Organisationsebenen des Lebens

Zytologie

Das Kapitel Organisationsebenen des Lebens in unserem Online-Kurs Zytologie besteht aus folgenden Inhalten:

1. Organisationsebenen des Lebens

   Organisationsebenen des Lebens

   

   Vom Atom zur ZelleAtome, Moleküle und Makromoleküle:Moleküle bestehen aus Atomen und können wiederum in Makromolekülen organisiert sein.Zellorganellen:Organisation von Makromolekülen zu einzelnen ReaktionsräumenZelle:Kombination von Zellorganellen, durch Plasmamembran begrenztVon der Zelle zum OrganismusGewebe:Geordnete Ansammlung von ähnlichen Zellen mit koordinierter FunktionOrgane:Bestehen aus mehreren Geweben, die im Zusammenspiel funktionierenOrgansystem:Mehrere ...

2. Die Zelle als offenes System

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   Die Zelle wird im Allgemeinen aus thermodynamischer Sicht als offenes System bezeichnet. Das offene System betreibt mit seiner Umgebung Stoffaustausch und Energieaustausch.In dem System Zelle werden ständig Produkte entzogen und notwendige Edukte zugeführt. Durch den ständigen Zufluss bzw. Abfluss von Molekülen und damit Energie kann sich kein chemisches Gleichgewicht einstellen. Erst mit dem Tode kommt dieser Prozess zum Stillstand.Zelle: offen für Energie- und StoffaustauschATP ...

3. Zellzyklus, Zellwachstum und Zellteilung

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   Sinnvoll ist es, die Betrachtung des Zellzyklus in der S-Phase zu beginnen. S steht für Synthese. In diesem Abschnitt des Zellzyklus findet die Verdopplung des Erbgutes statt: aus 1CC sind am Ende der S-Phase 2CC geworden.Die DNA wird repliziert - der Informationsgehalt jedoch bleibt gleich.In der G2-Phase wird nochmals überprüft, ob das neue DNA-Material tatsächlich korrekt verdoppelt wurde. Ist dies der Fall, startet die Zelle den eigentlichen Teilungsprozess.Zellteilungszyklus: ...

4. Mitose

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   Vorgänge des ZellteilungsprozessesProphase: Das DNA-Material wird kondensiert/verdichtetMetaphase: Die DNA ist auf Grund ihrer hohen Dichte im Lichtmikroskop sichtbar. Aufnahmen, die von Chromosomen zu sehen sind, stammen meist aus der Zwiebel. Die Chromosomenpaare lagern sich innerhalb der Zelle in der Äquatorialebene an, also an der Mittellinie der Zelle. In einer menschlichen Zelle sind 23 Paare in Form eines 2CC zu finden!Anaphase: Jeweils ein Chromatid des 2CC wird zum jeweiligen Pol ...

5. Meiose

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   Aufgabe der Meiose ist es, die Keimbahnzellen zu erzeugen, also diejenigen Zellen, die zur Fortpflanzung benötigt werden: Eizellen bzw. Spermien. Im Gegensatz zur Mitose erzeugt die Meiose also keine identische, lebensfähige Tochterzelle, sondern eine Keimzelle mit halbem Chromosomensatz, die sich mit einer anderen Keimzelle kombinieren kann. Die Meiose ist einer der wichtigsten evolutionäre Schritte von einer Welt voller Einzeller zur heutigen Vielfalt an Lebensformen.Meiose steht ...

6. Onkologie - Unsterbliche Zellen

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   Krebs ist nicht gleich Krebs. Im sozialen Kontext wird Krebs stets als negativ wucherndes Gewebe gesehen, allerdings ist dem nicht immer so. Im Allgemeinen wird eine Umfangsvermehrung auf Basis einer unkontrollierten Zellteilung als Tumor bezeichnet. Die Unterscheidung zwischen bösartig (maligne) und gutartig (benigne) kann nur durch eine Biopsie erfolgen.Die unkontrollierte Zellteilung kann dadurch erfolgen, dass Gene, die Zellzyklusphasen kontrollieren, fehlgesteuert sind oder ausfallen oder ...

7. Vom Einzeller zum Mehrzeller

   Organisationsebenen des Lebens > Vom Einzeller zum Mehrzeller

   

   Einzeller:Einzeller sind Organismen, die nur aus einer einzigen funktionsfähigen Zelle bestehen. Man fasst unter diesen Begriff Prokaryoten, aber auch Protisten, einzellige Pflanzen und Pilze zusammen.Mehrzeller:Mehrzeller sind Organismen, die aus mehr als einer funktionsfähigen Zelle bestehen, wobei es durch Spezialisierung und Differenzierung zur Aufgabenteilung und Kooperation kommt. Damit ist eine Zunahme der Komplexität verbunden.Zentrale Frage: Wie wurden aus Einzellern unsere ...

