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Eine typische Tierzelle misst 10 bis 30 Mikrometer, ein Bakterium oft weniger als fünf. Beide sind trotzdem vollständige Lebenseinheiten: Sie grenzen sich mit einer Membran gegen ihre Umgebung ab, stellen Proteine her, gewinnen Energie und vermehren sich durch Teilung. Die Zellbiologie beschreibt, wie der Aufbau der Zelle mit ihren Leistungen zusammenhängt — welches Bauteil welche Aufgabe übernimmt und warum ein Molekül die Membran passiert oder eben nicht.
In der Biologie-Klausur wird selten das bloße Aufzählen von Organellen abgefragt. Geprüft wird, ob du Struktur und Funktion verknüpfst und Vorgänge vorhersagen kannst: Was passiert mit einem roten Blutkörperchen in destilliertem Wasser, und warum reagiert eine Pflanzenzelle in derselben Lösung anders? Warum trifft ein Wirkstoff, der bakterielle Ribosomen blockiert, die menschliche Zelle kaum? Wieso gilt ausgerechnet die Doppelmembran der Mitochondrien als Argument für ihre bakterielle Herkunft? Wer solche Warum-Fragen beantworten kann, kommt auch mit Aufgaben zurecht, die im Skript so nicht standen.
Diese Zusammenfassung zur Zellbiologie geht die prüfungsrelevanten Blöcke in der Reihenfolge durch, in der sie aufeinander aufbauen: Zelltheorie, Prokaryoten und Eukaryoten, Membranaufbau und Transportvorgänge, die Organellen samt Endosymbiontentheorie, Zytoskelett, Zellzyklus und Mitose sowie die Grundzüge des Energiestoffwechsels. Die Lernkarten und Übungsfragen darunter sind so geschnitten, wie Klausuren tatsächlich fragen: Begriffe sauber abgrenzen, ein Organell an seiner Funktion erkennen, den richtigen Transportweg am Fallbeispiel bestimmen. Du kannst alles direkt hier durcharbeiten — oder die Inhalte kostenfrei in deinen Learnboost Account übernehmen und dort mit Spaced Repetition, Lernplan und KI-Tutor weiterlernen.
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Die Zelle ist die kleinste Einheit, die alle Merkmale des Lebendigen zeigt: Sie grenzt sich mit einer Membran gegen ihre Umgebung ab, hält einen Stoffwechsel aufrecht, reagiert auf Reize und vermehrt sich durch Teilung. Die Zellbiologie beschreibt, aus welchen Bauteilen Zellen bestehen und wie diese zusammenarbeiten.
Die klassische Zelltheorie geht auf Schleiden, Schwann und Virchow zurück und lässt sich in drei Sätzen zusammenfassen: Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen. Die Zelle ist die kleinste strukturelle und funktionelle Einheit des Lebens. Jede Zelle entsteht durch Teilung aus einer bereits vorhandenen Zelle. Besonders der dritte Satz ist folgenreich: Er schließt eine spontane Urzeugung aus und erklärt, warum genetische Information ununterbrochen weitergegeben wird. Viren erfüllen diese Kriterien nicht — ohne Wirtszelle haben sie keinen eigenen Stoffwechsel.
Alle Zellen besitzen Zellmembran, Zytoplasma, Ribosomen und DNA; darüber hinaus unterscheidet man zwei Baupläne. Prokaryotische Zellen — Bakterien und Archaeen — haben keinen Zellkern; ihre meist ringförmige DNA liegt ohne umgebende Membran in einem Bereich des Zytoplasmas, dem Nukleoid. Prokaryoten besitzen keine membranumschlossenen Organellen — wohl aber Ribosomen, ein häufig verwechselter Punkt. Diese Ribosomen sind vom 70S-Typ mit den Untereinheiten 30S und 50S, während eukaryotische Zellen im Zytoplasma 80S-Ribosomen aus 40S und 60S nutzen. Typische Prokaryoten messen ein bis fünf Mikrometer.
Eukaryotische Zellen von Tieren, Pflanzen, Pilzen und Protisten sind mit etwa 10 bis 100 Mikrometern deutlich größer; ihre DNA liegt als Chromatin im Zellkern. Möglich wird diese Größe durch Kompartimentierung: Innere Membranen schaffen getrennte Reaktionsräume und vergrößern die Fläche, über die Stoffe ausgetauscht werden.
