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2.2: Die Zelltheorie und die Kontinuität des Lebens - Biologie

2.2: Die Zelltheorie und die Kontinuität des Lebens - Biologie



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Beobachtungen mit Mikroskopen ergaben, dass alle untersuchten Organismen strukturell ähnliche „Zellen“ enthielten. Auf der Grundlage solcher Beobachtungen wurde von Naturforschern gegen Ende des 19. Jahrhunderts eine ziemlich pauschale Schlussfolgerung gezogen. Was die Zelltheorie nicht anspricht, sind die Prozesse, die zur Entstehung der ersten Organismen (Zellen) führen.

Die frühesten Ereignisse bei der Entstehung des Lebens, dh wie die ersten Zellen entstanden und wie sie aussahen, sind unbekannt, obwohl es viele Spekulationen gibt. Unsere Verwirrung rührt größtenteils von der Tatsache her, dass die verfügbaren Beweise darauf hindeuten, dass alle Organismen, die jemals auf der Erde gelebt haben, einen einzigen gemeinsamen Vorfahren haben und dass dieser Vorfahr, wahrscheinlich ein einzelliger Organismus, bereits ziemlich komplex war. Wir werden später in diesem Kapitel diskutieren, wie wir zu diesen Schlussfolgerungen gekommen sind und welche Implikationen sie haben. Ein ziemlich seltsamer Punkt ist, dass die „Geburt“ einer neuen Zelle einen kontinuierlichen Prozess beinhaltet, bei dem aus einer Zelle zwei werden. Jede Zelle wird zum Teil durch das Vorhandensein einer bestimmten Oberflächenbarriere definiert, die als Zelle oder Plasmamembran bekannt ist. Die neue Zelle wird gebildet, wenn diese ursprüngliche Membran abgeschnürt wird, um zwei verschiedene Zellen zu bilden (ABB. →). Wichtig dabei ist, dass es keine Diskontinuität gibt, die neue Zelle „springt nicht ins Leben“, sondern geht aus der bereits bestehenden Zelle hervor. Diese Kontinuität von Zelle zu Zelle reicht in der Zeit zurück, Milliarden von Jahren. Den Beginn eines neuen Lebens definieren wir oft mit dem Abschluss der Zellteilung oder bei sich sexuell fortpflanzenden Vielzellern (einschließlich des Menschen) einem Fusionsereignis, konkret der Verschmelzung einer Eizelle und einer Samenzelle. Aber auch hier gibt es keine Diskontinuität, sowohl Eizelle als auch Samenzelle stammen von anderen Zellen ab und wenn sie verschmelzen, ist das Ergebnis auch eine Zelle. In der modernen Welt gehen alle Zellen und die von ihnen gebildeten Organismen aus bereits existierenden Zellen hervor und erben von diesen Zellen sowohl ihre Zellstruktur, die Grundlage für das lebende System des Nichtgleichgewichts, als auch ihr genetisches Material, ihre DNA. Wenn wir von Zell- oder organismischen Strukturen sprechen, sprechen wir tatsächlich von Informationen, die in der lebenden Struktur vorhanden sind, Informationen, die verloren gehen, wenn die Zelle/der Organismus stirbt. Die in DNA-Molekülen (bekannt als Genotyp eines Organismus) gespeicherten Informationen sind stabiler als der Organismus selbst; es kann den Tod des Organismus zumindest für eine Weile überleben. Tatsächlich können sich informationshaltige DNA-Moleküle zwischen nicht verwandten Zellen oder aus der Umgebung in eine Zelle bewegen, ein Vorgang, der als horizontaler Gentransfer bekannt ist und den wir am Ende des Buches ausführlich betrachten werden.


Geschichte der Zelle: Die Entdeckung der Zelle

Die Zelle wurde 1665 von Robert Hooke entdeckt und hat eine reiche und interessante Geschichte, die schließlich vielen der heutigen wissenschaftlichen Fortschritte gewichen ist.

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Obwohl sie äußerlich sehr unterschiedlich sind, bestehen innerlich ein Elefant, eine Sonnenblume und eine Amöbe alle aus den gleichen Bausteinen. Von den einzelnen Zellen, die die grundlegendsten Organismen bilden, bis hin zu den Billionen von Zellen, die die komplexe Struktur des menschlichen Körpers bilden, besteht jedes Lebewesen auf der Erde aus Zellen. Diese Idee, Teil der Zelltheorie, ist einer der zentralen Mieter der Biologie. Die Zelltheorie besagt auch, dass Zellen die grundlegende Funktionseinheit lebender Organismen sind und dass alle Zellen von anderen Zellen stammen. Obwohl dieses Wissen heute grundlegend ist, wussten Wissenschaftler nicht immer über Zellen Bescheid.

Ohne die Weiterentwicklung des Mikroskops wäre die Entdeckung der Zelle nicht möglich gewesen. Um mehr über die mikroskopische Welt zu erfahren, verbesserte der Wissenschaftler Robert Hooke 1665 das Design des bestehenden zusammengesetzten Mikroskops. Sein Mikroskop verwendete drei Linsen und ein Bühnenlicht, das die Präparate beleuchtete und vergrößerte. Diese Fortschritte ermöglichten Hooke, etwas Wunderbares zu sehen, als er ein Stück Kork unter das Mikroskop legte. Hooke detailliert seine Beobachtungen dieser winzigen und zuvor unsichtbaren Welt in seinem Buch, Mikrographie. Für ihn sah der Kork aus, als bestünde er aus winzigen Poren, die er "Zellen" nannte, weil sie ihn an die Zellen in einem Kloster erinnerten.