8. Beispiele: Vom Einzeller zum Mehrzeller

   Organisationsebenen des Lebens > Vom Einzeller zum Mehrzeller > Beispiele: Vom Einzeller zum Mehrzeller

   

   Im folgenden Abschnitt behandeln wir einige Beispiele primitiver Mehrzeller.ChlamydomonasEinfache mikroskopische Beobachtungen von Süßwasserproben können Einblick  in die Entwicklung der Vielzeller geben.In Teich- oder Tümpelwasser finden sich kleine, etwa 20 µm große grüne Kugeln: die Grünalge Chlamydomonas. Chlamydomos betreibt Fotosynthese, hat Geißeln zur aktiven Bewegung und einen sogenannten Augenfleck um Licht wahrzunehmen. Chlamydomonas ...

9. Entwicklungsbiologie

   Organisationsebenen des Lebens > Entwicklungsbiologie

   

   Soll sich ein Organismus entwickeln, muss eine Fortpflanzung vorausgegangen sein. Diese kann sowohl geschlechtlich als auch ungeschlechtlich erfolgen.Links: geschlechtliche Fortpflanzung: Das Verschmelzen der beiden unterschiedlichen Keimzellen führt zu einer Durchmischung des genetischen Materials und einer neuen Kombination.Rechts: ungeschlechtliche Fortpflanzung: Genetisch identische Nachkommen werden erzeugt.Geschlechtliche FortpflanzungPaarweises Verschmelzen bestimmter ...

10. Ontogenese

    Organisationsebenen des Lebens > Entwicklungsbiologie > Ontogenese

    

    Die Ontogenese oder Entwicklungsbiologie beschreibt und erklärt die Vorgänge der Entwicklung ausgehend von der Bildung der Fortpflanzungszellen bis zum erwachsenen Organismus und schließlich dessen Tod.Ontogenese = beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Individuum einer Art.Phylogenese = beschäftigt sich mit der stammesgeschichtlichen Entwicklung einer Art.Ein faszinierender Prozess, der den Start eines neuen Lebewesens beschreibt, äußerst komplex und nicht ...

11. Embryonalentwicklung

    Organisationsebenen des Lebens > Entwicklungsbiologie > Embryonalentwicklung

    

    In diesem Abschnitt werfen wir einen generellen Blick auf die Embryonalentwicklung von Organismen. Unabhängig davon ob es sich um Säugetiere, Insekten oder Vögel handelt kann die Embryonalentwicklung in vier Abschnitte gegliedert werden:Furchung,Keimblattbildung,Organbildung undhistologische DifferenzierungVon der Zygote zum OrganismusDas Bild zeigt den Entwicklungsprozess von Zygote (=befruchtete Eizelle) zu einem kompletten Organismus am Beispiel des Seesterns. Nach der Befruchtung ...

12. Furchungsprozesse

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    Nun zu den eigentlichen Furchungsprozessen.Als Furchung bezeichnet man die mitotische Teilung der Zygote in mehrere abgeschnürte Zellen -  dabei entsteht die sogenannte Morula.Morula: abgeleitet von Maulbeere oder Maulbeergewächs (Moraeceae), einer Frucht ähnlich einer Brombeere, aber mit deutlich mehr Unterteilungen.Wie bereits erwähnt werden je nach Eityp bzw. der vorhandenen Dottermeng verschiedene Furchungstypen unterschieden.Beim Vorgang der Furchung steigt anfangs nur ...

13. Fortpflanzung und Embryonalentwicklung beim Menschen

    Organisationsebenen des Lebens > Entwicklungsbiologie > Fortpflanzung und Embryonalentwicklung beim Menschen

    

    Bau der Geschlechtszellenweibliche Keimdrüsen: Eierstöcke, Ovarienweibliche Geschlechtszellen: Eizelle: Durchmesser von ca. 0,2 mm (mit bloßem Auge sichtbar; dotterlos, da Entwicklung im geschützten Mutterleib erfolgt)männliche Keimdrüsen: Hodenmännliche Geschlechtszellen: Spermium ca. 200.000-fach kleineres VolumenSpermium besteht aus einem Kopfstück (enthält DNA und Akrosom), einem Mittelstück mit Mitochondrien und einer Geißel zur Fortbewegung.Das ...

