## 1 **C) Sie übertragen Signale zwischen Nervenzellen durch chemische Botenstoffe.** Synapsen sind spezialisierte Kontaktstellen zwischen Nervenzellen, an denen die Signalübertragung durch chemische Botenstoffe (Neurotransmitter) erfolgt. Wenn ein elektrisches Signal am Ende einer Nervenzelle ankommt, werden diese Botenstoffe in den synaptischen Spalt freigesetzt und binden an Rezeptoren der nächsten Nervenzelle. Die anderen Optionen beschreiben andere wichtige Strukturen des Nervensystems: Die Isolierung von Nervenfasern erfolgt durch Myelinscheiden (A), die elektrische Weiterleitung findet innerhalb einer Nervenzelle statt (B), die mechanische Stabilisierung wird durch das Zytoskelett gewährleistet (D), und der Kalziumeinstrom ist zwar an der synaptischen Übertragung beteiligt, ist aber nicht die Hauptfunktion der Synapsen (E). ## 2 **C) Golgi-Apparat** Der Golgi-Apparat ist ein essentielles Organell für die Proteinmodifikation und den intrazellulären Proteintransport. Er besteht aus gestapelten Membranscheiben und funktioniert wie eine zelluläre Sortier- und Verpackungsstation. Hier werden Proteine chemisch modifiziert, sortiert und in Vesikel verpackt. Besonders wichtig ist seine Rolle bei der Bildung von Lysosomen: Er fügt die charakteristischen Enzyme hinzu und markiert sie mit speziellen Molekülen für den Transport. Die anderen Optionen sind nicht korrekt, da Ribosomen nur für die Proteinsynthese zuständig sind, Mitochondrien der Energiegewinnung dienen, das ER zwar Proteine synthetisiert aber nicht sortiert, und Peroxisomen am Abbau toxischer Substanzen beteiligt sind. ## 3 **A) Sie sind Zellkontakte zwischen Epithelzellen** Desmosomen sind spezialisierte Zellverbindungen (Junktionen), die besonders häufig zwischen Epithelzellen vorkommen und für deren feste mechanische Verbindung sorgen. Sie funktionieren wie zelluläre Druckknöpfe und bestehen aus Proteinkomplexen, die die Zellmembranen benachbarter Zellen fest miteinander verbinden. Die anderen Optionen sind falsch: Mikrovillus sind die kleinen Fortsätze (B), das rER ist ein eigenes Zellorganell (C), der Spindelapparat besteht aus Mikrotubuli (D), und Lysosomen sind die enzymhaltigen Organellen (E). Desmosomen sind besonders wichtig in Geweben, die starken mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, wie etwa in der Haut. ## 4 **B) Das Zytoplasma enthält verschiedene Organellen und Strukturen, die durch Membranen voneinander abgegrenzt sind.** Das Zytoplasma in eukaryotischen Zellen ist tatsächlich hochorganisiert und keineswegs nur eine einfache Flüssigkeit. Es enthält zahlreiche Organellen wie Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat und Lysosomen, die alle durch Membranen vom restlichen Zellinhalt abgegrenzt sind. Diese Kompartimentierung ermöglicht es der Zelle, verschiedene biochemische Prozesse gleichzeitig und effizient durchzuführen. ## 5 **C) Endozytose** Die Endozytose ist ein fundamentaler zellulärer Transportmechanismus, bei dem extrazelluläre Substanzen durch Einstülpung der Plasmamembran ins Zellinnere aufgenommen werden. Dabei bildet sich zunächst eine Einbuchtung der Membran, die sich dann zu einem Vesikel abschnürt. Im Gegensatz dazu beschreibt die Phagozytose speziell die Aufnahme größerer Partikel wie Bakterien, während die Transzytose den Transport von Stoffen durch Zellen hindurch bezeichnet. Coated vesicles sind keine Transportart, sondern beschreiben spezielle Vesikel mit Proteinhülle. Die Translokation bezieht sich auf die Bewegung von Proteinen durch Membranen und ist damit ein völlig anderer Prozess. ## 6 **B) als Einschnürung an den Chromosomen** Centromere sind spezielle Strukturen der Chromosomen, die als deutlich sichtbare Einschnürungen erkennbar sind. Sie spielen eine zentrale Rolle während der Zellteilung, da sich hier die Spindelfasern anheften, die die Chromosomen zu den Zellpolen ziehen. Die anderen Antwortoptionen sind falsch: An den Zellpolen befinden sich die Centrosomen (A), nicht die Centromere. Mitochondrien (C) und das Endoplasmatische Retikulum (D) sind andere Zellorganellen ohne Centromere. Auch am Anfang von Genen (E) befinden sich keine Centromere - hier verwechselt man möglicherweise den Begriff mit Promotoren, den Startregionen der Gene. ## 7 **B) Transport nutzt die durch primär aktiven Transport aufgebauten Gradienten als Energiequelle.** Der sekundär aktive Transport ist ein cleveres System der Zelle, bei dem die Energie aus bereits bestehenden Konzentrationsgradienten (meist $Na^+$ oder $H^+$) genutzt wird, die zuvor durch primär aktiven Transport unter ATP-Verbrauch aufgebaut wurden. Dies ermöglicht den Transport von Molekülen auch gegen ihren Konzentrationsgradienten, ohne direkt ATP zu verbrauchen. Die anderen Optionen sind falsch: Diffusion (A) ist passiv, Option C widerspricht dem Energiebedarf, Kanalproteine (D) ermöglichen nur passive Diffusion, und die Molekülgröße (E) ist nicht das entscheidende Kriterium für sekundär aktiven Transport. ## 8 **D) Sie wird ausschließlich von der Mutter an die Nachkommen weitergegeben.** Die mitochondriale DNA wird ausschließlich maternal (mütterlicherseits) vererbt, da bei der Befruchtung nur die Eizelle ihre Mitochondrien an die befruchtete Zelle weitergibt. Die Mitochondrien des Spermiums dringen nicht in die Eizelle ein oder werden kurz nach der Befruchtung abgebaut. Option A ist falsch, da der Vater keine mtDNA weitergibt. Option B ist falsch, weil mtDNA als ringförmiges (zirkuläres) Molekül vorliegt, nicht linear. Option C ist falsch, da mtDNA nur für etwa 37 Gene codiert, während die meisten mitochondrialen Proteine im Zellkern codiert sind. Option E enthält eine wahre Aussage (mtDNA ist nicht in Chromosomen organisiert), ist aber nicht die gesuchte Besonderheit im Vererbungskontext. ## 9 **A) Im Zellkern und in den Mitochondrien** DNA befindet sich in menschlichen Zellen hauptsächlich im Zellkern (nukleäre DNA) und zusätzlich in den Mitochondrien (mitochondriale DNA). Die mitochondriale DNA ist ein Überbleibsel aus der Evolutionsgeschichte, da Mitochondrien ursprünglich eigenständige Bakterien waren. Während im Zellkern das komplette Erbgut mit etwa 3 Milliarden Basenpaaren liegt, enthält jedes Mitochondrium nur eine kleine ringförmige DNA mit 16.569 Basenpaaren. Die anderen Antwortoptionen sind falsch, da weder der Golgi-Apparat noch das endoplasmatische Retikulum DNA enthalten, und DNA ist auch nicht in allen Zellorganellen zu finden. ## 10 **C) Aussagen 1., 2., 4., und 5. sind richtig.