Von der Pflanze zur Zelle
Pflanzen sind in Ebenen organisiert; im Mikroskop werden Gewebe und Zellen sichtbar, im Elektronenmikroskop die Organellen.
1.1.1Organ, Gewebe, Zelle
- Organismus → Organ → Gewebe → Zelle → Organell → Molekül
- Laubblatt: Epidermis, Palisaden-, Schwamm-, Leitgewebe
- Schließzellen regeln den Gasaustausch
- Zelle 10–100 µm, Chloroplast ≈ 5 µm
1.1.2Pflanzenzellen mikroskopieren
- Frischpräparat: Tropfen, Objekt, Deckglas schräg
- V = Objektiv · Okular
- Auflösung Lichtmikroskop ≈ 0,2 µm
- Zeichnung: wenige Zellen, Umrisse, Beschriftung rechts
1.1.3Zellorganellen im Überblick
- Zellkern, Mitochondrium, Chloroplast: Doppelmembran
- ER mit Ribosomen, Golgi-Apparat, Vakuole
- nur Pflanze: Zellwand, Chloroplasten, große Vakuole
- Kompartimente: getrennte Reaktionsräume
Größen im Blick
Organe in cm, Zellen in µm, Membranen in nm. Wer die Größenordnung kennt, wählt das richtige Mikroskop.
Biomembranen
Phospholipide bilden die Doppelschicht; Osmose und Transportproteine bestimmen, was hinein- und hinausgelangt.
1.2.1Lipide und Phospholipide
- Fett: Glycerin + 3 Fettsäuren, unpolar
- Phospholipid: Kopf hydrophil, 2 Schwänze hydrophob
- amphiphil → Doppelschicht bildet sich von selbst
- Doppelbindungen machen Fette flüssiger
1.2.2Das Fluid-Mosaik-Modell
- flüssige Lipiddoppelschicht
- integrale und periphere Proteine, seitlich beweglich
- Glykokalyx außen, Cholesterin
- Belege: FRAP, Zellfusion, Gefrierbruch
1.2.3Diffusion und Osmose
- Diffusion: Nettobewegung entlang des Gefälles
- Osmose: Wasser durch selektiv permeable Membran
- Wasser → höhere Teilchenkonzentration
- hyper-, hypo-, isotonisch: immer Vergleich
1.2.4Plasmolyse und Deplasmolyse
- hypertonisch außen: Protoplast löst sich von der Wand
- hypotonisch außen: Deplasmolyse, Turgor
- Zellwand bleibt formstabil
- Grenzplasmolyse ≈ Konzentration des Zellsafts
1.2.5Passiver und aktiver Transport
- einfache Diffusion: O₂, CO₂
- erleichtert: Kanal, Carrier (Sättigung)
- aktiv: Pumpe gegen das Gefälle mit ATP
- Na⁺/K⁺-Pumpe: 3 Na⁺ raus, 2 K⁺ rein
Richtung zuerst
Bei jedem Transport zuerst fragen: mit oder gegen das Gefälle? Erst dann: welches Protein?
Enzyme
Enzyme sind gefaltete Proteine; ihre Form bestimmt, was sie umsetzen und wie schnell.
1.3.1Die Struktur von Proteinen
- Aminosäuren, Peptidbindung (Wasser wird abgespalten)
- Primär-, Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur
- Denaturierung: Form weg, Sequenz bleibt
- Beispiel Katalase: vier Ketten
1.3.2Wie Enzyme wirken
- senken die Aktivierungsenergie, bleiben unverändert
- aktives Zentrum, Enzym-Substrat-Komplex
- Substrat- und Wirkungsspezifität
- kompetitive Hemmung: Konkurrenz ums aktive Zentrum
1.3.3Temperatur und pH-Wert
- RGT-Regel bis zum Optimum
- über dem Optimum: Denaturierung
- pH-Optimum passt zum Wirkort
- Kälte bremst nur, reversibel
1.3.4Die Substratkonzentration
- Sättigungskurve, vmax
- KM: [S] bei halber Maximalgeschwindigkeit
- kompetitiv: KM ↑, vmax gleich
- Anfangsgeschwindigkeit früh messen
Form ist alles
Temperatur, pH und Hemmstoffe wirken über die Form des aktiven Zentrums — und die hängt an der Tertiärstruktur.
Die Regeln, an denen die Punkte hängen
Diese Punkte kosten in der Klausur am häufigsten Punkte — und lassen sich leicht vermeiden.
Regel 1 — Zwei Ebenen trennen
Erst beschreiben, was man sieht (Stoffebene), dann erklären, was die Teilchen tun (Teilchenebene).
Regel 2 — Wasser folgt den Teilchen
Osmose immer als Diffusion von Wasser zur höheren Konzentration gelöster Teilchen formulieren — nie „der Zucker wandert“.
Regel 3 — Passiv oder aktiv?
Richtung zum Konzentrationsgefälle prüfen. Ein Protein allein macht einen Transport noch nicht aktiv.
Regel 4 — Enzyme sauber argumentieren
Enzyme senken die Aktivierungsenergie, ändern aber die Energiebilanz nicht. Kälte bremst, Hitze denaturiert.