Die Zellmembran besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht. Phospholipide sind amphipathisch: Die hydrophilen Kopfgruppen zeigen nach außen zum Wasser, die hydrophoben Fettsäureketten lagern sich im Inneren zusammen. In diese Doppelschicht sind Proteine eingelagert — integrale Proteine durchspannen die Membran, periphere liegen ihr an. Das Flüssig-Mosaik-Modell von Singer und Nicolson beschreibt die Membran deshalb nicht als starre Wand, sondern als bewegliche Schicht, in der die Bausteine seitlich wandern; Cholesterin puffert die Fluidität. Zuckerketten bilden auf der Außenseite die Glykokalyx zur Zellerkennung.
Membranproteine übernehmen den Transport als Kanäle und Carrier, empfangen als Rezeptoren Signale, wirken als Enzyme und verankern die Zelle. Aus dem Aufbau folgt die selektive Permeabilität: Kleine unpolare Moleküle wie Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid passieren die Lipidschicht ohne Hilfe, während Ionen, Glukose und Aminosäuren auf Transportproteine angewiesen sind.
Passive Transportvorgänge laufen entlang des Konzentrationsgefälles und ohne Energieaufwand ab. Bei der einfachen Diffusion passiert der Stoff die Lipiddoppelschicht direkt. Bei der erleichterten Diffusion nutzt er ein Kanal- oder Carrierprotein, doch die Richtung bleibt dieselbe und ATP wird nicht verbraucht. Genau hier liegt die häufigste Verwechslung: Nicht die Beteiligung eines Proteins macht einen Transport aktiv, sondern der Energieverbrauch.
Osmose ist die Diffusion von Wasser durch eine selektiv permeable Membran. Wasser wandert dorthin, wo die Konzentration gelöster Teilchen höher ist, also in die stärker konzentrierte Lösung. Die Fachbegriffe beschreiben die Außenlösung im Vergleich zum Zellinneren: In einer hypertonischen Lösung verlässt Wasser die Zelle — eine tierische Zelle schrumpft, bei einer Pflanzenzelle löst sich der Protoplast von der Zellwand (Plasmolyse). In einer hypotonischen Lösung strömt Wasser ein; eine tierische Zelle kann platzen, bei roten Blutkörperchen spricht man von Hämolyse. Die Pflanzenzelle wird dagegen prall, weil die feste Zellwand dem Innendruck standhält und einen Turgor aufbaut. In einer isotonischen Lösung halten sich Zu- und Abstrom die Waage.
Beim aktiven Transport arbeitet die Zelle gegen das Konzentrationsgefälle und muss dafür Energie aufwenden. Schulbeispiel ist die Natrium-Kalium-Pumpe: Pro gespaltenem ATP befördert sie drei Natrium-Ionen nach außen und zwei Kalium-Ionen nach innen. So bleibt die Natriumkonzentration im Zellinneren niedrig und die Kaliumkonzentration hoch; weil mehr positive Ladungen hinaus- als hineingelangen, trägt die Pumpe zum Membranpotenzial bei. Ganze Partikel bewegt die Zelle über Vesikel: Bei der Endozytose stülpt sich die Membran ein und schnürt ein Vesikel nach innen ab — als Phagozytose für feste Partikel, als Pinozytose für Flüssigkeit. Bei der Exozytose verschmilzt ein Vesikel mit der Zellmembran und gibt seinen Inhalt nach außen ab.
Der Zellkern ist von einer Doppelmembran mit Kernporen umgeben und enthält die DNA als Chromatin; hier laufen Replikation und Transkription ab. Im Nucleolus wird rRNA hergestellt und die Untereinheiten der Ribosomen werden zusammengesetzt. Ribosomen selbst besitzen keine Membran und übersetzen die mRNA in Proteine — frei im Zytoplasma oder am rauen ER.
