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Zellen und Organellen des Stoffwechsels

Die unterrichtete Stoffwechselphysiologie konzentriert sich sehr auf z.B. die Zellen eines Blatts (Fotosynthese) oder die Körper- bzw. Muskelzellen des Menschen. Häufig wird nur das am Stoffwechselweg beteiligte Organell betrachtet.

Beginnen wir mit den Chloroplasten als wichtigste ogranelle des Stoffwechsels.

Aufbau und Aufgabe der Chloroplasten

Chloroplasten sind der eigentliche Ort der Fotosynthese. In den Thylakoidstapeln finden Licht- und Dunkelreaktion der Fotosynthese statt. Die wichtigen Zellorganellen sind möglicherweise über Endozytose in eine frühe eukaryotische Zelle eingewandert. Die Speicherung von z.B. Stärke usw. erfolgt in speziellen Vakuolen.

Chloroplast - Abbildung Wikipedia, GNU-Freigabe
Chloroplast

1-3 Doppelmembran und Untermembran; 4 Stoma; 5 Thylakoidinnenraum; 6 Thylakoidmembran; 7 Granastape; 8 Thylakoid; 9 Vakuole mit Stärke; 10 Ribosomen; 11 DNA; 12 Lipidvesikel

Definition Chloroplast:

  • Organell in grünen Pflanzenzellen
  • besitzt eigene DNA, also ein eigenes Genom/Erbgut
  • 2 – 8 µm lang
  • Hülle besteht aus zwei Membranen
  • Innere Membran: bildet Thylakoide (Membransäckchen) im Innenraum; diese sind gestapelt (Grana)

Merke

Der Chloroplast ist die Fotosynthesefabrik.

Alles was für Fotosynthese benötigt wird ist im Chloroplast vorhanden.

In der nachfolgenden Tabelle können Sie wichtige Details über die Chloroplasten nochmals nachvollziehen!

zutreffend?

eigenes Genom?

waren mal Bakterien?

alle für die Fotosynthese benötigten Enzyme?

zwei Membranen?

Gemeinsamkeiten mit Mitochondrien?

ja

 x

sehr wahrscheinlich

 x

 x

 ja,
Doppelmembran,
eigenes Genom,
Größe

nein

 

 

 

 

 

Video: Zellen und Organellen des Stoffwechsels

Im Oberstufenunterricht werden sehr konzentriert die Zellen eines Blatts (Fotosynthese) oder die Körper- bzw. Muskelzellen des Menschen betrachtet. Dies ist etwas aus dem Zusammenhang genommen. Oft wird nur das am Stoffwechselweg beteiligte Organell betrachtet.

Endosymbionten-Theorie: Verknüpfung von Stoffwechsel und Evolution

Annahme, die eine Erklärung bietet wie Mitochondrien oder Chloroplasten in eukaryotische Zellen gelangt sein könnten. Die Aufnahme von Prokaryoten (Endozytose) in eine Zelle (Eukaryot) führt zur Ausbildung einer Doppelmembran. Innere und äußere Membran des Endosymbionten unterscheiden sich daher deutlich.

Bsp.: Chloroplast, Mitochondrium sind Zellorganellen, bei denen ein Einwandern als Endosymbiont vermutet wird. Mitochondrien besitzen neben der eigenen mitochondrialen DNA auch noch eigene Ribosomen!

Endosymbionten-Hypothese -> Chloroplasten (und auch Mitochondrien) sind evtl. in einen frühen Eukaryoten eingewandert. Bis zu diesem Zeitpunkt waren sie eigenständige Prokaryoten.
Endosymbionten-Hypothese
Chloroplasten (und auch Mitochondrien) sind evtl. in einen frühen Eukaryoten eingewandert. Bis zu diesem Zeitpunkt waren sie eigenständige Prokaryoten.

Zellatmung: Mitochondrium

Der Zellstoffwechsel findet in jeder Körperzelle statt. Die Leber kann allerdings als Hauptstoffwechselorgan des menschlichen Körpers angesehen werden. Hier findet die Regulation des Blutglukosespiegels statt.

Mitochondrien stellen den Ort des Citratzyklus und der Atmungskette dar. Die Schritte der Glykolyse sind im Zellplasma oder Cytoplasma der Zelle lokalisiert. Alle der oxidativen Decarboxylierung nachfolgenden Schritte des aeroben katabolen Stoffwechsels werden in den Mitochondrien durchgeführt.

Merke

Mitochondrium = Hauptorganell der Zellarmung.

In der für die Zellatmung essentiellen innere Mitochondrien-Membran finden sich vier Komplexe. Dabei kommt es in den Komplexen I, III  und IV zu Protonentransport durch die Membran. Die Elektronenakzeptoren- bzw. donatoren innerhalb der inneren Mitochondrienmembran sind meist Eisen-Schwefel-Proteine.

Mitochondrien sind die für die Prozesse der Zellatmung verantwortlichen Zellorganelle.
Mitochondrien sind die für die Prozesse der Zellatmung verantwortlichen Zellorganelle. Die innere Mitochondrienmembran beherbert die Komplexe der Atmungskette.
Lückentext
Bitte die Lücken im Text sinnvoll ausfüllen.

Neben Sprossachse und der Wurzel stellt das Blatt eines der Grundorgane der Pflanze dar. Die Aufgabe des Grundorgans Blatt ist die Durchführung der Fotosynthese und dabei der Aufbau von und die Wasserverdunstung, die so genannte Transpiration.

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Hinweis:

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Bild von Autor Dr. Martina Henn-Sax

Autor: Dr. Martina Henn-Sax

Dieses Dokument Zellen und Organellen des Stoffwechsels ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Stoffwechsel.

Dr. Martina Henn-Sax verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
Vorstellung des Online-Kurses StoffwechselStoffwechsel
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    • Einleitung zu Grundlagen des Stoffwechsels
    • Grundlagen des Stoffwechsels (Allgemein)
    • Energieumwandlung
      • Einleitung zu Energieumwandlung
      • Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie
        • Einleitung zu Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie
        • Wasser - das Lebenselexier
        • Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen
          • Einleitung zu Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen
          • Charakteristischen Reaktionen
      • Zellen und Organellen des Stoffwechsels
    • Fließgleichgewicht und Regulation des Stoffwechsels
    • Stoffwechselregulation
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        • Beispiele für Enzymreaktionen - Katalase
      • Enzyme im Alltag
  • Fotosynthese
    • Einleitung zu Fotosynthese
    • Ort der Fotosynthese
      • Einleitung zu Ort der Fotosynthese
      • Chloroplasten: Organelle der Fotosynthese
        • Einleitung zu Chloroplasten: Organelle der Fotosynthese
        • Endosymbionten-Hypothese
    • Primärreaktion der Fotosynthese
      • Einleitung zu Primärreaktion der Fotosynthese
      • Lichtsammelkomplexe
      • Frühe Experimente zur Fotosynthese
      • Experiment: Dünnschicht-Chromatographie (DC) der Blattfarbstoffe
      • Primärvorgänge der Fotosynthese
        • Einleitung zu Primärvorgänge der Fotosynthese
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      • Einleitung zu Chemosynthese: es funktioniert auch ohne Licht
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