Erforschung der Zellbiologie – historische Entdeckungen und moderne Erkenntnisse

Erforschung der Zellbiologie – historische Entdeckungen und moderne Erkenntnisse Übung

• Fasse grundlegende Aussagen zur Zelltheorie zusammen.

  Tipps

  Theodor Schwann machte grundlegende Aussagen zu tierischen Zellen. Er erkannte und benannte aber keine Zellorganellen.

  Lösung

  Matthias Jacob Schleiden lebte von 1804 bis 1881. Er war Botaniker und begründete zusammen mit Theodor Schwann die Zelltheorie.
  Er war der erste Botaniker, der nachweisen konnte, dass Pflanzen aus Zellen bestehen. Außerdem erkannte er die Bedeutung des Zellkerns als Träger der Erbinformation.

  Theodor Ambrose Hubert Schwann lebte von 1810 bis 1882. Er war Physiologe und beschäftigte sich deshalb mit biochemischen Vorgängen in Lebewesen.
  Er entdeckte, dass nicht nur Pflanzen, sondern auch Tiere aus Zellen aufgebaut sind. Davon abgesehen erkannte er, dass Hefen alkoholische Gärung betreiben und erforschte die Kontraktion von Muskeln und Nervenstrukturen. Nach ihm wurden die Schwann-Zellen benannt, die wir bei Nervenzellen finden. Er gilt als Begründer der modernen Gewebelehre.

  1839 veröffentlichten die beiden ihre Erkenntnisse zur Zelltheorie in Schwanns Werk Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen.

• Erstelle eine Übersicht zu den wichtigsten Entdeckungen und Erkenntnissen der Zellbiologie.

  Tipps

  Der Zellkern wurde entdeckt, bevor Schleiden und Schwann erkannten, dass Pflanzen und Tiere aus Zellen bestehen.

  Der Zellbegriff wurde bereits 1665 durch Robert Hooke geprägt. Das erste Lichtmikroskop wurde etwa 1590 gebaut.

  Lösung

  Das Video zeigt dir einen guten Überblick über die Entdeckungen und Erkenntnisse, die im Laufe der Jahrhunderte gemacht wurden. Die wohl fundamentalste Entwicklung für die Zellbiologie ist der Bau des ersten Lichtmikroskops um 1590.
  1665 wurde der Zell-Begriff von Robert Hooke geprägt. Ende des 17. Jahrhunderts wurden verschiedene Einzeller entdeckt. Robert Brown entdeckte 1831 den Zellkern, 1839 machten Matthias Schleiden und Theodor Schwann grundlegende Aussagen zur Zelltheorie. Sie erkannten u. a., dass pflanzliche und tierische Zellen einen ähnlichen Aufbau haben. 1855 erkannte Rudolf Virchow, dass jede Zelle aus einer anderen Zelle entsteht. Louis Pasteur entwickelte 1866 ein Verfahren zum Abtöten von Bakterien. Der Tuberkulose-Erreger wurde 1882 von Robert Koch entdeckt.

• Arbeite den biologischen Zellbegriff heraus.

  Tipps

  Prokaryoten besitzen, im Gegensatz zu Eukaryoten, keinen Zellkern. Zu den Prokaryoten zählen z. B. Bakterien.

  Zelle stammt vom lateinischen cellula‚ was so viel bedeutet wie kleine Kammer oder Zelle, bzw. vom altgriechischen Wort kytos für Zelle.

  Lösung

  Die Zelle (von lateinisch cellula für kleine Kammer) ist die kleinste lebende Einheit von Organismen.

  Es gibt Einzeller und Mehr- bzw. Vielzeller.
  Zu den Einzellern zählen z. B. Bakterien (Prokaryoten, besitzen also keinen Zellkern) oder das Pantoffeltierchen (Eukaryoten, besitzen einen Zellkern).
  Bei Vielzellern bilden Zellen meist Funktionseinheiten (Gewebe) und ähneln sich in Form und Funktion.

  Tierische und pflanzliche Zellen sind sich in ihrem Aufbau recht ähnlich. Sie unterscheiden sich durch einige Zellorganellen (z. B. Chloroplasten) und die Zellmembran (tierisch) bzw. die Zellwand (pflanzlich).

• Erkläre den Vorgang des Pasteurisierens.

  Tipps

  Bei der Sterilisation werden meist Temperaturen von 120-130 °C erreicht.

  Salmonellen sind stäbchenförmige Bakterien, welche z. B. Durchfallerkrankungen hervorrufen können.

  Lösung

  Um Lebensmittel länger haltbar zu machen (zu konservieren), werden sie für kurze Zeit erhitzt. Dadurch werden Mikroorganismen, wie Milchsäurebakterien oder krankheitserregende Salmonellen, abgetötet.

  Bei der Pasteurisation werden Temperaturen bis 100 °C erreicht. Das tötet die meisten Bakterien ab und schadet dem Geschmack kaum.

  Um auch hitzeresistente Bakterien- oder Schimmelpilzsporen abzutöten, müssen Lebensmittel stärker erhitzt werden. Dies passiert über den Vorgang der Sterilisation (ca. 120-130 °C), die Ultrahocherhitzung (ca. 150 °C) oder andere Verfahren zur Konservierung von Lebensmitteln.
  Je länger und stärker Lebensmittel erhitzt werden, desto stärker leiden Geschmack und Nährwert darunter, denn z. B. Vitamine zerfallen bei zu hohen Temperaturen.

• Gib an, wodurch viele bahnbrechende Entdeckungen der Zellbiologieforschung erst ermöglicht wurden.

  Tipps

  Der Prototyp dieser Erfindung wurde bereits 1590 gebaut.

  Mit der Erfindung war es fortan möglich, Gewebe stark zu vergrößern und damit Zellen und sogar Zellorganellen zu entdecken.

  Lösung

  Ohne das Lichtmikroskop wären die Erkenntnisse im Bereich Zellbiologie wohl kaum so fortgeschritten wie heute. Aufgrund von Erweiterungen und Verbesserungen konnte die Vergrößerungskraft von Mikroskopen immer mehr gesteigert werden.

• Erkläre die Funktionsweise eines Lichtmikroskops.

  Tipps

  Eine Lupe ist aus einer Linse aufgebaut, welche Dinge vergrößert darstellen kann. Ein Mikroskop funktioniert nach demselben Prinzip. Sie enthält nur mehrere Linsen, die eine viel stärkere Vergrößerung erlauben.

  Auch das Auge enthält eine Linse. Sie sorgt dafür, dass auf der Netzhaut (hier orange) ein scharfes Bild entsteht.

  Lösung

  Mit einem Lichtmikroskop kann man mikroskopisch kleine Dinge sehr stark vergrößern. Wie funktioniert ein Mikroskop? Durch eine Reihe von Linsen werden die Lichtstrahlen gebrochen, die das Objekt durchdringen. Das bewirkt die Entstehung eines reellen Zwischenbildes. Dieses wiederum wird durch das als Lupe wirkende Okular vergrößert (virtuelles Zwischenbild). In der Regel befinden sich vier Linsen in einem Mikroskop: sowohl im Objektiv als auch im Okular jeweils zwei. Nicht zu vergessen ist die Linse des Auges. Diese trägt aber nicht zur Vergrößerung bei, sondern sorgt für ein scharfes Bild auf der Netzhaut.