14. Stammzellen, Determinierung und Differenzierungsvorgänge

    Organisationsebenen des Lebens > Stammzellen, Determinierung und Differenzierungsvorgänge

    

    Ziel der Stammzellforschung ist es, Zellen zur Reparatur geschädigter oder erkrankter Organe zur Verfügung zu stellen. Doch zunächst stehen einige Fragen im Raum:Was sind Stammzellen (SZ) überhaupt?Woher kommen sie?Welche Fähigkeiten besitzen sie?Wichtige Begriffe aus der Biomedizin: Determinierung => Festlegung Differenzierung => UnterscheidungStammzellen – ganz besondere Zellen!Die Idee der Stammzellforschung ist es, Zellmaterial zu erzeugen, das die Fähigkeit ...

15. Embryonale und adulte Stammzellen

    Organisationsebenen des Lebens > Stammzellen, Determinierung und Differenzierungsvorgänge > Embryonale und adulte Stammzellen

    

    Embryonale Stammzellen (ES-Zellen)Der Embryo entsteht durch Befruchtung einer Eizelle. Die DNA-Informationen von Mutter und Vater werden vereinigt und eine rasche Folge von Zellteilungen beginnt. Bis zu einem Stadium von acht Zellen besitzt jede dieser Zellen die Fähigkeit, zu einem ganzen Menschen heranzuwachsen. Würden die Zellen in diesem Stadium voneinander getrennt, wäre es möglich, 8 identische Menschen zu erzeugen (Klone). Beginnen Entwicklungsvorgänge wie Blastulation ...

16. Differenzierung von Stammzellen

    Organisationsebenen des Lebens > Stammzellen, Determinierung und Differenzierungsvorgänge > Embryonale und adulte Stammzellen > Differenzierung von Stammzellen

    

    Was bestimmt die Differenzierung?Jeder Zellkern enthält die identische DNA-Information.Diese Information ist totipotent! (→ Kerntotipotenz).Dennoch unterscheiden sich Körperzellen in ihrer Struktur, Funktion, Anatomie, Lebensdauer etc.Ein Experiment an Mäusen zeigt Folgendes:Verpflanzt man Knochenmarkstammzellen in das Gehirn einer Maus, resultiert daraus die Entwicklung von Nervengewebe! Die umgebenden Zellen beeinflussen die Knochenmarkzellen in der Art und Weise ihrer Zelldifferenzierung!Experimente ...

17. Beispiel: Genexpression bei Fruchtfliegen

    Organisationsebenen des Lebens > Stammzellen, Determinierung und Differenzierungsvorgänge > Embryonale und adulte Stammzellen > Beispiel: Genexpression bei Fruchtfliegen

    

    Wie die Genexpression in unterschiedlichen Phasen der Entwicklung gesteuert wird, zeigen die Ergebnisse ausführlicher Untersuchungen an der Fruchtfliege Drosophila.Insektenkörper sind deutlich segmentiert. Diese Unterteilung in Abschnitte (Segmentierung) wird schon früh in der Embryonalentwicklung festgelegt. Ursache dieser Festlegung ist die differenzielle Genexpression.Bereits im Drosophila-Ei sind solche Faktoren vorgegeben (Maternaleffektgene). So unterliegt der Embryo einem mütterlichen ...

18. Kerntransplantation: Therapeutisches Klonen

    Organisationsebenen des Lebens > Stammzellen, Determinierung und Differenzierungsvorgänge > Embryonale und adulte Stammzellen > Kerntransplantation: Therapeutisches Klonen

    

    Herstellen einer künstlichen Zygote aus Eizelle und Körperzelle eines PatientenBlastozysten werden embryonalen Stammzellen entnommenEntwickeln von gewünschtem Gewebe möglichethisch umstritten, da die embryonale Stammzelle bereits als schützenswertes Leben angesehen wird!Reproduktionstechnik:Klonen eines Säugetiers am Beispiel des Klonschafs Dolly. Benötigt wird ein „Geberschaf“, das ausdifferenzierte Körperzellen zur Verfügung stellt.Interessant ...

19. In Vitro Fertilisation und PID

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    Für eine IVF (künstliche Befruchtung) werden Spermien und Eizelle einfach in einer Petrischale zusammengegeben. Ein Spermium befruchtet dann "selbstständig" die Eizelle, ohne weiteren Eingriff von außen.Dieser Vorgang findet in einer Petrischale unter dem Mikroskop durch eine fachkundige Person statt, also im Glas = in vitro. Die entstandene Zygote wird zumeist im 8-Zell-Stadium in die Mutter transferiert. In-vitro-Fertilisation = Im-Glas-BefruchtungGründe für ...

20. Zusammenfassung: Organisationsebenen des Lebens

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