für das Leben, da durch diesen Vorgang der Sauerstoff gebildet wird. Ohne Photosynthese gibt es kein Leben. Das Reaktionsgefäß ist die Photosynthese, das Chlorophyll der Katalysator.

Lipide (= fettähnliche Stoffe)

Fette bestehen aus Wasser, Kohlenstoff und Sauerstoff. Tierische Fette sind gesättigte Fette (Kette nicht unterbrochen). Pflanzliche Fette sind ungesättigte Fette (Kette mehrfach unterbrochen). Cholesterin sind ringförmige Fette.

Eiweißsynthese = Proteinsynthese

- Proteine: bilden das Grundgerüst aller Zellen und Gewebe: Wichtige Rolle für viele Stoffwechselvorgänge.

- Proteine bestehen aus: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff. Baustein sind Aminosäuren.

- Orte der Eiweißsynthese: sind die Ribosomen. Sie bestehen aus Eiweiß und Ribonucleinsäure (RNS).

Expression eines Gens = funktionelle Seite

Vorgang, in dem die genetische Information in ein Produkt (Protein) umgewandelt wird. Z.B.: dass mittels somatischer Gentherapie ein gesundes Gen in eine Zelle eingesetzt wird und dort seine natürliche Funktion (z.B.: Insulin) erfüllt und damit dem Kranken hilft.

Proteinsynthese – genetischer Code:

Übertragung der Information von Mutter- auf Tochterzelle.

Alle ererbten und vererbten Merkmale findet man in dem DNA-Molekül.

Aufbau und Funktion der Chromosomen und der DNA

Chromosomen sind fadenförmige Gebilde im Zellkern jeder Zelle die, die Erbinformation tragen. Sie besteht aus DNA und Proteinen. Sie sind für die Übertragung der Eigenschaften der sich teilenden Zelle (Mitose) auf die beiden Tochterzellen verantwortlich. Sie sind immer paarig vorhanden. Die Gesamtheit der Chromosomen heißt Chromosomensatz (Mensch: 46 Stück = 23 Paare). Man unterscheidet zwischen normalen Chromosomen (Autosome) und Geschlechtschromosomen (Heterosomen).

Replikation: ist eine perfekte DNA-Kopie.

DNA: ist Träger der genetischen Information,

besteht aus zwei langen nebeneinander liegenden Stützseiten aus Zucker- und Phosphatmolekülen, die Sprossen aus den Basenpaaren.

RNA: im Zellkern und im Zellplasma vorkommende Nukleinsäure, welche die in der DNA gespeicherten Informationen weiterleitet.

Ist einsträngig kann aber Schlingen ausbilden und dadurch gepaarte Paare aufweisen.

Transformation: Übertragung einer genetischen Information in eine Zelle (Umwandlung).

Transkription: Bildung von mRNA (=Boten RNA) an DNA (Übertragung eines Wortes in eine andere Schrift). Die genetische Information der DNA wird auf das neue RNA-Molekül übertragen.

Nukleotid: ist für die Synthese von Ribosomen verantwortlich.

Helix (Doppelhelix): eine Schnecke, die sich ringförmig dreht (Ohr).

Mitose (ungeschlechtliche Vermehrung)

Mitose ist die Autoreduplikation (=Selbstverdoppelung) einer Zelle. Die gesamte genetische Information wird als diploider (doppelt) Chromosomensatz an die Tochterzelle weitergeben. Alle 46 Chromosomen werden der Länge nach geteilt (Chromatiden) und kopiert. Das gilt für alle Körperzellen.

Meiose (Reifeteilung, und geschlechtliche Fortpflanzung)

Die Keimzellen (männl. Samenzelle, weibl. Eizelle) enthalten von jedem

der 23 Chromosomenpaare nur ein Paarling, der Satz ist haploid (einfach). Bei der Befruchtung verschmelzen die zwei haploiden (einfache) Sätze der Eltern zu einem diploiden (doppelten), vollständigen Chromosomensatz.

Wie und was wird vererbt

Vererbt wird die Anlage und nicht die Eigenschaft. Erbanlagen können dominant (bei Eltern schon vorhanden, merkmalbestimmend) oder rezessiv- (nicht in Erscheinung tretend, von den dominanten unterdrückt) sein.

Summe der Erbanlagen Genorm = Phänotyp (erscheinungsbild) ist jener Teil der Erbanlagen, den ich sehen kann.

Erbgang:

Autosomal-Rezessiver Erbgang:

Autosomal-Dominanter Erbgang:

X-Chromosomal-Rezessiver Erbgang:

X-Chromosomal-Dominanter Erbgang:

Erbgesetze

Mendelsche Erbregeln: man konnte viele Erbkrankheiten ableiten:

  1. Uniformitätsgesetz: Kreuzt man zwei reine Rassen miteinander, so sind die Nachkommen (Bastarde) untereinander sämtlich gleich.
  2. Spaltungsgesetz: Kreuzt man die Bastarde (Mischlinge) von zwei Rassen miteinander, die sich in einem Merkmal unterscheiden (monohybrid), so treten in der F2-Generation die Merkmale beider Eltern wieder auf und zwar im Verhältnis 3:1.
  3. Unabhängikeitsgesetz: Kreuzt man die Bastarde (Mischlinge) von zwei reinen Massen miteinander, die sich durch mehrere Merkmale unterscheiden (dihybrid), vererben sich die einzelnen Merkmale unabhängig voneinander.

Erbkrankheiten

Beruhen auf Fehlern in der Mitose oder Meiose. Es sind Krankheiten, die mit dem genetischen Material an die nächste Generation weitergegeben werden. Sie entstehen aufgrund von Mutationen oder Cross-Overn. Sie treten nur in Erscheinung, wenn sie dominant oder doppelt rezessiv vorhanden sind (z.B.: das Down-Syndrom oder die Rot-Grün-Blindheit).

Mutationen sind plötzlich auftretende und dann konstant weitergegebene Veränderungen in der Erbsubstanz. Man unterscheidet zwischen

Cross-over: Erbfaktorenaustausch zwischen homologen (Übereinstimmung) Chromosomen.

Chromosomenanomalie:

Monosomie: Fehlen eines Chromosoms z.B.: Wachstumshemmung.

Allgemeines zur Gentechnik

Gen: Gene sind die Erbfaktoren der Lebewesen. In den Genen,

sind die Erbinformationen des Menschen gespeichert. Gene sind in den Chromosomen angesiedelt. Alle Gene zusammen werden Genom genannt.

Von den 100.000 Genen des Menschen sind derzeit 3500 bekannt.

Genetischer Code: regelt die Zuordnung von drei aufeinander folgenden Basen in der DNA zu einer bestimmten Aminosäure (es gibt 20 verschiedene). Eine Art Perlenkette mit vier verschiedenen Perlen. Je drei Perlen bilden eine Info-Einheit.

Genetik:

Genmanipulation: künstliche Veränderung der Erbsubstanz.

Gentherapie: Verfahren mit dem Ziel, die genetischen Erkrankungen durch Einschleusung eines gesunden Gens in die Zelle zu behandeln.

Klon: exakte genetische Kopie. Das genetische Material wird nicht verändert.

Restriktionsenzyme: können bestimmte DNA-Sequenzen erkennen und aufschneiden werden molekulare Scheren genannt.

Gendefekt: Fehler im Gen. Kann eine Krankheit auslösen.

div. Anwendungsgebiete:


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