** Die Apoptose ist tatsächlich ein programmierter, energieabhängiger Zelltod, der durch Caspasen vermittelt wird (Aussage 1). Sie kann extrinsisch durch Todesrezeptoren wie FAS (Aussage 2) oder intrinsisch durch Freisetzung von Cytochrom C aus den Mitochondrien (Aussage 5) ausgelöst werden. Charakteristisch ist die geordnete DNA-Fragmentierung und Bildung apoptotischer Körperchen, die von Makrophagen ohne Entzündungsreaktion beseitigt werden (Aussage 4). Aussage 3 ist falsch, da sie die Nekrose beschreibt: Bei der Apoptose kommt es nicht zur Zellschwellung und unkontrolliertem Zerfall, sondern zur Zellschrumpfung und kontrollierter Fragmentierung ohne Entzündungsreaktion. ## 11 **C) Epithelzellen im Darm** Tight Junctions sind spezielle Zellverbindungen, die charakteristisch für Epithelgewebe sind und besonders häufig in Darmepithelzellen vorkommen. Sie bilden eine Art Barriere zwischen dem apikalen (zum Darmlumen gerichteten) und dem basolateralen Zellbereich und verhindern so, dass Stoffe unkontrolliert zwischen den Zellen hindurch in tiefere Gewebeschichten gelangen können. Diese dichte Verbindung ist essentiell für die Barrierefunktion des Darmepithels. Die anderen Zelltypen benötigen keine solche strikte Trennung: Nervenzellen haben Synapsen, Muskelzellen sind durch Gap Junctions verbunden, und Knorpel- sowie Fettzellen haben andere spezialisierte Verbindungsstrukturen. ## 12 **E) Sie dienen als Ansatzpunkt für die Spindelfasern und ermöglichen die korrekte Verteilung der Chromosomen** Centromere sind spezialisierte DNA-Abschnitte auf den Chromosomen, die während der Mitose eine entscheidende Rolle spielen. Sie bilden eine Einschnürung, an der sich der Kinetochor-Proteinkomplex anlagert. Dieser dient als Andockstelle für die Spindelfasern, die vom Zentrosom ausgehen. Durch diese Verbindung können die Spindelfasern während der Anaphase die Chromatiden zu den entgegengesetzten Zellpolen ziehen und so eine gleichmäßige Verteilung des genetischen Materials auf die Tochterzellen sicherstellen. Die anderen Optionen beschreiben andere zelluläre Strukturen oder Prozesse: Telomere schützen die Chromosomenenden (A), die Genexpression wird durch andere Faktoren reguliert (B), die DNA-Replikation erfolgt im S-Phase des Zellzyklus (C), und die Paarung homologer Chromosomen wird durch andere Strukturen vermittelt (D). ## 13 **C) Lysosomen** Lysosomen sind tatsächlich Zellorganellen, die vom Golgi-Apparat gebildet werden und als Verdauungsorgane der Zelle fungieren. Sie enthalten verschiedene hydrolytische Enzyme, die Makromoleküle (Proteine, Fette, Kohlenhydrate) in ihre Grundbausteine zerlegen können. Die sauren Hydrolasen in den Lysosomen arbeiten bei einem pH-Wert von etwa 5. Die anderen Optionen sind nicht korrekt: Peroxisomen entstehen aus dem ER und bauen toxische Stoffe ab, Proteasomen sind Proteinkomplexe (keine Organellen), Zentriolen sind wichtig für die Zellteilung, und Ribosomen dienen der Proteinsynthese. Keine dieser Strukturen stammt vom Golgi-Apparat oder hat die charakteristische Funktion des enzymatischen Makromolekülabbaus. ## 14 **A) Mikrofilamente - Zellbewegung und Muskelkontraktion** Das Zytoskelett ist ein komplexes Netzwerk aus Proteinfilamenten, wobei die Mikrofilamente (auch Aktinfilamente genannt) tatsächlich für Zellbewegung und Muskelkontraktion verantwortlich sind. Sie arbeiten dabei mit Myosinproteinen zusammen und ermöglichen durch ihre Interaktion die Muskelkontraktion. Die anderen Optionen sind falsch: Mikrotubuli sind wichtig für den intrazellulären Transport und die Zellteilung, nicht für die Energiegewinnung. Intermediärfilamente dienen der mechanischen Stabilisierung der Zelle, nicht der DNA-Replikation. Die Proteinsynthese findet an den Ribosomen statt, und die Lipidsynthese erfolgt hauptsächlich im endoplasmatischen Retikulum, nicht durch Mikrotubuli. ## 15 **B) Es umfasst das Zytosol und die Zellorganellen.** Das Zytoplasma ist der gesamte Inhalt der Zelle zwischen Zellmembran und Zellkern und besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Zytosol (flüssige Grundsubstanz) und den darin eingebetteten Zellorganellen (wie Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat). Option A ist unvollständig, da das Zytoplasma neben Wasser und Ionen auch Proteine, Zucker und andere Biomoleküle enthält. Option C verwechselt Zytoplasma mit Zytosol, wobei das Zytosol nur die flüssige Phase ohne Organellen darstellt. Option D ist falsch, da sich das Zytoplasma außerhalb des Zellkerns befindet. Option E ist inkorrekt, denn das Zytoplasma enthält zahlreiche Proteine, die für Stoffwechselprozesse und Strukturbildung essentiell sind. ## 16 **A) Mikrotubuli** Die Geißel (auch Flagellum) eines Spermiums enthält ein charakteristisches 9+2-Muster aus Mikrotubuli, das für die Fortbewegung essentiell ist. Diese Mikrotubuli bilden die strukturelle Grundlage für den Bewegungsapparat, wobei 9 Doppeltubuli ringförmig um 2 zentrale Mikrotubuli angeordnet sind. Durch das Gleiten der Mikrotubuli gegeneinander, angetrieben von Motorproteinen (Dynein), entsteht die typische Wellenbewegung der Geißel. Die anderen Optionen sind falsch: Das Akrosom ist für die Befruchtung wichtig, aber nicht für die Bewegung. Aktinfilamente und Muskelfibrillen sind für Muskelkontraktionen zuständig, kommen aber in Spermiengeißeln nicht vor. Nervenfasern sind für die Reizweiterleitung verantwortlich und haben keine Bewegungsfunktion. ## 17 **E) Erythrozyten** Erythrozyten sind die einzigen kernlosen Blutzellen im erwachsenen Menschen. Während ihrer Entwicklung im Knochenmark stoßen sie ihren Zellkern aus, um mehr Platz für