Das raue endoplasmatische Retikulum trägt Ribosomen und stellt Membran- und Exportproteine her, die dort gefaltet und mit Zuckerketten versehen werden. Das glatte ER ist ribosomenfrei, synthetisiert Lipide und Steroide, entgiftet und speichert Calcium-Ionen. Der Golgi-Apparat nimmt an der cis-Seite Vesikel aus dem ER auf, modifiziert und sortiert deren Inhalt und gibt ihn an der trans-Seite verpackt ab.
Lysosomen entstehen am Golgi-Apparat, enthalten hydrolytische Enzyme mit saurem pH-Optimum und verdauen aufgenommenes Material sowie ausgediente Zellbestandteile. Peroxisomen führen oxidative Reaktionen durch, etwa den Abbau langkettiger Fettsäuren; das dabei entstehende Wasserstoffperoxid zerlegt das Enzym Katalase in Wasser und Sauerstoff. Mitochondrien besitzen eine Doppelmembran, deren innere Schicht zu zahlreichen Cristae gefaltet ist, und liefern über die Zellatmung den Großteil des ATP.
Pflanzenzellen haben zusätzlich eine Zellwand aus Cellulose, Chloroplasten mit Thylakoidmembranen und Chlorophyll als Ort der Photosynthese sowie eine große Vakuole. Diese ist vom Tonoplasten umgeben, speichert Wasser, Ionen, Farb- und Abfallstoffe und erzeugt den Turgor, der krautige Pflanzen aufrecht hält.
Nach der Endosymbiontentheorie gehen Mitochondrien und Chloroplasten auf frei lebende Bakterien zurück: auf aerobe Bakterien beziehungsweise auf Cyanobakterien, die von einer Urzelle aufgenommen, aber nicht verdaut wurden. Dafür sprechen mehrere Befunde. Beide Organellen sind von einer Doppelmembran umgeben, wie sie bei einer Aufnahme durch Einstülpung zu erwarten ist. Sie besitzen eigene ringförmige DNA ohne Histone und eigene Ribosomen vom 70S-Typ, also den bakteriellen Bautyp. Sie vermehren sich durch Teilung, unabhängig von der Teilung der ganzen Zelle. Passend dazu greifen Antibiotika gegen bakterielle Ribosomen auch in die Proteinsynthese der Mitochondrien ein.
Das Zytoskelett gibt der Zelle Form, verankert Organellen und ermöglicht Bewegung. Mikrotubuli sind mit rund 25 Nanometern die dicksten Fasern, bestehen aus Tubulin und dienen als Schienen für Motorproteine; sie bilden den Spindelapparat sowie Zilien und Geißeln. Aktinfilamente sind mit etwa sieben Nanometern die dünnsten; sie stabilisieren die Zelloberfläche, ermöglichen Zellwanderung und Muskelkontraktion und bilden den Kontraktionsring bei der Zellteilung. Intermediärfilamente liegen mit rund zehn Nanometern dazwischen, sind mechanisch besonders belastbar und kleiden als Kernlamina die Kernhülle innen aus.
Der Zellzyklus besteht aus Interphase und M-Phase. Die Interphase gliedert sich in G1 mit Zellwachstum, S mit der Verdopplung der DNA — danach besteht jedes Chromosom aus zwei Schwesterchromatiden — und G2 mit der Vorbereitung der Teilung. Zellen, die sich dauerhaft nicht mehr teilen, verharren in der G0-Phase. Kontrollpunkte am Ende von G1 und G2 sowie in der Metaphase prüfen, ob die DNA fehlerfrei verdoppelt wurde und alle Chromosomen korrekt an der Spindel hängen.
Die Mitose verteilt die verdoppelte Erbinformation in vier Phasen. In der Prophase kondensieren die Chromosomen zu sichtbaren Strukturen, der Spindelapparat entsteht und die Kernhülle löst sich auf. In der Metaphase ordnen sich die Chromosomen in der Äquatorialebene an und die Spindelfasern setzen an den Zentromeren an. In der Anaphase werden die Schwesterchromatiden voneinander getrennt und zu den entgegengesetzten Polen gezogen. In der Telophase dekondensieren die Chromosomen wieder, neue Kernhüllen bilden sich, und der Spindelapparat zerfällt. Anschließend teilt die Zytokinese das Zytoplasma: Tierzellen schnüren sich durch einen Ring aus Aktin und Myosin ein, Pflanzenzellen bilden aus Golgi-Vesikeln eine Zellplatte, aus der die neue Zellwand hervorgeht. Ergebnis sind zwei Tochterzellen mit identischer Erbinformation.