Bei der Beobachtung der Korkzellen bemerkte Hooke in Mikrographie Dass &bdquo ich sehr deutlich wahrnehmen konnte, dass es ganz perforiert und porös war, ähnlich wie bei einer Honigwabe, aber dass die Poren davon nicht regelmäßig waren „diese Poren oder Zellen„hellipwaren tatsächlich die ersten mikroskopischen Poren, die ich je sah, und vielleicht, die jemals gesehen wurden, denn ich hatte keinen Schriftsteller oder eine Person getroffen, die sie zuvor erwähnt hatte&hellip&rdquo

Nicht lange nach Hookes Entdeckung entdeckte die niederländische Wissenschaftlerin Antonie van Leeuwenhoek andere versteckte, winzige Organismen - Bakterien und Protozoen. Es war nicht überraschend, dass van Leeuwenhoek eine solche Entdeckung machen würde. Er war ein Meister im Mikroskopbau und perfektionierte das Design des einfachen Mikroskops (das nur eine einzige Linse hatte), sodass es ein Objekt um das 200- bis 300-fache seiner ursprünglichen Größe vergrößern konnte. Was van Leeuwenhoek mit diesen Mikroskopen sah, waren Bakterien und Protozoen, aber er nannte diese winzigen Kreaturen &ldquoanimalcules.&rdquo

Van Leeuwenhoek wurde fasziniert. 1677 beobachtete und beschrieb er als erster Spermien. Er betrachtete sogar die Plaque zwischen seinen Zähnen unter dem Mikroskop. In einem Brief an die Royal Society schrieb er: "Ich habe dann meistens mit großem Erstaunen gesehen, dass es in der besagten Angelegenheit viele sehr kleine lebende Tierchen gab, die sich sehr hübsch bewegten."

Im 19. Jahrhundert begannen Biologen, sowohl tierische als auch pflanzliche Gewebe genauer zu untersuchen und die Zelltheorie zu perfektionieren. Wissenschaftler konnten leicht erkennen, dass Pflanzen aufgrund ihrer Zellwand vollständig aus Zellen bestanden. Bei tierischen Zellen, denen eine Zellwand fehlt, war dies jedoch nicht so offensichtlich. Viele Wissenschaftler glaubten, dass Tiere aus „Kugeln bestehen.&rdquo

Die deutschen Wissenschaftler Theodore Schwann und Mattias Schleiden untersuchten Zellen von Tieren bzw. Pflanzen. Diese Wissenschaftler identifizierten wesentliche Unterschiede zwischen den beiden Zelltypen und stellten die Idee vor, dass Zellen die grundlegenden Einheiten von Pflanzen und Tieren sind.

Schwann und Schleiden haben jedoch das Wachstum von Zellen missverstanden. Schleiden glaubte, dass Zellen vom Zellkern "gesät" wurden und von dort aus wuchsen. In ähnlicher Weise behauptete Schwann, dass tierische Zellen aus dem Material zwischen anderen Zellen "kristallisierten". Schließlich begannen andere Wissenschaftler, die Wahrheit aufzudecken. Ein weiteres Stück des Puzzles der Zelltheorie wurde 1855 von Rudolf Virchow identifiziert, der feststellte, dass alle Zellen von bestehenden Zellen erzeugt werden.

Um die Jahrhundertwende begann sich die Aufmerksamkeit auf die Zytogenetik zu verlagern, die darauf abzielte, das Studium von Zellen mit dem Studium der Genetik zu verbinden. In den 1880er Jahren waren Walter Sutton und Theodor Boveri dafür verantwortlich, das Chromosom als Drehscheibe für die Vererbung zu identifizieren und für immer Genetik und Zytologie zu verbinden. Spätere Entdeckungen bestätigten und festigten die Rolle der Zelle bei der Vererbung weiter, wie beispielsweise die Studien von James Watson und Francis Crick über die Struktur der DNA.

Die Entdeckung der Zelle beeinflusste die Wissenschaft noch hundert Jahre später mit der Entdeckung von Stammzellen, den undifferenzierten Zellen, die sich noch zu spezialisierteren Zellen entwickeln müssen. Wissenschaftler begannen in den 1980er Jahren mit der Gewinnung embryonaler Stammzellen aus Mäusen, und 1998 isolierte James Thomson menschliche embryonale Stammzellen und entwickelte Zelllinien. Seine Arbeit wurde dann in einem Artikel in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft. Später wurde entdeckt, dass erwachsenes Gewebe, normalerweise Haut, in Stammzellen umprogrammiert werden und dann andere Zelltypen bilden kann. Diese Zellen werden als induzierte pluripotente Stammzellen bezeichnet. Stammzellen werden heute zur Behandlung vieler Erkrankungen wie Alzheimer und Herzerkrankungen eingesetzt.

Die Entdeckung der Zelle hatte einen weitaus größeren Einfluss auf die Wissenschaft, als Hooke sich 1665 je hätte träumen lassen. Die Entdeckung der Zelle hat uns nicht nur ein grundlegendes Verständnis der Bausteine ​​aller lebenden Organismen vermittelt, sondern auch zu Fortschritten in der Medizin geführt Technik und Behandlung. Heute arbeiten Wissenschaftler an einer personalisierten Medizin, die es uns ermöglichen würde, aus unseren eigenen Zellen Stammzellen zu züchten und damit Krankheitsprozesse zu verstehen. All dies und mehr entstand aus einer einzigen Beobachtung der Zelle in einem Korken.

Robert Hook verfeinerte um 1665 das Design des zusammengesetzten Mikroskops und veröffentlichte ein Buch mit dem Titel Mikrographie die seine Erkenntnisse mit dem Instrument illustrierte.


Was ist Zelltheorie?

  1. Eine Zelle ist die grundlegende strukturelle und funktionelle Einheit lebender Organismen. Wenn Sie Zelleneigenschaften definieren, definieren Sie die Eigenschaften des Lebens.
  2. Die Aktivität eines Organismus hängt sowohl von der individuellen als auch von der kollektiven Aktivität seiner Zellen ab.
  3. Nach dem Prinzip der Komplementarität von Struktur und Funktion werden die biochemischen Aktivitäten von Zellen durch ihre Formen oder Formen und durch die relative Anzahl ihrer spezifischen subzellulären Strukturen bestimmt.
  4. Die Kontinuität des Lebens von einer Generation zur anderen hat eine zelluläre Grundlage.

Zellen sind die Lebensgrundlage. Manche verbinden Körperteile und speichern Nährstoffe, andere bekämpfen Krankheiten und transportieren Gase. Einige Zellen sammeln Informationen und steuern bestimmte Körperfunktionen, während spezialisierte Zellen zur Fortpflanzung verwendet werden.