Hämoglobin zu schaffen und effizienter Sauerstoff transportieren zu können. Alle anderen genannten Blutzellen (Neutrophile, Megakaryozyten, Lymphozyten und Monozyten) behalten ihre Zellkerne, da sie diese für ihre spezifischen Funktionen im Immunsystem benötigen. Die Kernlosigkeit der Erythrozyten ist eine wichtige Anpassung, die ihre Verformbarkeit in den kleinsten Blutgefäßen erhöht und ihre Hauptfunktion - den Sauerstofftransport - optimiert. ## 18 **A) Glukose als kleineres Zuckermolekül** Carrier-Proteine sind spezialisierte Transportproteine in der Zellmembran, die besonders gut für den Transport von kleinen, polaren Molekülen wie Glukose geeignet sind. Glukose ist als Hauptenergielieferant der Zelle auf diese Transporter angewiesen, da sie aufgrund ihrer Polarität die Membran nicht selbstständig durchqueren kann. Die anderen Optionen sind aus verschiedenen Gründen ungeeignet: Sphingolipide und Cholesterin sind als Lipide bereits membrangängig, Zellulose ist zu groß für Carrier und wird generell nicht transportiert, und Hämoglobin als Protein ist viel zu groß für einen Carrier-vermittelten Transport. Stattdessen werden große Moleküle meist durch Endo- oder Exozytose transportiert. ## 19 **B) Mitochondrien und Zellkern** Mitochondrien und Zellkern sind die einzigen Organellen in menschlichen Zellen, die von einer charakteristischen Doppelmembran umgeben sind. Diese spezielle Struktur erfüllt bei beiden wichtige Funktionen: Beim Zellkern kontrolliert sie den Stoffaustausch zwischen Kern und Cytoplasma durch Kernporen, während sie bei den Mitochondrien die Kompartimentierung für die Atmungskette ermöglicht. Die anderen genannten Organellen (Golgi-Apparat und Endoplasmatisches Retikulum) besitzen dagegen nur eine einfache Membran. Diese Unterscheidung ist wichtig für das Verständnis der Zellorganisation und der jeweiligen Funktionen der Organellen. ## 20 **D) Mikrotubuli** Sekretorische Vesikel nutzen Mikrotubuli als Transportschienen für ihren gerichteten Transport vom Trans-Golgi-Netzwerk zur Plasmamembran. Die Vesikel werden dabei von speziellen Motorproteinen (hauptsächlich Kinesinen) entlang der Mikrotubuli transportiert. Mikrotubuli sind röhrenförmige Proteinstrukturen des Zytoskeletts, die sich durch die gesamte Zelle erstrecken und so ein effizientes Transportsystem bilden. Die anderen Optionen (Mikrovilli, Lamellipodien, Kinozilien und Filopodien) sind verschiedene Arten von Zellfortsätzen, die der Bewegung, Oberflächenvergrößerung oder Wahrnehmung dienen, aber keine intrazellulären Transportwege darstellen. ## 21 **D) Die Nutzung eines Protonengradienten, um ADP und Phosphat zu ATP zu verbinden** Die ATP-Synthase in den Mitochondrien nutzt einen Protonengradienten zur ATP-Synthese. Dieser Gradient entsteht während der Atmungskette, wenn Protonen ($H^+$) aus der Matrix in den Intermembranraum gepumpt werden. Die Protonen fließen dann durch die ATP-Synthase zurück in die Matrix, wobei die freiwerdende Energie genutzt wird, um ADP und anorganisches Phosphat zu ATP zu verbinden. Dieser Prozess wird als chemiosmotische Kopplung bezeichnet. Die anderen Optionen beschreiben andere Stoffwechselprozesse: A bezieht sich auf die Glykolyse, B auf die Photosynthese, C ignoriert den essentiellen Protonengradienten, und E beschreibt den ATP-Verbrauch, nicht dessen Synthese. ## 22 **C) Proteinsynthese** Ribosomen sind die zellulären Proteinfabriken und damit essentiell für das Überleben jeder Zelle. Sie lesen die Bauanleitung von der messenger-RNA (mRNA) ab und verknüpfen entsprechend dieser Information Aminosäuren zu Proteinen. Die anderen Optionen beschreiben Prozesse, die in anderen Zellorganellen stattfinden: Die DNA-Synthese erfolgt im Zellkern während der Replikation, ATP wird hauptsächlich in den Mitochondrien gebildet, und RNA wird durch Transkription im Zellkern hergestellt. Der Zellkern selbst ist keine Funktion, sondern ein Zellorganell. Ribosomen können sowohl frei im Cytoplasma als auch gebunden am endoplasmatischen Retikulum vorkommen. ## 23 **A) Zentriolen** Der Spindelapparat wird während der Zellteilung von den Zentriolen gebildet, die als Organisationszentren für die Mikrotubuli fungieren. Die Zentriolen verdoppeln sich in der S-Phase und wandern dann während der Prophase zu den gegenüberliegenden Zellpolen. Von dort aus organisieren sie die Bildung der Spindelfasern, die für die korrekte Verteilung der Chromosomen während der Mitose essentiell sind. Die anderen Optionen sind falsch: Chromatiden und Chromosomen sind das Zielmaterial, das durch den Spindelapparat getrennt wird. Nukleolen lösen sich während der Mitose auf, und der Zellkern selbst wird in der Prophase aufgelöst, damit die Chromosomen zugänglich werden. ## 24 **E) 2. und 5. sind richtig** Autosomen sind die nicht-geschlechtsspezifischen Chromosomen, die im Zellkern (2.) aller menschlichen Zellen, einschließlich der Keimzellen (5.), lokalisiert sind. Sie kommen paarweise vor und tragen die Erbinformation für die meisten Merkmale. Die anderen Optionen sind falsch: Mitochondrien (1.) haben ihre eigene DNA, aber keine Autosomen. Selbstreplizierende DNA-Abschnitte (3.) und Chromosomenenden (4.) sind keine spezifischen Orte für Autosomen. Gene (6.) sind Bestandteile der Autosomen, nicht ihr Aufenthaltsort. Beim Menschen gibt es 22 Autosomenpaare, die sich von den Geschlechtschromosomen (Gonosomen) unterscheiden. ## 25 **B) Der Transport von Chromosomen** Mikrotubuli sind dynamische Proteinröhren, die eine Schlüsselrolle bei der Zellteilung spielen, indem sie die Chromosomen während der Mitose und Meiose transportieren. Sie bilden den Spindelapparat, der die Chromosomen zu den gegenüberliegenden Polen der Zelle zieht. Die anderen Optionen beschreiben Funktionen anderer Zellbestandteile: Membranproteine werden durch Integrine verankert (A), der Proteinabbau erfolgt in Proteasomen (C), Desmosomen sind Zell-Zell-Verbindungen ohne Mikrotubuli-Beteiligung (D), und die Zellform wird hauptsächlich durch Aktinfilamente aufrechterhalten (E). ## 26 **E) Erleichterte Diffusion über einen