Im Gewebe sind Zellen miteinander verbunden. Tight Junctions verschließen den Spalt zwischen benachbarten Zellen — im Darmepithel trennt das den Darminhalt vom Gewebe. Desmosomen wirken wie Nieten: Sie verknüpfen Zellen mechanisch und sind innen mit Intermediärfilamenten verankert. Gap Junctions sind Kanäle, durch die Ionen und kleine Moleküle direkt von Zytoplasma zu Zytoplasma übertreten; im Herzmuskel sorgen sie für eine synchrone Erregung. Pflanzenzellen nutzen Plasmodesmen, die die Zellwand durchziehen und die Zytoplasmen verbinden.
ATP, das Adenosintriphosphat, besteht aus Adenin, dem Zucker Ribose und drei Phosphatresten. Wird der endständige Phosphatrest abgespalten, entstehen ADP und Phosphat, und es wird Energie frei, die die Zelle an aktiven Transport, Bewegung und Synthesen koppelt. ATP wird kaum gespeichert, sondern laufend neu gebildet — daher die Bezeichnung Energiewährung.
Die Zellatmung gewinnt diese Energie aus Nährstoffen: Glukose und Sauerstoff ergeben Kohlenstoffdioxid, Wasser und Energie. Sie läuft in vier Abschnitten ab. Die Glykolyse spaltet im Zytoplasma Glukose in zwei Moleküle Pyruvat und liefert netto zwei ATP. Bei der oxidativen Decarboxylierung wird Pyruvat in der Mitochondrienmatrix zu Acetyl-CoA umgesetzt. Der Citratzyklus baut den Rest in der Matrix vollständig zu Kohlenstoffdioxid ab und belädt dabei die Überträgermoleküle NADH und FADH2. In der Atmungskette an der inneren Mitochondrienmembran geben diese ihre Elektronen ab; die frei werdende Energie pumpt Protonen in den Intermembranraum, und der zurückströmende Protonengradient treibt die ATP-Synthase an. Sauerstoff nimmt am Ende der Kette die Elektronen auf und wird zu Wasser reduziert — fehlt er, stockt die ganze Kette. Pro Glukosemolekül entstehen rund 30 bis 32 ATP; ältere Lehrbücher nennen 36 bis 38.
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Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen. Die Zelle ist die kleinste strukturelle und funktionelle Einheit des Lebens. Jede Zelle entsteht durch Teilung aus einer bereits vorhandenen Zelle.
Prokaryoten besitzen keinen Zellkern — ihre ringförmige DNA liegt frei im Zytoplasma im Nukleoid — und keine membranumschlossenen Organellen; sie messen etwa 1–5 µm. Eukaryoten haben einen von einer Doppelmembran umgebenen Zellkern, zahlreiche membranumschlossene Organellen und messen etwa 10–100 µm.
Prokaryoten besitzen 70S-Ribosomen (Untereinheiten 30S und 50S), Eukaryoten im Zytoplasma 80S-Ribosomen (40S und 60S). Mitochondrien und Chloroplasten enthalten trotz eukaryotischer Wirtszelle 70S-Ribosomen — ein Beleg der Endosymbiontentheorie.
Grundgerüst ist eine Phospholipid-Doppelschicht: Die hydrophilen Köpfe zeigen nach außen zum Wasser, die hydrophoben Fettsäureketten nach innen. Darin liegen mosaikartig Proteine, die sich — wie die Lipide — seitlich in der Ebene bewegen können. Cholesterin puffert die Fluidität, Zuckerketten bilden außen die Glykokalyx.
Beide sind passiv: Sie laufen entlang des Konzentrationsgefälles und ohne ATP-Verbrauch ab. Bei der einfachen Diffusion passiert der Stoff die Lipiddoppelschicht direkt (z. B. Sauerstoff), bei der erleichterten Diffusion nutzt er ein Kanal- oder Carrierprotein (z. B. Glukose oder Ionen).