Diese Konzepte werden im Laufe der Zeit erweitert und Links zu neuem Material werden gepostet, sobald es verfügbar ist. Beginnen wir zunächst mit der Idee, dass die Zelle die kleinste lebende Einheit ist. Unabhängig von ihrer Form oder ihrem Verhalten ist die Zelle ein mikroskopisches Paket, das alle notwendigen Teile enthält, um in einer sich verändernden Welt zu überleben. Aus diesem Grund liegt der Verlust der zellulären Homöostase praktisch jeder dem Menschen bekannten Krankheit zugrunde.

Es gibt Billionen von Zellen im menschlichen Körper. Dazu gehören über 200 verschiedene Zelltypen, die sich in Größe, Form und Funktion stark unterscheiden. Rote Blutkörperchen sind scheibenförmig, Nervenzellen verzweigen sich und Nierentubuluszellen sind gewürfelt. Dies sind nur einige Beispiele für die Form von Zellen. Zellen variieren auch in der Länge – von 2 Mikrometern in den kleinsten Zellen bis zu über einem Meter in den Nervenzellen, mit denen Sie mit den Zehen wackeln. Im Allgemeinen spiegelt die Form einer Zelle ihre Funktion wider. Zum Beispiel sind die Epithelzellen, die die Innenseite Ihrer Wange auskleiden, flach und passen wie Bodenfliesen eng aneinander und bilden eine lebende Barriere, die das darunter liegende Gewebe vor dem Eindringen von Bakterien schützt. Wir wissen dies dank der Forschung, die aufgrund der medizinischen Ausrüstung, die wir heute haben, durchgeführt werden konnte. Dinge wie Zentrifugenröhrchen (ein Zentrifugenröhrchen ist eines der vielseitigsten Verbrauchsmaterialien) und andere spezielle Geräte machen diese Art von Forschung leicht zugänglich.


Vorhersage der Osmoserichtung

Um die Richtung der Osmose vorherzusagen.

Gerät

  • 1 x ( ext<500>) ( ext) Becher
  • 1 x große Kartoffel
  • Kartoffelschäler/Skalpell
  • 2 x Stifte
  • konzentrierte Saccharose/Zuckerlösung. Dazu 100 g Zucker in 200 ml Wasser geben.

Methode

  1. Die Schale einer großen Kartoffel mit einem Skalpell/Kartoffelschäler abziehen.
  2. Schneiden Sie das eine Ende ab, um die Basis flach zu machen.
  3. Machen Sie einen Hohlraum in der Kartoffel fast bis zum Boden der Kartoffel.
  4. Fügen Sie die konzentrierte Zuckerlösung in die Vertiefung der Kartoffel hinzu und füllen Sie sie etwa zur Hälfte. Markieren Sie die Libelle, indem Sie einen Stift auf Höhe der Zuckerlösung einführen (den Stift schräg in die Kavität auf der Libelle einführen) (Abbildung 2.16 A).
  5. Legen Sie die Kartoffel vorsichtig in das Becherglas mit Wasser.
  6. Beobachten Sie, was mit der Zuckerlösung in der Kartoffel passiert.
  7. Markieren Sie nach 15 bis 20 Minuten den Füllstand, indem Sie den zweiten Stift auf Höhe der Zuckerlösung einführen (als erster Stift einsetzen) (Abbildung 2.16 B).

Fragen

  1. Was passiert Ihrer Meinung nach mit der Lösung in der Kartoffel?
  2. Welche Schlussfolgerung können Sie aus Ihrer Beobachtung ziehen?
  3. Welche Bedingungen wurden in diesem Experiment erfüllt, die diese Art des Transports von der Diffusion unterscheiden?

Vorhersage der Osmoserichtung

  1. Was passiert Ihrer Meinung nach mit der Lösung in der Kartoffel?
  2. Welche Schlussfolgerung können Sie aus Ihrer Beobachtung ziehen?
  3. Welche Bedingungen wurden in diesem Experiment erfüllt, die diese Art des Transports von der Diffusion unterscheiden?
  1. Der Lösungsgehalt in der Kartoffel steigt an.
  2. Wasser fließt aus der Kartoffel in den Hohlraum in der Mitte. Gleichzeitig wird aus dem Becher Wasser in die Kartoffel gezogen. Dies bedeutet, dass die Lösung in der Kavität hypertonisch und das Wasser hypotonisch ist.
  3. Die semipermeablen Membranen der Zellen in der Kartoffel verhinderten die Bewegung der Zuckermoleküle. Nur das Wasser bewegt sich. Bei der Diffusion können sich alle Moleküle bewegen. Bei der Osmose bewegt sich nur Wasser und es bewegt sich über eine halbdurchlässige Membran.

Sehen Sie sich eine Illustration von Diffusion und Osmose an.

3. Erleichterte Verbreitung

Die erleichterte Diffusion ist eine spezielle Form der Diffusion, die einen schnellen Austausch bestimmter Stoffe ermöglicht. Partikel werden von Trägerproteinen aufgenommen, die dadurch ihre Form ändern. Durch die Formänderung werden die Partikel auf der anderen Seite der Membran freigesetzt. Eine erleichterte Diffusion kann nur über lebende, biologische Membranen erfolgen, die die Trägerproteine ​​enthalten. Eine Substanz wird über ein Trägerprotein von einer Region hoher Konzentration in eine Region niedriger Konzentration transportiert, bis sie zufällig verteilt ist. Deshalb ist Bewegung einen Konzentrationsgradienten hinunter.

Abbildung 2.17: Erleichterte Diffusion in der Zellmembran mit Darstellung von Ionenkanälen und Trägerproteinen.

Beispiele für Stoffe, die durch erleichterte Diffusion bewegt werden, umfassen alle polaren Moleküle wie Glukose oder Aminosäuren.

4. Aktiver Transport

Aktiver Transport ist die Bewegung von Stoffen gegen ein Konzentrationsgradient, aus einem Bereich von niedrige Konzentration zu hohe Konzentration unter Verwendung eines Energieeintrags. In biologischen Systemen ist die Form, in der diese Energie auftritt, Adenosintriphosphat (ATP). Der Prozess transportiert Stoffe durch ein Membranprotein. Die Stoffbewegung erfolgt selektiv über die Trägerproteine ​​und kann in die Zelle hinein oder aus ihr heraus erfolgen.