Kanal** Der passive Transport von Ionen durch die Zellmembran erfolgt durch spezielle Kanalproteine, die eine erleichterte Diffusion ermöglichen. Diese Kanäle bilden wassergefüllte Poren, durch die Ionen entlang ihres Konzentrationsgradienten ohne Energieverbrauch diffundieren können. Die anderen Optionen beschreiben entweder aktive Transportmechanismen (Ionenpumpen, ATPasen), die ATP-Energie verbrauchen, oder Membranbestandteile (Phospholipide, Cholesterin), die keine spezifischen Transportwege für Ionen darstellen. Cholesterin und Phospholipide sind zwar wichtige Membrankomponenten, können aber aufgrund ihrer hydrophoben Eigenschaften keine Ionen transportieren. ## 27 **C) eine Zelle** Die Zelle ist die kleinste selbstständig lebensfähige Einheit aller Lebewesen, also auch des Menschen. Sie kann sich eigenständig vermehren, Stoffwechsel betreiben und auf Reize reagieren. Gewebe (A) und Organe (B) sind dagegen aus vielen Zellen aufgebaute, übergeordnete Strukturen. Die DNA (D) und der Zellkern (E) sind zwar essenzielle Bestandteile einer Zelle, stellen aber für sich allein keine lebensfähigen Einheiten dar - sie können nur innerhalb einer intakten Zelle ihre Funktionen erfüllen. Ohne die anderen Zellbestandteile wie Zellmembran, Mitochondrien und Cytoplasma wäre kein eigenständiges Leben möglich. ## 28 **B) Sie ermöglichen durch Kernporen einen selektiven Transport.** Die Doppelmembran des Zellkerns (Kernhülle) ist mit zahlreichen Kernporen ausgestattet, die einen hochselektiven Transportmechanismus darstellen. Diese Poren funktionieren wie molekulare Kontrollpunkte, die aktiv regulieren, welche Moleküle den Kern betreten oder verlassen dürfen. Während kleine Moleküle teilweise passiv diffundieren können, werden größere Moleküle wie Proteine und RNA durch spezielle Transportproteine aktiv und gezielt transportiert. Die anderen Antwortoptionen sind falsch: Die Membranen sind keine passiven Filter (A), blockieren den Stoffaustausch nicht vollständig (C), haben neben der Stabilität wichtige regulatorische Funktionen (D) und kontrollieren weit mehr als nur den Wasserhaushalt (E). ## 29 **C) In der Meiose I erfolgt die Trennung der homologen Chromosomen.** Die Meiose I ist die erste von zwei Teilungen bei der Bildung von Geschlechtszellen und zeichnet sich durch die Trennung der homologen Chromosomen aus. Dies ist ein entscheidender Schritt zur Reduzierung des diploiden zum haploiden Chromosomensatz. Die anderen Optionen enthalten grundlegende Fehler: Die korrekte Reihenfolge des Zellzyklus ist G1-S-G2-M (A), Chromosomen werden im Zellkern und nicht in Mitochondrien verpackt (B), Geschlechtszellen sind haploid, nicht diploid (D), und das Crossing-over in der Prophase I führt zum Austausch genetischen Materials zwischen homologen Chromosomen, macht die Zellen aber nicht haploid (E). ## 30 **D) Sie sind amphiphil.** Membran-Lipide sind amphiphil, was bedeutet, dass sie sowohl einen hydrophilen (wasserliebenden) als auch einen hydrophoben (wasserabweisenden) Teil besitzen. Der hydrophile Kopf besteht aus einer Phosphatgruppe und orientiert sich zur wässrigen Umgebung, während die hydrophoben Fettsäureschwänze sich zueinander ausrichten und das Innere der Membran bilden. Diese Eigenschaft ist essentiell für die Bildung der Lipiddoppelschicht und damit für die Funktion biologischer Membranen. Die anderen Optionen sind unzutreffend: Lipophil beschreibt nur die fettlösliche Komponente, hydrophil nur die wasserlösliche, thermophil bezieht sich auf Hitzebeständigkeit, und neutrophil ist im Kontext von Membranlipiden bedeutungslos. ## 31 **B) Tubulin** Mikrotubuli sind aus dem Protein Tubulin aufgebaut, das in Form von $\alpha$- und $\beta$-Tubulin-Dimeren vorkommt. Diese Dimere lagern sich zu röhrenförmigen Strukturen zusammen und bilden so die charakteristischen Hohlzylinder der Mikrotubuli. Die anderen Optionen sind wichtige Zytoskelettproteine, haben aber andere Funktionen: Myosin und Aktin sind Proteine des kontraktilen Systems in Muskelzellen, Keratin bildet Intermediärfilamente in Epithelzellen, und Intermediärfilamente ist ein Überbegriff für eine ganze Proteinklasse. Mikrotubuli sind essentiell für den intrazellulären Transport, die Zellteilung und die Stabilisierung der Zellform. ## 32 **C) Ranvier-Schnürringe** Die Ranvier-Schnürringe sind essentiell für die schnelle Weiterleitung von Aktionspotenzialen entlang des Axons. Sie sind Unterbrechungen der Myelinscheide, die das Axon isoliert. An diesen Stellen kann das Aktionspotential von einem Schnürring zum nächsten springen (saltatorische Erregungsleitung), was die Signalübertragung stark beschleunigt. Die anderen Optionen sind nicht korrekt: Desmosomen sind Zellverbindungen, Neurotransmitter übertragen Signale zwischen Neuronen, Synapsen sind die Kontaktstellen zwischen Nervenzellen, und Dendriten empfangen Signale, leiten sie aber nicht weiter. ## 33 **D) Zellkern** Der Zellkern ist als größte Organelle der eukaryotischen Zelle bereits mit einem Lichtmikroskop gut erkennbar, da er einen Durchmesser von etwa 5-10 µm hat und sich durch seine dichte Struktur vom umgebenden Cytoplasma abhebt. Die anderen genannten Strukturen sind dagegen zu klein für die Auflösungsgrenze des Lichtmikroskops (etwa 0,2 µm): Das Endoplasmatische Retikulum ist ein feines Membransystem, Mikrovilli sind winzige Zellausstülpungen, Mikrotubuli haben nur einen Durchmesser von etwa 25 nm, und Zentriolen sind noch kleinere Strukturen aus Mikrotubulitripletts. Diese Strukturen können erst mit einem Elektronenmikroskop sichtbar gemacht werden, das eine bis zu 1000-fach höhere Auflösung bietet. ## 34 **E) Proteasomen** Proteasomen sind spezialisierte Proteinkomplexe im Cytosol, die wie molekulare Schredder funktionieren und gezielt beschädigte oder nicht mehr benötigte Proteine abbauen. Sie erkennen diese Proteine anhand einer speziellen Markierung (Ubiquitin) und zerlegen sie in kleine Peptide, die die Zelle wiederverwerten kann. Die anderen Optionen sind nicht korrekt: Peroxisomen bauen hauptsächlich Fettsäuren ab, Zentriolen