Osmose ist die Diffusion von Wasser durch eine selektiv permeable Membran. Wasser wandert dorthin, wo die Konzentration gelöster Teilchen höher ist, also in die hypertonische Lösung — bis sich die Konzentrationen ausgleichen oder ein Gegendruck den Einstrom stoppt.
Die Begriffe beschreiben die Konzentration gelöster Teilchen der Außenlösung im Vergleich zum Zellinneren. Hypertonisch: außen höher, Wasser verlässt die Zelle. Hypotonisch: außen niedriger, Wasser strömt in die Zelle. Isotonisch: gleich hoch, es gibt keinen Nettostrom.
Sie ist ein primär aktiver Transporter: Pro gespaltenem ATP befördert sie drei Natrium-Ionen aus der Zelle und zwei Kalium-Ionen hinein, jeweils gegen das Konzentrationsgefälle. So bleibt innen wenig Natrium und viel Kalium; da netto eine positive Ladung nach außen gelangt, trägt die Pumpe zum Membranpotenzial bei.
Bei der Endozytose stülpt sich die Zellmembran ein und schnürt ein Vesikel nach innen ab (Phagozytose für feste Partikel, Pinozytose für Flüssigkeit, dazu rezeptorvermittelte Aufnahme). Bei der Exozytose verschmilzt ein Vesikel mit der Zellmembran und gibt seinen Inhalt nach außen ab. Beide Vorgänge kosten Energie.
Er ist von einer Doppelmembran (Kernhülle) mit Kernporen umgeben und enthält die DNA als Chromatin. Hier finden Replikation und Transkription statt; über die Kernporen verlässt die mRNA den Kern. Damit steuert der Zellkern die Genexpression.
Das raue ER trägt Ribosomen auf der Außenseite und stellt Membran- und Exportproteine her, die dort gefaltet und glykosyliert werden. Das glatte ER ist ribosomenfrei und dient der Lipid- und Steroidsynthese, der Entgiftung und der Speicherung von Calcium-Ionen.
Er nimmt an der cis-Seite Vesikel aus dem ER auf, modifiziert deren Inhalt (etwa durch Anhängen von Zuckerketten), sortiert ihn und gibt ihn an der trans-Seite in neuen Vesikeln ab — zur Sekretion, zur Zellmembran oder als Lysosom.
Die große Zentralvakuole ist vom Tonoplasten umgeben. Sie speichert Wasser, Ionen, Farb-, Nähr- und Abfallstoffe, enthält abbauende Enzyme und erzeugt durch Wasseraufnahme den Turgor, der krautige Pflanzen stabilisiert.
Mitochondrien und Chloroplasten gehen auf frei lebende Bakterien zurück — auf aerobe Bakterien beziehungsweise Cyanobakterien —, die von einer Urzelle aufgenommen, aber nicht verdaut wurden und als Endosymbionten in ihr weiterlebten.
Mikrotubuli (etwa 25 nm, aus Tubulin): Schienen für Motorproteine, Spindelapparat, Zilien und Geißeln. Aktinfilamente (etwa 7 nm): Zellform, Zellwanderung, Muskelkontraktion, Kontraktionsring bei der Zytokinese. Intermediärfilamente (etwa 10 nm): mechanische Zugfestigkeit, Kernlamina.
Aus der Interphase mit G1 (Wachstum), S (Verdopplung der DNA) und G2 (Vorbereitung der Teilung) sowie der M-Phase aus Mitose und Zytokinese. Zellen, die sich dauerhaft nicht mehr teilen, verharren in der G0-Phase.
1. Prophase: Chromosomen kondensieren, Spindelapparat entsteht, Kernhülle löst sich auf. 2. Metaphase: Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene an. 3. Anaphase: Schwesterchromatiden werden getrennt und zu den Polen gezogen. 4. Telophase: Chromosomen dekondensieren, neue Kernhüllen entstehen.
ATP besteht aus Adenin, Ribose und drei Phosphatresten. Bei der Abspaltung des endständigen Phosphats zu ADP und Phosphat wird Energie frei, die an energieverbrauchende Vorgänge gekoppelt wird — an aktiven Transport, Bewegung und Synthesen. ATP wird kaum gespeichert, sondern laufend neu gebildet.