ATP und ADP sind Moleküle, die an der Bewegung von Energie in Zellen beteiligt sind. Sie müssen diese Namen nicht vollständig kennen und erfahren später mehr darüber.

Abbildung 2.18: Die Natrium-Kalium-Pumpe ist ein Beispiel für den primären aktiven Transport.

Beispiele für bewegte Stoffe sind Natrium- und Kaliumionen, wie in Abbildung 2.18 gezeigt


Geschichte der Zelle: Die Entdeckung der Zelle

Die Zelle wurde 1665 von Robert Hooke entdeckt und hat eine reiche und interessante Geschichte, die schließlich vielen der heutigen wissenschaftlichen Fortschritte gewichen ist.

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Robert Hook verfeinerte um 1665 das Design des zusammengesetzten Mikroskops und veröffentlichte ein Buch mit dem Titel Mikroskopie die seine Erkenntnisse mit dem Instrument illustrierte.

POWER AND SYRED, LIBRERIA BARDON/WISSENSCHAFTSFOTOBIBLIOTHEK

Gehirnerkrankung, gekennzeichnet durch Verwirrung, Desorientierung und Gedächtnisversagen.

(Singular: Bakterium) einzellige Organismen, die in jedem Ökosystem der Erde vorkommen.

kleinster arbeitender Teil eines lebenden Organismus.

DNA-Strang und assoziierte Proteine ​​im Zellkern, der die genetische Information des Organismus trägt.

(Desoxyribonukleinsäure) Molekül in jedem lebenden Organismus, das spezifische genetische Informationen über diesen Organismus enthält.

die Weitergabe von Eigenschaften von Vorfahren an Nachkommen.

adulte Zellen, die so umprogrammiert wurden, dass sie in der frühen Entwicklung die Qualitäten undifferenzierter Zellen aufweisen.

Studium der Struktur, Funktion und des Verhaltens mikroskopischer Organismen.

Instrument, das verwendet wird, um sehr kleine Objekte zu betrachten, indem sie größer erscheinen.

einzellige Organismen im Königreich Protista, wie Amöben. (Singular: Protozoen)

frühe Zelle, die sich zu jeder Art von Zelle oder Gewebe im Körper entwickeln kann

Medien-Credits

Audio, Illustrationen, Fotos und Videos werden unterhalb des Medieninhalts aufgeführt, mit Ausnahme von Werbebildern, die in der Regel auf eine andere Seite verweisen, die den Mediennachweis enthält. Rechteinhaber für Medien ist die genannte Person oder Gruppe.

Direktor

Tyson Brown, National Geographic Society

Autor

National Geographic Society

Produktionsleiter

Gina Borgia, National Geographic Society
Jeanna Sullivan, National Geographic Society

Programmspezialisten

Sarah Appleton, National Geographic Society
Margot Willis, National Geographic Society

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Die mitotische Phase und die G0-Phase

Während der mehrstufigen mitotischen Phase teilt sich der Zellkern und die Zellbestandteile teilen sich in zwei identische Tochterzellen auf.

Lernziele

Beschreiben Sie die Ereignisse, die in den verschiedenen Stadien der Mitose auftreten

Die zentralen Thesen

Wichtige Punkte

  • Während der Prophase verschwindet der Kern, es bilden sich Spindelfasern und die DNA kondensiert zu Chromosomen (Schwesterchromatiden).
  • Während der Metaphase richten sich die Schwesterchromatiden entlang des Äquators der Zelle aus, indem sie ihre Zentromere an die Spindelfasern anheften.
  • Während der Anaphase werden Schwesterchromatiden am Zentromer getrennt und von der mitotischen Spindel zu den entgegengesetzten Zellpolen gezogen.
  • Während der Telophase kommen Chromosomen an entgegengesetzten Polen an und lösen sich zu dünnen DNA-Strängen auf, die Spindelfasern verschwinden und die Kernmembran erscheint wieder.
  • Zytokinese ist die eigentliche Spaltung der Zellmembran, tierische Zellen klemmen sich auseinander, während Pflanzenzellen eine Zellplatte bilden, die zur neuen Zellwand wird.
  • Zellen betreten das G0 (inaktive) Phase nach dem Verlassen des Zellzyklus, wenn sie sich nicht aktiv auf die Teilung vorbereiten einige Zellen bleiben in G0 Phase dauerhaft.

Schlüsselbegriffe

  • Karyokinese: (Mitose) der erste Abschnitt der mitotischen Phase, in dem die Teilung des Zellkerns stattfindet
  • Zentrosom: eine Organelle in der Nähe des Zellkerns im Zytoplasma der meisten Organismen, die die Organisation ihrer Mikrotubuli kontrolliert und die mitotische Spindel hervorbringt
  • Zytokinese: der zweite Teil der mitotischen Phase, in dem sich das Zytoplasma einer Zelle nach der Teilung des Zellkerns teilt

Die mitotische Phase

Die mitotische Phase ist ein mehrstufiger Prozess, bei dem die duplizierten Chromosomen ausgerichtet, getrennt und in zwei neue, identische Tochterzellen verschoben werden. Der erste Teil der mitotischen Phase wird als Karyokinese oder Kernteilung bezeichnet. Der zweite Teil der mitotischen Phase, Zytokinese genannt, ist die physikalische Trennung der zytoplasmatischen Komponenten in die beiden Tochterzellen.

Karyokinese (Mitose)

Die Karyokinese, auch Mitose genannt, gliedert sich in eine Reihe von Phasen (Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase und Telophase), die zur Teilung des Zellkerns führen.

Phasen des Zellzyklus: Karyokinese (oder Mitose) ist in fünf Phasen unterteilt: Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Die Bilder unten wurden durch Fluoreszenzmikroskopie (daher der schwarze Hintergrund) von Zellen aufgenommen, die mit Fluoreszenzfarbstoffen künstlich gefärbt wurden: blaue Fluoreszenz zeigt DNA (Chromosomen) und grüne Fluoreszenz zeigt Mikrotubuli (Spindelapparat) an.