organisieren die Zellteilung, Ribosomen sind für die Proteinsynthese zuständig und Lysosomen verdauen verschiedene Moleküle in membranumschlossenen Vesikeln, aber nicht im Cytosol selbst. ## 35 **C) Plasmamembran** Die Plasmamembran zeigt eine charakteristische asymmetrische Verteilung von Kohlenhydraten, die fast ausschließlich auf der extrazellulären Seite als Glykokalyx vorkommen. Diese Zuckerstrukturen sind meist an Proteine oder Lipide gebunden und spielen eine wichtige Rolle bei der Zell-Zell-Erkennung, Signalübertragung und dem Schutz der Zelle. Die anderen Optionen sind inkorrekt: Ribosomen besitzen gar keine Membran (E), und die Membranen der Zellorganellen wie Mitochondrien und Zellkern weisen keine vergleichbare asymmetrische Kohlenhydratverteilung auf. Die Glykokalyx ist ein spezifisches Merkmal der Plasmamembran und essentiell für die Interaktion der Zelle mit ihrer Umgebung. ## 36 **C) Die aktive Form der ATP-Synthase befindet sich in der inneren Membran der Mitochondrien.** Die ATP-Synthase ist ein essentielles Enzym der zellulären Energiegewinnung und befindet sich in der inneren Mitochondrienmembran, wo sie die Energie des Protonengradienten zur ATP-Synthese nutzt. Diese Lokalisation ist entscheidend, da hier der elektrochemische Gradient zwischen Matrix und Intermembranraum besteht, der durch die Atmungskette aufgebaut wird. Die ATP-Synthase nutzt diesen Gradienten, indem Protonen durch sie hindurch in die Matrix zurückfließen, wodurch die Energie für die ATP-Bildung bereitgestellt wird. Weder im Zellkern noch im ER findet diese Art der Energiegewinnung statt, und auch die äußere Mitochondrienmembran ist dafür nicht geeignet, da sie den Protonengradienten nicht aufrechterhalten kann. ## 37 **C) Gap junction** Gap junctions sind spezialisierte Zellverbindungen, die eine direkte Kommunikation zwischen benachbarten Zellen ermöglichen. Sie bilden kleine Kanäle, durch die kleine Moleküle und Ionen direkt von einer Zelle zur anderen diffundieren können. Die anderen genannten Strukturen (Desmosomen, Zonula adherens, Zonula occludens/Tight junctions) dienen hingegen primär der mechanischen Verbindung oder Abdichtung zwischen Zellen. Sie ermöglichen keinen direkten Stoffaustausch oder Signalübertragung. Gap junctions sind besonders wichtig in Geweben, die eine schnelle Signalweiterleitung benötigen, wie zum Beispiel im Herzmuskel, wo sie die synchrone Kontraktion ermöglichen. ## 38 **B) Keratin** Keratin ist das charakteristische Intermediärfilament-Protein in Epithelzellen und bildet dort ein stabiles Netzwerk aus Filamenten, das der mechanischen Stabilisierung dient. Die anderen Optionen sind spezifisch für andere Zelltypen oder gehören zu anderen Proteinklassen: Vimentin findet sich hauptsächlich in Bindegewebszellen, Desmin in Muskelzellen, während Tubulin und Aktin keine Intermediärfilamente bilden, sondern Bestandteile von Mikrotubuli (Tubulin) bzw. Mikrofilamenten (Aktin) sind. Keratin ist besonders wichtig für die Stabilität von Epithelgeweben und kommt in verschiedenen Varianten vor, die je nach Epitheltyp unterschiedlich exprimiert werden. ## 39 **E) 9 x 2 + 2** Mikrotubuli in Geißeln und Zilien sind nach dem charakteristischen 9+2-Muster aufgebaut. Dies bedeutet, dass 9 Doppeltubuli ringförmig um ein zentrales Paar (2) von Mikrotubuli angeordnet sind. Diese hochkonservierte Struktur ist essentiell für die Bewegungsfähigkeit dieser Zellfortsätze. Die äußeren Doppeltubuli sind durch Dyneinarme und Nexinbrücken miteinander verbunden und ermöglichen durch ATP-abhängige Konformationsänderungen die typische schlagende Bewegung. Die anderen Antwortoptionen entsprechen keinem biologisch vorkommenden Aufbaumuster von Zellorganellen. ## 40 **D) hydrophob** Transmembranproteine durchqueren die Lipiddoppelschicht der Zellmembran vollständig. Der Bereich des Proteins, der mit den Fettsäureschwänzen der Membran-Lipide in Kontakt steht, muss hydrophob (wasserabweisend) sein, um sich in diese unpolare Umgebung einzufügen. Dies folgt dem Prinzip Gleiches löst sich in Gleichem. Die anderen Antwortoptionen sind fachlich falsch oder existieren nicht als wissenschaftliche Begriffe: heterophil und homophob sind keine relevanten biochemischen Fachbegriffe, lipophob würde eine Abstoßung von Lipiden bedeuten (was der Funktion widerspricht), und carbophil ist kein etablierter Begriff für Protein-Lipid-Interaktionen. ## 41 **A) Lysosomen und Peroxisomen** Lysosomen und Peroxisomen sind tatsächlich von einer einfachen Membran umgeben, die ihre Enzyme und reaktiven Substanzen vom Zytoplasma abgrenzt. Diese Organellen sind wichtige Bestandteile der zellulären Verdauung und des Stoffwechsels. Im Gegensatz dazu besitzen Mitochondrien eine charakteristische Doppelmembran, die für ihre Funktion in der Energiegewinnung essentiell ist. Dictyosomen (Teil des Golgi-Apparats) bestehen aus gestapelten Membranvesikeln, während Ribosomen gar keine Membranumhüllung haben - sie sind reine Proteinkomplexe. Daher ist nur die Kombination von Lysosomen und Peroxisomen als Antwort korrekt. ## 42 **E) Mikrotubuli** Mikrotubuli sind röhrenförmige Proteinstrukturen des Zytoskeletts, die als Transportschienen für Motorproteine wie Kinesin und Dynein dienen. Diese Motorproteine bewegen sich entlang der Mikrotubuli und transportieren dabei Vesikel, Organellen und andere zelluläre Komponenten durch die Zelle. Intermediärfilamente (A) dienen hauptsächlich der mechanischen Stabilisierung der Zelle, während Makrofilamente (B) keine realen Zellstrukturen sind. Desmosomen (C) sind Zell-Zell-Kontakte und keine Transportwege. Intermediärtubuli (D) existieren nicht als Zellstruktur - dieser Begriff ist frei erfunden. ## 43 **D) Mikrovilli** Der Bürstensaum (auch Mikrovillisaum genannt) ist eine charakteristische Struktur der Darmschleimhaut, die aus zahllosen fingerförmigen Ausstülpungen - den Mikrovilli - besteht. Diese etwa 1 µm langen Zellmembranausstülpungen vergrößern die Oberfläche des Darms um das 30-fache und ermöglichen dadurch eine effiziente Nährstoffaufnahme. Im Gegensatz dazu