Glykolyse im Zytoplasma (Glukose zu zwei Pyruvat, netto zwei ATP); oxidative Decarboxylierung in der Mitochondrienmatrix (Pyruvat zu Acetyl-CoA); Citratzyklus in der Matrix (Abbau zu CO2, Beladung von NADH und FADH2); Atmungskette mit ATP-Synthase an der inneren Mitochondrienmembran.
Lösung:
Die Lösung enthält mehr gelöste Teilchen als das Zellinnere, ist also hypertonisch. Bei der Osmose wandert Wasser dorthin, wo die Teilchenkonzentration höher ist — hier nach außen. Die Erythrozyten verlieren Wasser und schrumpfen.
Wasser folgt bei der Osmose den gelösten Teilchen, nicht umgekehrt: Es wandert immer in Richtung der höheren Teilchenkonzentration. Eine 3-prozentige Lösung liegt deutlich über den physiologischen 0,9 Prozent, deshalb strömt Wasser aus der Zelle heraus. Zum Platzen käme es nur in einer hypotonischen Umgebung wie destilliertem Wasser.
Lösung:
Bakterien arbeiten mit 70S-Ribosomen und werden gehemmt. Im Zytoplasma menschlicher Zellen stehen 80S-Ribosomen, die der Wirkstoff nicht trifft — die Mitochondrien besitzen jedoch eigene 70S-Ribosomen, sodass ihre Proteinsynthese beeinträchtigt werden kann.
Prokaryoten besitzen sehr wohl Ribosomen — nur eben vom 70S-Typ. Genau dieser Unterschied zum eukaryotischen 80S-Typ macht die selektive Wirkung solcher Antibiotika möglich. Dass Mitochondrien 70S-Ribosomen enthalten, ist zugleich ein Argument der Endosymbiontentheorie und erklärt einen Teil der Nebenwirkungen.
Lösung:
Zutreffend sind die Aussagen zur erleichterten Diffusion, zum aktiven Transport und zur Richtung der Osmose.
Einfache Diffusion läuft ohne Protein und ohne ATP direkt durch die Lipiddoppelschicht. Die Natrium-Kalium-Pumpe arbeitet definitionsgemäß gegen beide Gefälle und verbraucht dafür ATP — liefe sie mit dem Gefälle, wäre sie keine Pumpe. Merke: Nicht das beteiligte Protein macht einen Transport aktiv, sondern der Energieverbrauch.
Lösung:
Es ist ein Mitochondrium: Doppelmembran, zu Cristae gefaltete Innenmembran, eigene ringförmige DNA und eigene 70S-Ribosomen. Dort läuft die Zellatmung ab, die den Großteil des ATP liefert.
Lysosomen, Peroxisomen und die Golgi-Zisternen sind jeweils nur von einer einzelnen Membran umgeben und besitzen weder eigene DNA noch eigene Ribosomen. Die gefaltete Innenmembran (Cristae) vergrößert die Fläche für die Atmungskette. Ein Chloroplast schiede hier schon deshalb aus, weil eine Leberzelle keine besitzt und statt Cristae Thylakoide zu sehen wären.
Lösung:
Beide Vorgänge nutzen Transportproteine in der Zellmembran, unterscheiden sich aber in der Richtung relativ zum Konzentrationsgefälle. Die erleichterte Diffusion ist passiv: Der Stoff bewegt sich vom Ort höherer zum Ort niedrigerer Konzentration, das Kanal- oder Carrierprotein macht die Membran für ihn nur passierbar. Weil sich das System dabei dem Gleichgewicht annähert, wird keine Energie benötigt — Beispiel ist die Aufnahme von Glukose über einen Glukosetransporter oder der Durchtritt von Wasser durch Aquaporine. Der aktive Transport bewegt Stoffe dagegen gegen das Gefälle, vom Ort niedrigerer zum Ort höherer Konzentration; das Gefälle wird also aufgebaut statt abgebaut. Dafür muss Energie aufgewendet werden, beim primär aktiven Transport direkt durch die Spaltung von ATP. Beispiel ist die Natrium-Kalium-Pumpe, die pro ATP drei Natrium-Ionen nach außen und zwei Kalium-Ionen nach innen befördert.
