1. Zelle und Stofftransporte
   • Zellonganellen
   • Aufbau Biomembran
     • PLS, Membranproteine, Glycocalix

Zelle und Stofftransporte - Zusammenfassung

🏠 Die Zelle als System

Die Zelle ist wie eine kleine Stadt mit verschiedenen "Gebäuden" (Organellen), die alle durch "Straßen" (Membranen) verbunden sind.

🧱 Biomembran - Das Fundament

Aufbau der Biomembran

    Außen: Glycocalix (Zuckerschicht)
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    🔵 Hydrophile Köpfe (Phospholipide)
    ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~  ← Membranproteine
    🟡 Hydrophobe Schwänze 
    ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
    🔵 Hydrophile Köpfe (Phospholipide)
    ═══════════════════════════════════
    Innen: Zytoplasma

Phospholipiddoppelschicht (PLS)

• Was: Doppelte Schicht aus Phospholipiden
• Struktur: Hydrophile Köpfe nach außen, hydrophobe Schwänze nach innen
• Funktion: Barriere zwischen innen/außen
• Eigenschaft: Semipermeabel (nur bestimmte Stoffe durch)

Membranproteine

Integrale Proteine:

• Durchspannen die ganze Membran
• Beispiele: Ionenkanäle, Carrier-Proteine
• Funktion: Transport von großen/polaren Molekülen

Periphere Proteine:

• Sitzen an der Oberfläche
• Funktion: Enzyme, Strukturproteine, Rezeptoren

Glycocalix

• Was: Kohlenhydratschicht auf der Außenseite
• Verbindung: Hängt an Membranproteinen und Lipiden
• Funktionen:
  • Zellerkennnung ("Personalausweis" der Zelle)
  • Schutz vor mechanischen Schäden
  • Zelladhäsion (Zellen kleben zusammen)

🏭 Zellorganellen - Die "Stadtteile"

Zellkern 🧠

• Was: Kommandozentrale der Zelle
• Funktion: DNA-Lagerung, Transkription (DNA → RNA)
• Verbindung: Kernporen verbinden mit Zytoplasma
• Beispiel: Wie das Rathaus einer Stadt

Endoplasmatisches Retikulum (ER) 🏗️

Raues ER:

• Was: Mit Ribosomen besetzte Membranschläuche
• Funktion: Proteinsynthese für Sekretion
• Verbindung: Direkt mit Zellkern verbunden

Glattes ER:

• Was: Ohne Ribosomen
• Funktion: Lipidsynthese, Entgiftung
• Verbindung: Geht aus rauem ER hervor

Golgi-Apparat 📦

• Was: Gestapelte Membransäcke
• Funktion: Proteinmodifikation, Verpackung, Versand
• Verbindung: Empfängt Vesikel vom ER → sendet zu Zielen
• Beispiel: Wie eine Postverteilstation

Mitochondrien ⚡

• Was: Doppelmembranorganell
• Funktion: ATP-Produktion (Zellatmung)
• Besonderheit: Eigene DNA, eigene Ribosomen
• Verbindung: Versorgt alle Organellen mit Energie

Ribosomen ⚙️

• Was: Protein-RNA-Komplexe
• Funktion: Proteinsynthese (Translation)
• Ort: Frei im Zytoplasma oder am rauen ER
• Verbindung: Lesen mRNA vom Zellkern

Lysosomen 🗑️

• Was: Membranumhüllte Verdauungsorganellen
• Funktion: Abbau von Abfallstoffen, Autophagie
• Verbindung: Entstehen im Golgi-Apparat
• Beispiel: Wie die Müllabfuhr der Stadt

🚚 Stofftransporte - Die "Verkehrswege"

Warum Transport nötig?

Zellen brauchen Nährstoffe rein und Abfallstoffe raus → Biomembran kontrolliert den Verkehr

Passive Transporte (ohne Energie)

1. Einfache Diffusion

• Was: Moleküle bewegen sich entlang Konzentrationsgradient
• Durch: Direkt durch PLS
• Beispiele: O₂, CO₂, H₂O
• Regel: Von hoch → niedrig konzentriert

2. Erleichterte Diffusion

• Was: Transport mit Hilfe von Membranproteinen
• Durch: Kanäle oder Carrier
• Beispiele: Glucose durch Glucose-Transporter
• Immer noch: Entlang Gradient, keine Energie nötig

3. Osmose

• Was: Wassertransport durch semipermeable Membran
• Richtung: Zu höher konzentrierter Lösung
• Wichtig: Zellen können platzen oder schrumpfen

Aktive Transporte (mit Energie)

1. Primär aktiver Transport

• Was: Direkter ATP-Verbrauch
• Beispiel: Natrium-Kalium-Pumpe
• Funktion: Gegen Konzentrationsgradient
• Warum: Aufrechterhaltung von Ionengradienten

2. Sekundär aktiver Transport

• Was: Nutzt bestehende Gradienten
• Beispiel: Glucose-Natrium-Symporter
• Prinzip: Ein Ion "zieht" anderes Molekül mit

Vesikeltransport (für große Moleküle)

Endozytose (rein):

• Phagozytose: "Fressen" großer Partikel
• Pinozytose: "Trinken" von Flüssigkeit
• Rezeptorvermittelt: Spezifische Aufnahme

Exozytose (raus):

• Verbindung: Vesikel vom Golgi fusionieren mit Zellmembran
• Beispiele: Hormonsekretion, Neurotransmitter

🔗 Wie alles zusammenhängt

Der Proteintransportweg:

1. Zellkern: DNA → mRNA
2. Ribosomen: mRNA → Protein
3. Raues ER: Proteinmodifikation
4. Golgi: Weitere Modifikation + Verpackung
5. Vesikel: Transport zum Ziel
6. Exozytose: Protein verlässt Zelle

Energiekreislauf:

• Mitochondrien produzieren ATP
• ATP wird für aktive Transporte verwendet
• Transporte ermöglichen Nährstoffaufnahme
• Nährstoffe werden in Mitochondrien verstoffwechselt

Membransystem:

• Alle Organellen sind durch Membranen getrennt
• Gleicher Aufbau: PLS + Proteine + Glycocalix
• Verschiedene Proteine = verschiedene Funktionen
• Vesikel verbinden die Organellen

💡 Prüfungstipps

Wichtige Verbindungen merken:

• Biomembran = Grundlage für ALLES
• Ohne Mitochondrien → kein aktiver Transport
• Ohne ER/Golgi → keine Proteinsekreti