kommen Stereozilien hauptsächlich im Nebenhoden vor, Kinozilien in den Atemwegen, während Mikrotubuli und Intermediärfilamente intrazelluläre Strukturproteine sind und keine Membranausstülpungen bilden. Die Mikrovilli enthalten ein Gerüst aus Aktinfilamenten, das ihnen Stabilität verleiht und ihre charakteristische Form ermöglicht. ## 44 **C) 3,5,2,6,4,1** Die mitotische Zellteilung folgt einer präzisen Reihenfolge: Zunächst findet die DNA-Replikation in der S-Phase (3) statt, wodurch identische Chromatiden entstehen. Dann bilden sich die Spindelfasern (5) aus, die für die korrekte Verteilung der Chromosomen essentiell sind. Die Chromosomen ordnen sich in der Metaphase-Platte (2) an, bevor die Schwesterchromatiden durch die Spindelfasern getrennt werden (6). Nach der Trennung werden die Chromosomen in der Telophase wieder dekondensiert, also weniger kompakt (4). Schließlich teilt sich das Cytoplasma (Cytokinese) und zwei vollständige Tochterzellen entstehen (1). Diese Abfolge gewährleistet die exakte Weitergabe des genetischen Materials. ## 45 **D) Sie fungiert als Erkennungssystem für Zell-Zell-Kontakte und bestimmt unter anderem die Blutgruppen.** Die Glykokalyx ist eine zuckerhaltige Schicht aus Glykoproteinen und Glykolipiden auf der Außenseite der Zellmembran. Sie dient als Erkennungscode für Zellen, wodurch diese zwischen körpereigenen und körperfremden Zellen unterscheiden können. Bei Blutgruppen bestimmen spezifische Glykoproteine in der Glykokalyx der Erythrozyten die Blutgruppenmerkmale (A, B, AB oder 0). Die anderen Antwortoptionen beschreiben Funktionen, die nicht zur Glykokalyx gehören: Energiespeicherung erfolgt hauptsächlich durch Glykogen, ATP wird in den Mitochondrien produziert, Ionentransport wird durch spezielle Membranproteine vermittelt, und die Zellzyklusregulation erfolgt durch intrazelluläre Signalwege. ## 46 **E) Glykoproteine** Die Glykokalyx ist eine zuckerreiche Hülle auf der Außenseite der Plasmamembran, die hauptsächlich aus Glykoproteinen besteht. Diese sind Proteine, an die Zuckermoleküle gebunden sind. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Zell-Zell-Erkennung, dem Schutz der Zelle und der Signalübertragung. Die anderen Optionen sind falsch: Sphingolipide und Cholesterin sind zwar Membranbestandteile, befinden sich aber in der Plasmamembran selbst. Hämoglobin ist ein Protein des Blutes und hat keine Funktion in der Glykokalyx. Glukose allein ist zwar ein Zucker, kommt aber in der Glykokalyx nur als gebundener Bestandteil der Glykoproteine vor. ## 47 **C) Akrosom** Das Akrosom ist ein spezialisiertes Organell, das wie eine Kappe am vorderen Ende des Spermiumkopfes sitzt. Es enthält wichtige hydrolytische Enzyme, die bei der Befruchtung eine entscheidende Rolle spielen. Diese Enzyme werden während der akrosomalen Reaktion freigesetzt und ermöglichen dem Spermium das Durchdringen der Zona pellucida (äußere Hülle) der Eizelle. Die anderen Optionen sind falsch: Mitochondrien befinden sich im Mittelstück des Spermiums und liefern Energie für die Bewegung, Ribosomen sind für die Proteinsynthese zuständig, Polkörperchen entstehen bei der Eizellreifung, und Zentriolen sind Teil des Spermiumschwanzes und wichtig für die Geißelbewegung. ## 48 **B) Innere Mitochondrienmembranen** Cholesterin ist ein wichtiger Membranbestandteil, der die Fluidität und Stabilität von Zellmembranen reguliert. Die innere Mitochondrienmembran stellt jedoch eine besondere Ausnahme dar, da sie praktisch cholesterinfrei ist. Dies ist funktionell wichtig, da die innere Mitochondrienmembran sehr dicht gepackt sein muss, um ihre Aufgaben in der Atmungskette optimal erfüllen zu können. Die anderen genannten Membranstrukturen (Lysosomen, Sekretgranula, Kernmembranen und Golgi-Vesikel) enthalten dagegen alle signifikante Mengen an Cholesterin, da sie für ihre jeweiligen Funktionen eine gewisse Membranflexibilität benötigen. ## 49 **A) Glykosylierte Proteine** Die asymmetrische Verteilung von Membrankomponenten ist ein wichtiges Merkmal biologischer Membranen. Glykosylierte Proteine, auch Glykoproteine genannt, befinden sich fast ausschließlich auf der extrazellulären Seite der Zellmembran. Diese Asymmetrie entsteht während der Proteinsynthese im endoplasmatischen Retikulum, wo Zuckerketten gezielt an die Proteine angehängt werden. Die Zuckerreste auf der Außenseite dienen wichtigen Funktionen wie Zell-Zell-Erkennung, Immunabwehr und Signalübertragung. Im Gegensatz dazu sind Transmembranproteine (B) durch die gesamte Membran verteilt, während Lipidanteile (C, E) zwar auch asymmetrisch verteilt sein können, aber nicht hauptsächlich extrazellulär vorkommen. Membran-assoziierte Proteine (D) können sowohl intra- als auch extrazellulär auftreten. ## 50 **C) Die Mikrovilli auf den Darmepithelzellen** Die Mikrovilli sind mikroskopisch kleine, fingerförmige Ausstülpungen auf der Oberfläche der Darmepithelzellen, die die Resorptionsfläche des Darms um das 600-fache vergrößern. Diese enorme Oberflächenvergrößerung ist entscheidend für die effiziente Aufnahme von Nährstoffen aus dem Darminhalt. Die anderen Optionen tragen nicht direkt zur Oberflächenvergrößerung bei: Das Bauchfell (A) dient dem Schutz, die Muskelschichten (B) der Darmbewegung, das einschichtige Epithel (D) ermöglicht zwar einen schnellen Stofftransport, vergrößert aber nicht die Oberfläche, und die Unterteilung in Dick- und Dünndarm (E) dient verschiedenen Verdauungsfunktionen. ## 51 **A) Anabolismus** Der Anabolismus ist der aufbauende (assimilierende) Teil des Stoffwechsels, bei dem aus kleinen, energiearmen Molekülen größere, energiereiche Moleküle aufgebaut werden. Dieser Prozess benötigt Energie, die meist in Form von ATP bereitgestellt wird. Typische Beispiele sind die Photosynthese oder die Proteinsynthese. Im Gegensatz dazu steht der Katabolismus (Option E), der abbauende Stoffwechselprozesse beschreibt. Der Metabolismus (Option D) ist der Oberbegriff für alle Stoffwechselprozesse. Die Begriffe Thermobolismus und Pyrobolismus (Optionen B und C) existieren in der Biologie nicht. ## 