Während der Prophase, der “ersten Phase”, beginnt die Kernhülle, sich in kleine Vesikel aufzulösen. Die membranösen Organellen (wie der Golgi-Apparat und das endoplasmatische Retikulum) fragmentieren und verteilen sich in Richtung der Peripherie der Zelle. Der Nukleolus verschwindet und die Zentrosomen beginnen, sich zu den entgegengesetzten Polen der Zelle zu bewegen. Mikrotubuli, die schließlich die mitotische Spindel bilden, erstrecken sich zwischen den Zentrosomen und drücken sie weiter auseinander, wenn sich die Mikrotubulusfasern verlängern. Die Schwesterchromatiden beginnen sich mit Hilfe von Kondensinproteinen enger zu winden und werden unter dem Lichtmikroskop sichtbar.

Während der Prometaphase, der “ersten Veränderungsphase”, schreiten viele Prozesse, die in der Prophase begannen, weiter voran. Die Reste des Kernhüllenfragments. Die mitotische Spindel entwickelt sich weiter, da sich mehr Mikrotubuli ansammeln und sich über die Länge des ehemaligen Kernbereichs erstrecken. Chromosomen werden kondensierter und diskreter. Jedes Schwesterchromatid entwickelt in der zentromeren Region eine Proteinstruktur, die als Kinetochor bezeichnet wird. Die Proteine ​​des Kinetochors ziehen mitotische Spindelmikrotubuli an und binden sie.

Kinetochor und mitotische Spindel: Während der Prometaphase heften sich mitotische Spindelmikrotubuli von entgegengesetzten Polen an jedes Schwesterchromatid am Kinetochor. In der Anaphase bricht die Verbindung zwischen den Schwesterchromatiden zusammen und die Mikrotubuli ziehen die Chromosomen zu entgegengesetzten Polen.

Während der Metaphase, der “Change-Phase”, sind alle Chromosomen auf einer Ebene ausgerichtet, die als Metaphasenplatte oder Äquatorialebene bezeichnet wird, auf halbem Weg zwischen den beiden Polen der Zelle. Die Schwesterchromatiden sind immer noch durch Kohäsinproteine ​​fest miteinander verbunden. Zu diesem Zeitpunkt sind die Chromosomen maximal kondensiert.

Während der Anaphase, der “Aufwärtsphase”, werden die Cohesinproteine ​​abgebaut und die Schwesterchromatiden trennen sich am Zentromer. Jedes Chromatid, jetzt Chromosom genannt, wird schnell zum Zentrosom gezogen, an dem sein Mikrotubulus befestigt ist. Die Zelle wird sichtbar verlängert (ovale Form), wenn die polaren Mikrotubuli an der Metaphasenplatte, wo sie sich überlappen, gegeneinander gleiten.

Während der Telophase, der “Abstandsphase”, erreichen die Chromosomen die gegenüberliegenden Pole und beginnen sich zu dekondensieren (entwirren) und entspannen sich in eine Chromatinkonfiguration. Die mitotischen Spindeln werden zu Tubulinmonomeren depolymerisiert, die verwendet werden, um Zytoskelettkomponenten für jede Tochterzelle aufzubauen. Kernhüllen bilden sich um die Chromosomen herum und Nukleosomen erscheinen innerhalb des Kernbereichs.

Zytokinese

Zytokinese oder “Zellbewegung” ist die zweite Hauptphase der mitotischen Phase, während der die Zellteilung durch die physikalische Trennung der zytoplasmatischen Komponenten in zwei Tochterzellen abgeschlossen wird. Die Teilung ist erst abgeschlossen, wenn die Zellbestandteile aufgeteilt und vollständig in die beiden Tochterzellen getrennt wurden. Obwohl die Stadien der Mitose bei den meisten Eukaryoten ähnlich sind, ist der Prozess der Zytokinese bei Eukaryoten mit Zellwänden, wie Pflanzenzellen, ganz anders.

In Zellen wie tierischen Zellen, denen Zellwände fehlen, folgt die Zytokinese dem Einsetzen der Anaphase. Ein kontraktiler Ring aus Aktinfilamenten bildet sich direkt innerhalb der Plasmamembran an der ehemaligen Metaphasenplatte. Die Aktinfilamente ziehen den Äquator der Zelle nach innen und bilden eine Fissur. Dieser Riss oder “crack” wird als Spaltfurche bezeichnet. Die Furche wird tiefer, wenn sich der Aktinring zusammenzieht, schließlich wird die Membran in zwei Teile gespalten.

Zytokinese: Während der Zytokinese in tierischen Zellen bildet sich an der Metaphasenplatte ein Ring aus Aktinfilamenten. Der Ring zieht sich zusammen und bildet eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile teilt. In Pflanzenzellen verschmelzen Golgi-Vesikel an der ehemaligen Metaphasenplatte und bilden einen Phragmoplasten. Eine durch die Fusion der Vesikel des Phragmoplasten gebildete Zellplatte wächst vom Zentrum in Richtung der Zellwände und die Membranen der Vesikel verschmelzen zu einer Plasmamembran, die die Zelle in zwei Teile teilt.

In Pflanzenzellen muss sich zwischen den Tochterzellen eine neue Zellwand bilden. Während der Interphase akkumuliert der Golgi-Apparat Enzyme, Strukturproteine ​​und Glukosemoleküle, bevor er in Vesikel zerfällt und sich in der sich teilenden Zelle verteilt. Während der Telophase werden diese Golgi-Vesikel auf Mikrotubuli transportiert, um einen Phragmoplast (eine vesikuläre Struktur) an der Metaphasenplatte zu bilden. Dort verschmelzen die Vesikel und verschmelzen vom Zentrum zu den Zellwänden. Diese Struktur wird als Zellplatte bezeichnet. Wenn mehr Vesikel verschmelzen, vergrößert sich die Zellplatte, bis sie mit den Zellwänden an der Peripherie der Zelle verschmilzt. Enzyme nutzen die Glukose, die sich zwischen den Membranschichten angesammelt hat, um eine neue Zellwand aufzubauen. Die Golgi-Membranen werden zu beiden Seiten der neuen Zellwand zu Teilen der Plasmamembran.

