Diese Seite dient der Selbstkontrolle für diejenigen, welche die Aufgaben zur Seite 116-117 bearbeitet haben und nun sehen wollen, wie ich geantwortet hätte.
| Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zu den Aufgaben, bei denen es um die Zelle als offenes System im Fließgleichgewicht geht. | |
| 1 | Nenne die beiden Zwecke, für die lebende tierische und pilzliche Zellen Stoffe aufnehmen müssen! |
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| Lebende tierische und pilzliche Zellen müssen Stoffe aufnehmen, um aus diesen Energie oder Baustoffe für Wachstum oder Erneuerung zu gewinnen. Pflanzliche Zellen gewinnen ihre chemische Energie durch Umwandlung von Strahlungsenergie. Überhaupt keinen Stoffwechsel haben die Zellen in flüssigem Stickstoff gelagerter menschlicher Embryonen und anderer Lebewesen, die gerade eine Pause vom Leben machen. | |
| 2 | Unser Buch nennt zwei unterschiedlich genutzte Grundbausteine zweier Arten von Makronährstoffen. Leite daraus ab, welche der drei Klassen von Makronährstoffen des Menschen nur der Gewinnung chemischer Energie dient und welche überwiegend als Baustoff genutzt wird! |
| Glucose ist ein Grundbaustein der in menschlichen Zellen nur zur Energiegewinnung genutzten Kohlenhydrate. Aminosäuren sind die Grundbausteine der Proteine, die der menschliche Organismus nur im Notfall zur Energiegewinnung nutzt. Wir zerlegen pflanzliche, pilzliche und tierische Proteine in Aminosäuren, um dann daraus unsere eigenen Proteine zu synthetisieren. | |
| 3 | Versuche zu erklären, warum die Erhaltung der Komplexität einer Zelle Energie erfordert! |
| Komplexität ist eine Form von Ordnung. Ohne den ordnenden Einfluss der Lebewesen nimmt aber in der unbelebten Natur immer die Unordnung (Entropie) zu. Lebewesen müssen Energie aufwenden, um auf Kosten zunehmender Entropie in ihrer Umwelt die Ordnung im Inneren ihrer Zellen immer wieder zu erneuern, indem sie ständig neue Biomoleküle synthetisieren und größere Strukturen wie Membranen und Protein-Komplexe aufbauen. | |
| 4 | Erkläre, warum lebende Zellen als offene Systeme im Fließgleichgewicht mit ihren Umwelten stehen! |
| Lebende Zellen und andere offene Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie ständig Energie und Stoffe mit ihren Umgebungen austauschen. Zellen tun das in Form von Fließgleichgewichten, weil sie ungefähr ebenso viel Energie und Materie abgeben, wie sie im selben Zeitraum aufnehmen. | |
| 5 | Beschreibe die Fotosynthese pflanzlicher Zellen! |
| Fotosynthese nennt man den Lebensprozess, in dem pflanzliche Zellen Strahlungsenergie nutzen, um aus Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) Glucose (C6H12O6) und Sauerstoff (O2) zu produzieren. | |
| 6 | Nenne das wichtige physikalische Grundprinzip, welches die Aufnahme von Strahlungsenergie oder energiereicher Nährstoffe erfordert, damit Zellen aus Aminosäuren Proteine aufbauen können! Erkläre außerdem, warum dieses Prinzip lebende Zellen zur ständigen Aufnahme von Energie zwingt! |
| Energie kann weder erschaffen noch vernichtet werden. (Es wird immer nur eine Energieform in eine andere umgewandelt. Dabei entsteht immer auch Wärmeenergie, die dann oft nicht mehr nutzbar ist. Deshalb verlieren Zellen für sie nutzbare Energie, wenn sie durch energetisch nicht begünstigte (endergone) chemische Reaktionen die Ordnung vergrößern (lokal die Entropie reduzieren), indem sie Aminosäuren mit Peptidbindungen zu Proteinen verknüpfen. Die Wärme wird an die Umwelt abgegeben, wo sie die Unordnung (Entropie) vergrößert. Darum müssen lebende Zellen ihren Energieverlust ständig durch die Aufnahme von Energie aus der Umwelt ausgleichen.) | |
| 7 | Erkläre, warum nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik Ordnung vergrößernde chemische Reaktionen nur endergon und nicht spontan verlaufen! |
| Die Ordnung vergrößernde chemische Reaktionen laufen nur endergon und nicht spontan ab, weil sich nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik Systeme spontan nur in Richtung größerer Unordnung (Entropie) entwickeln. | |
| 8 | Nenne die im zweiten Kasten der Seite 117 beschriebenen Fälle von Umwandlungen einer Energieform in eine andere! |
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zur Zusammenfassung der Buchseite
Kapitel: "die Zelle als offenes System im Fließgleichgewicht" im Lerntext Stoffwechselphysiologie
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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0