52 **E) Es ermöglicht durch seine Kontraktion und Abflachung die Einatmung** Das Zwerchfell ist der wichtigste Atemmuskel des Menschen. Bei der Einatmung kontrahiert sich das kuppelförmige Zwerchfell und flacht sich ab, wodurch es nach unten in den Bauchraum bewegt wird. Diese Bewegung vergrößert das Volumen des Brustkorbs, erzeugt einen Unterdruck in der Lunge und führt zum Einströmen von Luft (Inspiration). Die anderen Optionen beschreiben zwar teilweise andere Funktionen des Zwerchfells, wie den Verschluss des Mageneingangs (A), sind aber nicht seine primäre Bedeutung für die Atmung. Das Zwerchfell hat keine direkte Verbindung zu den Interkostalmuskeln (B), reguliert den Bauchdruck nicht unabhängig von der Atmung (C) und dient nicht primär dem mechanischen Schutz der Lunge (D). ## 53 **A) Das Proteasom ist ein zellulärer Komplex, der fehlgefaltete oder beschädigte Proteine abbaut, nachdem sie durch Ubiquitin markiert wurden.** Das Proteasom ist ein wichtiger Proteinkomplex in unseren Zellen, der wie eine zelluläre Müllabfuhr für Proteine funktioniert. Es erkennt und baut gezielt Proteine ab, die nicht mehr benötigt werden oder beschädigt sind. Damit das Proteasom weiß, welche Proteine abgebaut werden sollen, werden diese zuvor mit einem kleinen Protein namens Ubiquitin markiert (ubiquitiniert). Diese Markierung dient als Abbau-Signal. Das Proteasom kommt sowohl im Zytoplasma als auch im Zellkern vor, nicht nur in Lysosomen (wie Option C fälschlicherweise behauptet). Es baut die markierten Proteine ab, während das Ubiquitin selbst meist recycelt wird (im Gegensatz zu Option E). Die Proteinsynthese findet dagegen an den Ribosomen statt, nicht am Proteasom (Option B). ## 54 **C) Zentriolen sind in allen eukaryotischen Zellen für die Bildung der Mitosespindel notwendig.** Diese Aussage ist falsch, denn Zentriolen sind nicht in allen eukaryotischen Zellen für die Bildung der Mitosespindel notwendig. Insbesondere höhere Pflanzen und viele Pilze bilden erfolgreich Mitosespindeln ohne Zentriolen. Diese Organismen nutzen andere Mechanismen zur Organisation der Spindelfasern während der Zellteilung. Bei Tieren und niederen Pflanzen sind Zentriolen zwar vorhanden und beteiligt, aber sie stellen kein universelles Merkmal aller Eukaryoten dar. Die anderen Aussagen sind korrekt: Zentriolen bestehen tatsächlich aus Mikrotubuli in einer charakteristischen 9×3-Anordnung, sie verdoppeln sich vor der Zellteilung, sind aus dem Protein Tubulin aufgebaut und können als Basalkörperchen für Zilien und Flagellen dienen. ## 55 **C) Eukaryotische Ribosomen kommen ausschließlich gebunden am endoplasmatischen Retikulum vor und nie frei im Zytosol.** Diese Aussage ist falsch. Eukaryotische Ribosomen kommen sowohl gebunden am endoplasmatischen Retikulum (ER) als auch frei im Zytosol vor. Die freien Ribosomen im Zytosol synthetisieren Proteine für den intrazellulären Gebrauch, während die am ER gebundenen Ribosomen Proteine herstellen, die für den Export aus der Zelle oder für Zellmembranen bestimmt sind. Diese Verteilung ermöglicht der Zelle, Proteine gezielt an verschiedene Bestimmungsorte zu leiten. Die anderen Aussagen sind korrekt: Ribosomen bestehen tatsächlich aus RNA und Proteinen mit strukturellen Unterschieden zwischen Prokaryoten und Eukaryoten (A), die große Untereinheit katalysiert die Peptidbindung (B), bestimmte Antibiotika wirken durch Hemmung bakterieller Ribosomen (D), und Ribosomenfehlfunktionen können zu Krankheiten führen (E). ## 56 **D) Ribosomen** Ribosomen sind die einzigen der genannten Zellorganellen, die keine Membranumhüllung besitzen. Sie bestehen stattdessen aus zwei Untereinheiten aus RNA und Proteinen und sind die Proteinfabriken der Zelle. Alle anderen aufgeführten Organellen sind von mindestens einer Membran umgeben: Peroxisomen und Lysosomen von einer einzelnen Membran, Mitochondrien von einer doppelten Membran und Dictyosomen (auch Golgi-Apparat genannt) von einer Membran, die mehrere flache Zisternen bildet. Die Membranumhüllung dieser Organellen ist wichtig für ihre spezifischen Funktionen, wie zum Beispiel den Aufbau von Konzentrationsgradienten oder die Kompartimentierung von Stoffwechselprozessen. ## 57 **B) Fetale Makrophagen** Von allen genannten Zelltypen besitzen nur fetale Makrophagen einen Zellkern. Diese Immunzellen benötigen den Zellkern für ihre vielfältigen Aufgaben wie Phagozytose und Antigenpräsentation. Die anderen Optionen beschreiben kernlose Zellen: Reife Erythrozyten stoßen ihren Kern während der Entwicklung aus, um mehr Hämoglobin aufnehmen zu können. Thrombozyten sind nur Zellfragmente der Megakaryozyten. Korneozyten verlieren ihren Kern während der Verhornung der Haut. Auch reife Linsenepithelzellen werden während ihrer Entwicklung kernlos, um die Lichtdurchlässigkeit der Augenlinse zu gewährleisten. ## 58 **C) durch Einstülpung der Plasmamembran nach innen aufgenommen.** Die Endozytose ist ein aktiver Transportprozess, bei dem die Zelle Material aus ihrer Umgebung aufnimmt. Dabei stülpt sich die Plasmamembran nach innen ein und umschließt das aufzunehmende Material in einem Vesikel. Die anderen Optionen beschreiben entweder den gegenteiligen Prozess (Exozytose in D), bei dem Material aus der Zelle ausgeschleust wird, oder verwechseln die Endozytose mit anderen zellulären Transportwegen. Die Optionen A, B und E beschreiben fälschlicherweise intrazelluläre Transportprozesse zwischen verschiedenen Zellorganellen, die nichts mit der Aufnahme von Material aus dem extrazellulären Raum zu tun haben. ## 59 **B) Lysosome ** Lysosome sind spezialisierte Zellorganellen, die als "Verdauungsapparat" der Zelle fungieren. Sie enthalten verschiedene hydrolytische Enzyme, die in einem sauren Milieu (pH 4,5-5) optimal arbeiten und komplexe Makromoleküle wie Proteine, Kohlenhydrate, Lipide und Nukleinsäuren in ihre Grundbausteine (Monomere) zerlegen können. Proteasomen (A) bauen spezifisch nur Proteine ab, sind aber keine membranumschlossenen Organellen. Peroxisome (C) sind zwar Organellen, aber hauptsächlich für den Abbau von Wasserstoffperoxid und den Fettsäureabbau zuständig. Ribosomen (D) dienen der Proteinsynthese, nicht dem Abbau. Zentriolen (E) sind Teil des Zytoskeletts und spielen eine Rolle bei der Zellteilung, haben aber keine Abbaufunktion. ## 60 **B) Erythrozyten nutzen ausschließlich anaerobe Glykolyse zur Energiegewinnung.