G0 Phase

Nicht alle Zellen halten sich an das klassische Zellzyklusmuster, bei dem eine neu gebildete Tochterzelle sofort in die vorbereitenden Phasen der Interphase eintritt, dicht gefolgt von der mitotischen Phase. Zellen in G0 Phase bereiten sich nicht aktiv auf die Teilung vor. Die Zelle befindet sich in einem ruhenden (inaktiven) Stadium, das auftritt, wenn Zellen den Zellzyklus verlassen. Einige Zellen geben G . ein0 vorübergehend, bis ein externes Signal das Einsetzen von G . auslöst1. Andere Zellen, die sich nie oder selten teilen, wie reife Herzmuskel- und Nervenzellen, verbleiben in G0 permanent.


Kontinuität des Lebens

Nur wenige wissen, dass die Kontinuität des Lebens und nicht der Fossilienbestand Charles Darwins erstes und stärkstes Argument für die Evolution war.

Wissenschaftler und jene Kreationisten, die gegen die Evolution sind – denn nicht alle Kreationisten sind gegen die Evolution – gehen ihre Argumente anders an. Wissenschaftler neigen dazu, das Gesamtbild zu betrachten und ihre Theorien aus der Bedeutung der Beweise als Ganzes zu entwickeln. Diejenigen, die sich der Evolution widersetzen, neigen andererseits dazu, ein Argument nach dem anderen wegzuwerfen, in der Hoffnung, etwas zu finden, das die Evolution nicht erklären kann, etwas, das sich nicht hätte entwickeln können.

Ein Beispiel für den "Big Picture"-Ansatz ist das Buch von Charles Darwin, Zur Entstehung der Arten. Darwinꂾgins Zur Entstehung der Arten indem Sie darauf hinweisen, wie schwierig es ist, zwischen eine Art und Unterart (oder Varietät).

Zu seiner Zeit war die Definition einer Spezies (auf praktischer Ebene) eine Lebensform, die von Gott unabhängig geschaffen wurde. Von einer Unterart hingegen wurde angenommen, dass sie von einer anderen Lebensform abstammt. Im Fall von Hunden zum Beispiel stammen sie wahrscheinlich alle von Wölfen ab, also wären Wölfe nach dieser Definition eine Art und Chihuahua eine Unterart. (Wir verwenden diese Definition nicht mehr, daher sind Wölfe und Haushunde verschiedene Arten.)

Darwin weist dann darauf hin, dass sich die Naturforscher seiner Zeit nicht darauf einigen konnten, was eine Art und was eine Unterart war. Die Kontinuität des Lebens war zu groß! Lebensformen sind zu eng verwandt!

Es können nur wenige gut markierte und bekannte Sorten genannt werden, die nicht zumindest von einigen kompetenten Richtern als Art eingestuft wurden. . Vergleichen Sie die verschiedenen Floren Großbritanniens, Frankreichs oder der Vereinigten Staaten, die von verschiedenen Botanikern erstellt wurden, und sehen Sie, welche überraschend viele Formen von einem Botaniker als gute Arten und von einem anderen als bloße Varietäten eingestuft wurden. . Unter Gattungen, einschließlich der polymorphsten Formen, gibt Mr. Babington 251 Arten an, während Mr. Bentham nur 112 angibt, — ein Unterschied von 139 zweifelhaften Formen! (Charles Darwin, Entstehung der Arten, CH. 2)

Dann begann er über die Felsentaube nachzudenken, die in England zu vielen Taubenarten gezüchtet wurde. Wenn die Felsentaube von Menschen in so viele und so unterschiedliche Formen gezüchtet werden könnte, was würde die Kreaturen davon abhalten, sich weiter zu divergieren und zu divergieren, bis die Unterschiede viel größer waren als bei Unterarten? Dann weist er darauf hin, dass, wenn Tauben in freier Wildbahn gefunden würden, sie nicht nur als mehrere Arten, sondern sogar als mehrere Gattungen (Plural von Gattungen) gelten würden.

Dann suchte er in der Natur nach Hinweisen, dass diese Divergenz ständig andauerte, und er konnte viele Zwischenformen finden, die heute noch leben. Er verbringt den Rest des Buches damit, fast ausschließlich von lebenden Formen zu argumentieren, dass so ziemlich jedes lebende Tier und jede lebende Pflanze nachweislich von einer anderen lebenden Pflanze oder einem anderen lebenden Tier abstammt oder mit ihnen verwandt ist – perfekte Kontinuität des Lebens.

Er ist sehr gut in diesem Argument.

Alfred Wallace und die geographische Kontinuität des Lebens

Gleichzeitig zog Alfred Wallace ähnliche Schlussfolgerungen über die Kontinuität des Lebens aufgrund der geografischen Verteilung der Tiere.

Das war vor 150 Jahren. Im Laufe der Zeit fanden Wissenschaftler immer mehr Beweise für das, was Darwin und Wallace sahen. Da immer mehr Fossilien entdeckt wurden, stellen Wissenschaftler fest, dass Fossilien den gleichen Verlauf und die gleiche glatte geografische Verteilung aufweisen wie lebende Tiere.

Beuteltiere kommen beispielsweise fast ausschließlich in Australien vor. Die einzigen Ausnahmen, sowohl lebend als auch in Fossilien, gibt es in Südamerika, das einst mit Australien verbunden war. Beuteltiere sind nicht zufällig auf der Welt verteilt.

Sie werden auch Ähnlichkeiten zwischen Tieren und Pflanzen in Indien, Madagaskar und Afrika bemerken, die ebenfalls alle einmal verbunden waren. Indien hat keine ähnliche Flora und Fauna wie Asien, sondern Afrika. Elefanten kommen beispielsweise nur in Afrika und Indien vor. Dies liegt daran, dass Indien früher mit Afrika verbunden war. Nachdem seine tektonische Platte es nach Asien getragen hatte, prallte es auf den asiatischen Kontinent, schuf den Himalaya und bildete eine natürliche Grenze zwischen ihm und dem nördlichen Teil Asiens. Daher sind seine Tiere und Pflanzen mit afrikanischen Tieren und Pflanzen verwandt, nicht mit asiatischen. Wieder eine reibungslose Kontinuität des Lebens, die überall zu sehen ist, wo wir hinschauen.