Eine vollständige Antwort nennt (1) die Gemeinsamkeit, dass beide ein Transportprotein nutzen, (2) den Unterschied in der Richtung relativ zum Gefälle, (3) die daraus folgende Energiebilanz und (4) je ein passendes Beispiel. Häufiger Fehler: erleichterte Diffusion als aktiv einzustufen, nur weil ein Protein beteiligt ist.
Lösung:
Für die Theorie sprechen die Doppelmembran, die eigene ringförmige DNA, die eigenen 70S-Ribosomen und die eigenständige Vermehrung durch Teilung.
Kernporen kommen ausschließlich in der Kernhülle vor. Und selbstständig lebensfähig sind beide Organellen längst nicht mehr: Ein großer Teil ihrer Gene ist im Lauf der Evolution in den Zellkern gewandert. Die Doppelmembran passt dagegen gut zur Aufnahme durch Einstülpung, bei der die äußere Membran von der Wirtszelle stammt.
Lösung:
Die Zelle befindet sich in der Metaphase: Die Chromosomen sind in der Äquatorialebene angeordnet und hängen über ihre Zentromere an den Spindelfasern beider Pole.
In der Prophase kondensieren die Chromosomen und liegen noch ungeordnet, der Spindelapparat baut sich erst auf. In der Anaphase wären die Schwesterchromatiden bereits getrennt und auf dem Weg zu den Polen, in der Telophase an den Polen angekommen und wieder entspiralisiert. Die Reihenfolge lautet Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase.
Lösung:
Raues ER und Golgi-Apparat: Am rauen ER werden die Exportproteine synthetisiert und gefaltet, der Golgi-Apparat modifiziert und sortiert sie und verpackt sie in Sekretvesikel, die per Exozytose abgegeben werden.
Der Sekretionsweg lautet raues ER, Golgi-Apparat, Vesikel, Exozytose. Das glatte ER stellt Lipide her und entgiftet, faltet aber keine Exportproteine. Lysosomen bauen ab, statt zu produzieren, und Zentriolen sind an der Organisation der Spindel beteiligt. Freie Ribosomen liefern Proteine für das Zytoplasma selbst.
Lösung:
Korrekt sind die Zuordnungen zum Lysosom, zum glatten ER und zum Nucleolus.
Die Zellatmung läuft in den Mitochondrien ab, nicht am Golgi-Apparat; dieser modifiziert, sortiert und verpackt. Die Erbinformation liegt im Zellkern sowie in kleiner Menge in Mitochondrien und Chloroplasten — das Peroxisom führt oxidative Reaktionen durch und entschärft mit Katalase das dabei entstehende Wasserstoffperoxid.
Lösung:
Die Kochsalzlösung enthält mehr gelöste Teilchen als der Zellsaft, sie ist also hypertonisch. Bei der Osmose wandert Wasser durch die selektiv permeable Membran dorthin, wo die Teilchenkonzentration höher ist — hier aus der Vakuole nach außen. Der Protoplast schrumpft und löst sich von der Zellwand; der Turgor sinkt auf null. Dieser Vorgang heißt Plasmolyse. In destilliertem Wasser kehrt sich die Richtung um: Die Umgebung ist hypotonisch, Wasser strömt in die Vakuole zurück, der Protoplast legt sich wieder an die Zellwand an und der Turgor steigt (Deplasmolyse). Die feste Zellwand begrenzt den Innendruck, sodass die Zelle prall, aber unversehrt bleibt. Eine tierische Zelle besitzt keine Zellwand: Ihr fehlt dieser Gegendruck, sie schwillt an und kann platzen — bei roten Blutkörperchen spricht man von Hämolyse.
Eine vollständige Antwort nennt (1) die hypertonische Außenlösung und die daraus folgende Wasserabgabe, (2) den Begriff Plasmolyse samt Verlust des Turgors, (3) die Umkehr in hypotonischer Umgebung als Deplasmolyse und (4) die Zellwand als Grund dafür, dass die Pflanzenzelle nicht platzt, die tierische dagegen schon.
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