Im Fossilienbestand nehmen wir Tatsachen wie das Auffinden von Fossilien von alten Riesenfaultieren in Südamerika zur Kenntnis, wo moderne Faultiere nicht auf anderen Kontinenten leben. Eine solche Kontinuität des Lebens ist im gesamten Fossilienbestand und in den heutigen Lebewesen offensichtlich. Es ist fast immer leicht zu erklären, wie lebende Arten von ihren Vorfahren in der Vergangenheit und lebenden Verwandten zu ihrer heutigen Position gelangt sind.

DNA und die Kontinuität des Lebens

Noch schlüssiger ist, dass wir seit Darwins Zeit die DNA entdeckt haben! Wir wissen jetzt, dass jede lebende Zelle genau den gleichen Code liest. Nicht nur alle Zellen haben DNA, sondern jede lebende Zelle liest DNA genau gleich.

Mit anderen Worten, DNA ist wie ein Alphabet, das eine Sprache bildet, und jede lebende Zelle spricht dieselbe Sprache. Es ist nicht wie die menschliche Sprache, wo es Hunderte von Sprachen und Tausende von Dialekten gibt. Alle Zellen sprechen und lesen dieselbe DNA-Sprache.

Deshalb können wir menschliche DNA nehmen, in Hefe stecken und Hefe dazu bringen, menschliches Insulin zu produzieren, das dann Diabetikern injiziert werden kann. Hefe liest denselben DNA-Code wie menschliche Zellen. Das gilt auch für alle Pflanzen- und Bakterienzellen.

Überall, wo die Wissenschaft hinschaut, sehen sie die Kontinuität des Lebens.

Der anti-evolutionistische Angriff auf die Kontinuität des Lebens

Ich verwende hier das Wort "Angriff", aber ich habe nichts dagegen, dass Kreationisten die Kontinuität des Lebens in Frage stellen. Hinterfragen ist das, worum es in der Wissenschaft geht! Es ist nur der unehrliche Umgang mit den Antworten, gegen die ich Einwände habe.

Kreationisten neigen dazu, nach Besonderheiten zu suchen. Kreationisten suchen nach einem Ereignis hier oder einem Ereignis dort, in dem es für die Wissenschaft schwierig ist, die Kontinuität des Lebens zu finden.

Michael Behe ​​zum Beispiel (der eigentlich die meisten Evolutionen anerkennt) ist im Bereich Intelligent Design bekannt. Sein bekanntestes Argument ist das Flagellum, das in einigen Bakterien gefunden wird. Es ist ein kleiner, sich drehender Schwanz, mit dem sie sich bewegen. (Sehr beeindruckendes kleines Design.) Dieses Flagellum besteht aus 15 Proteinen, und er argumentierte, dass, wenn Sie auch nur eines wegnehmen, das Flagellum nicht funktioniert.

Er kommt dann zu dem Schluss, dass sich eine solche Struktur nicht hätte entwickeln können. Es muss intelligent entworfen worden sein.

Beachten Sie, wie Darwin allgemeine Prinzipien des Lebens diskutiert, Tausende von Beispielen findet, ein konsistentes Muster bemerkt und dann sagt, dass er es für möglich hält, dass sich das gesamte Leben so entwickelt hat? Behe hingegen arbeitet mit nur einem und argumentiert, dass die Wissenschaft dieses eine Ereignis nicht erklären kann.

Ja, Michael Behe ​​sucht nach vielen solchen unerklärlichen Dingen, aber er tritt nicht zurück, betrachtet die Kontinuität des Lebens und zieht eine Schlussfolgerung. Stattdessen tritt er vor, mikroskopiert einzelne Punkte und verlangt eine Erklärung für jeden Schritt auf dem Weg.

Das Problem bei der Behe-Methode besteht jedoch darin, dass die Wissenschaft solche Dinge letztendlich normalerweise erklären kann. Im Fall des Flagellums stellt sich heraus, dass ein anderes Bakterium eine sehr ähnliche Struktur hat, mit nur 7 oder 8 dieser Proteine, und dass Bakterien diese Struktur als Nadel verwenden, um Gift in Zellen zu injizieren. Es verwendet dann die vergiftete Zelle als Nahrung. (Hier weiter erklärt.)

Die Kontinuität des Lebens und Schöpfungs-Evolutions-Debatten

Ein weiteres Problem ist, dass Kreationisten die meisten Debatten gewinnen, wenn sie nur ein oder zwei Stunden dauern. The reason is that creationists bring up individual items that they think can't be explained, then the scientist spends all his time explaining the majority of them. Usually, though, there's one or two—or ten—that he's never heard of (often because they're completely fabricated by dishonest creationists, so they've never made it into scientific literature, or they've just been invented the day before).

In this way, the scientist looks bad. He looks like he's spending his whole time trying to explain impossible things and succeeding only occasionally.

That scientist never gets the chance to do what Darwin could do in a long book. He never gets to explain the massive evidence in nature that indicates the spread of life and the smooth continuity in time and geography of life as we know it.

I saw one debate, between Kent Hovind and Ben Waggoner, where Waggoner turned the tables on Hovind.

This is a long video, but worth watching! Waggoner's technique is wildly successful, but he never gains audience support. Below I have another debate where the evolutionist is not so successful, but he does warm the audience up excellently.

He began the debate by saying he'd read Hovind's web site, and he was convinced evolution was a lie. Then he sat down and didn't use his time. After Hovind was done speaking, Waggoner said, "I do have to ask some questions because there's things I don't understand. Please educate me."

Waggoner then began showing bits of evidence for evolution that there was no way Hovind could explain. At the end of the debate, it was Hovind who looked like he was explaining impossible things, and Waggoner clearly won the debate.

In this video, Shermer tries to stick to the continuity of life and not get stuck on Hovind's details. He was only partially successful, and he said afterward that he never wanted to do another creation vs. evolution debate.


2.2: The cell theory and the continuity of life - Biology

1) When organisms break the bonds of organic compounds, the organisms can
c) obtain energy or reassemble the resulting materials to form different compounds.

2) Which statement correctly describes how carbon’s ability to form four bonds makes it uniquely suited to form macromolecules?
b) It forms large, complex, diverse molecules.

3) Surface tension is a result of which property of water
a) cohesion

4) Why is water often referred to as the “universal solvent?”
Due to its polarity, it can dissolve pretty much anything.

5) Which statement best describes an effect of the low density of frozen water in a lake?
c) When water in a lake freezes, it floats, providing insulation for organisms below.

6) The diagram below shows a reaction that forms a polymer from two monomers. What is this type of reaction called?
d) dehydration synthesis

7) Which statement concerning simple sugars and amino acids is correct?
c)They are both needed for the synthesis of larger molecules.

8) Fill in this table:


9) Proteins are a major part of every living cell and have many different functions within each cell.
Carbohydrates also perform numerous roles in living things.
Part A: Describe the general composition of a protein molecule.
Proteins are composed of amino acid molecules linked together by peptide bonds. C, H, O, N, S are typically used.
Part B: Describe how the structures of proteins differ from the structures of carbohydrates.
Amino acids contain amino and carboxyl groups and peptide bonds are between these ends. Primary (chains of amino acids), Secondary (folds, sheets, helices), tertiary (folding and bending) and quaternary (multiple polypeptides) structures are necessary for the correct function of the protein. Carbohydrates are composed of C, H, O in a 1:2:1 ratio. The monomers are monosaccharides. The are composed of chains of these simple sugars. Two monosaccharides make a disaccharide. May monosaccharides make a polysaccharide.
Part C: Describe how the functions of proteins differ from the functions of carbohydrates.
Proteins function as enzymes, antibodies, non-steroid hormones and structural components. Carbohydrates function as short-term energy storage (starch nand glycogen) or structural components (chitin, cellulose, glycogen).
10) A scientist formed Chemical X in a laboratory. The material was then analyzed by other scientists. Analysis showed that the chemical was composed of long chains of repeated copies of CH2 molecules. Which type of organic molecule was most likely formed by the scientist in the laboratory?
a) lipid

11) Substance A is converted to substance B in a metabolic reaction. Which statement best describes the role of an enzyme during this reaction?
d) It speeds up the reaction without being consumed.

12) A scientist observes that, when the pH of the environment surrounding an enzyme is changed, the rate the enzyme catalyzes a reaction greatly decreases. How can a change in pH affect an enzyme?

A change in pH can cause the enzyme to change its shape.


13) The graph below shows how the activity of an enzyme changes at different temperatures. Which statement best describes what happens to the enzyme when the temperature of the reaction increases to 63°C?
d) The enzyme changes shape and can no longer speed up the reaction.

14) Certain poisons are toxic to organisms because they interfere with the function of enzymes in mitochondria. This results directly in the inability of the cell to
c) release energy from nutrients.

15) Failure to maintain the homeostasis of blood pH can affect the activity of
a) enzymes that clot blood.

16) The diagram models how a poison bonds to the active site of an enzyme. What type of inhibitor is this poison?
wettbewerbsfähig


  • ASIN &rlm : &lrm 0140047433
  • Publisher &rlm : &lrm Penguin Books Later Printing edition (February 23, 1978)
  • Language &rlm : &lrm English
  • Paperback &rlm : &lrm 160 pages
  • ISBN-10 &rlm : &lrm 9780140047431
  • ISBN-13 &rlm : &lrm 978-0140047431
  • Reading age &rlm : &lrm 18 years and up
  • Lexile measure &rlm : &lrm 1320L
  • Grade level &rlm : &lrm 12 and up
  • Item Weight &rlm : &lrm 4.2 ounces
  • Dimensions &rlm : &lrm 7.75 x 5.02 x 0.47 inches

Top reviews from the United States

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I stumbled upon Lewis Thomas in a recent post on "Writer's Almanac". Curiosity got the best of me and I ended up ordering several of his books on Amazon. Thirty years of marriage to a scientist hasn't made that world any less mysterious and Thomas' writing looked like one more way to enter it.

The language is unfamiliar and the concepts are complicated - at least to this layman - but I can't get enough of Thomas' marvelous writing. It's like science as poetry.

Am I now well-versed in the secret life of the cell? Let's say I'm better versed than I was before I read the book. The best part is that I want to read more. Thomas' writing opens a door and invites you in. The beauty of it is that once you get there, you want to stay.

This book consists of 29 stand-alone essays, beautifully written and previously published in the "New England Journal of Medicine" during the early seventies.

From the first chapter: "The viruses, instead of being single-minded agents of disease and death, now begin to look more like mobile genes. We live in a dancing matrix of viruses they dart, rather like bees, from organism to organism, from plant to insect to mammal to me and back again, and into the sea, tugging along pieces of this genome, strings of genes from that, transplanting grafts of DNA, passing around heredity as though at a great party."

Although there is no continuity from chapter to chapter, there are consistent threads of thought as the author free associates:

1.There is a joyful attitude about science and discovery and abundant tidbits about the goings on of living things.

2.There is constant reference to the interaction, symbiosis, and co-operative living arrangements amongst the different species.

3.There are numerous references to the mindless activities of ants, bees, and termites, whose activities create sophisticated, developed projects without any evidence of central control. These examples are repeatedly compared to humans and their social activities, with the human emphasis being on language.

4.The cell is the unit of life, complete with all its intricate inner workings. The cell membrane (cell wall in plants) is the protective layer that makes this unit of life possible.

In the first chapter and frequently throughout, the author wants to think of the earth as a kind of organism, but he can't make it work - too big, too complex, too many working parts without visible connections. Then in the last chapter, a better analogy emerges. The earth is like a huge cell and the protective atmosphere that shields us from meteors and cosmic rays is our cell membrane.

This fine book is a precursor to books from the likes of Carl Sagan, Richard Feynman, and Stephen Jay Gould. Reading the chapters randomly is not a bad idea - each one is only four to six pages long and each gives the reader plenty to think about. Amazingly, after 30 years, there is a little - but not much - in this book that is out of date. If you are a little rusty on biology, have your "Oxford Dictionary of Science" handy. First Class.


A person with swollen gums rinses his mouth with warm salt water, and the swelling decreases. Which of the following has occurred?

A. The swollen gums have absorbed the saltwater solution.

B. The saltwater solution lowers the temperature of the water in the gums.

C. The salt in the solution has moved against the concentration gradient.

D. The water in the gums has moved out due to the high concentration of salt in the solution.


Schau das Video: ORGANISATIONSSTUFEN. ZELLE, GEWEBE, ORGANE. Biologie. Biologie - eine Naturwissenschaft (August 2022).