** Erythrozyten (rote Blutkörperchen) sind hochspezialisierte Zellen, die während ihrer Reifung ihre Mitochondrien und ihren Zellkern verlieren. Daher können sie keine aerobe Atmung durchführen und sind auf die anaerobe Glykolyse als einzigen Weg der ATP-Gewinnung angewiesen. Die anderen Optionen sind falsch: Nervenzellen speichern Energie hauptsächlich als ATP, nicht als Proteine (A). Fettzellen können sehr wohl Glukose aufnehmen (C). Glykogen wird hauptsächlich in Leber- und Muskelzellen gespeichert, nicht in Inselzellen (D). Die Leber ist im Gegenteil das Hauptorgan der Glukoneogenese (E). ## 61 **C) Endoplasmatisches Retikulum (ER)** Das Endoplasmatische Retikulum steht als einziges Zellorganell in direkter Verbindung mit der äußeren Kernhülle und bildet mit dieser ein zusammenhängendes Membransystem. Die äußere Kernmembran geht nahtlos in das ER über, wodurch ein kontinuierliches Netzwerk entsteht. Dies ist wichtig für den Transport von Proteinen und anderen Molekülen zwischen Zellkern und Zytoplasma. Die anderen Organellen (Lysosomen, Proteasomen, Golgi-Apparat und Mitochondrien) sind eigenständige Strukturen mit separaten Membransystemen, die nicht direkt mit der Kernhülle verbunden sind, auch wenn sie teilweise über Vesikel mit dem ER kommunizieren. ## 62 **D) Synthese von Membranproteinen** Endosomen sind Zellorganellen, die hauptsächlich für Transport, Sortierung und Abbau von Stoffen zuständig sind. Die Synthese von Membranproteinen findet jedoch nicht in Endosomen statt, sondern am rauen endoplasmatischen Retikulum (rER). Dort werden die Proteine an Ribosomen synthetisiert und anschließend im Golgi-Apparat modifiziert und sortiert. Die anderen Optionen beschreiben tatsächliche Funktionen von Endosomen: Sie nehmen Stoffe durch Endozytose auf (A), bauen aufgenommene Partikel durch Fusion mit Lysosomen ab (B), sind an der Sortierung von Proteinen innerhalb der Zelle beteiligt (C) und transportieren Stoffe zwischen verschiedenen Zellkompartimenten (E). ## 63 **D) Aktin** Mikrofilamente, auch Aktinfilamente genannt, bestehen hauptsächlich aus dem Protein Aktin und sind mit einem Durchmesser von etwa 7 nm die dünnsten Filamente des Zytoskeletts. Sie bilden dynamische Strukturen, die sich ständig auf- und abbauen können. Tubulin ist dagegen der Hauptbestandteil der dickeren Mikrotubuli (25 nm), während Keratin zu den Intermediärfilamenten (10 nm) gehört. Myosin ist zwar ein wichtiges Motorprotein, das mit Aktin interagiert, bildet aber selbst keine Filamente des Zytoskeletts. Mikrotubuli sind keine Proteine, sondern selbst Strukturen aus Tubulin-Untereinheiten. ## 64 **C) Reife Keimzellen besitzen 23 Chromosomen.** Der Mensch hat in seinen Körperzellen einen doppelten (diploiden) Chromosomensatz mit 46 Chromosomen. Reife Keimzellen (Spermien und Eizellen) besitzen dagegen nur einen einfachen (haploiden) Chromosomensatz mit 23 Chromosomen. Diese Halbierung erfolgt während der Meiose und ist essentiell für die sexuelle Fortpflanzung, da bei der Befruchtung wieder ein diploider Chromosomensatz entsteht. Die anderen Optionen sind falsch: Die Chromosomenzahl ist genetisch festgelegt (A), Männer und Frauen haben die gleiche Chromosomenzahl (B), die finale Chromosomenverteilung erfolgt bereits in Meiose I (D), und die menschliche Chromosomenzahl war schon lange vor dem Humangenomprojekt bekannt (E). ## 65 **E) 9 x 3 + 0** Die Basalkörperchen von Zilien weisen eine charakteristische 9+0-Anordnung der Mikrotubuli auf, bei der 9 Triplets (also jeweils 3 Mikrotubuli) ringförmig angeordnet sind, ohne zentrale Mikrotubuli in der Mitte (daher +0). Diese Struktur unterscheidet sich vom Axonem der Zilie selbst, welches eine 9+2-Struktur besitzt. Die Basalkörperchen sind aus dem Zentriol entstanden und dienen als Organisationszentrum für den Aufbau der Zilie. Die anderen Optionen beschreiben keine biologisch vorkommenden Mikrotubuli-Anordnungen in Zellstrukturen. ## 66 **C) Lysosomen** Lysosomen sind spezialisierte Zellorganellen, die als Recycling-Zentren der Zelle fungieren. Sie enthalten verschiedene Verdauungsenzyme (Hydrolasen), die bei einem sauren pH-Wert optimal arbeiten und Makromoleküle wie Proteine, Fette und Kohlenhydrate sowie alte Zellorganellen abbauen können. Dieser Prozess wird als Autophagie bezeichnet. Die anderen Optionen sind nicht korrekt: Peroxisomen sind zwar auch wichtige Organellen, bauen aber hauptsächlich Giftstoffe ab. Mitochondrien sind für die Energiegewinnung zuständig, das Endoplasmatische Retikulum für Proteinsynthese und Transport, und Ribosomen für die Proteinbiosynthese. ## 67 **C) Leberzellen** Die Leber ist das zentrale Organ für die Glykogenspeicherung im Körper. Leberzellen können bis zu 10% ihres Gewichts als Glykogen speichern und fungieren als wichtigster Glukosespeicher für den gesamten Organismus. Bei Bedarf wird das gespeicherte Glykogen wieder zu Glukose abgebaut und ins Blut abgegeben, um den Blutzuckerspiegel konstant zu halten. Nervenzellen können praktisch kein Glykogen speichern und sind auf kontinuierliche Glukoseversorgung angewiesen. Fettzellen speichern Energie hauptsächlich in Form von Triglyceriden. Erythrozyten haben keinen Zellkern und können kein Glykogen speichern. Die Inselzellen der Bauchspeicheldrüse sind auf Hormonproduktion spezialisiert und dienen nicht der Energiespeicherung. ## 68 **C) Sie bilden eine undurchlässige Barriere zwischen Epithelzellen.** Tight Junctions sind spezielle Verbindungsstrukturen zwischen benachbarten Epithelzellen, die wie ein dichter Verschluss wirken. Sie bilden einen kontrollierten Verschluss der Zellzwischenräume und verhindern dadurch den unkontrollierten Transport von Molekülen zwischen den Zellen. Diese dichte Verbindung ist besonders wichtig in Geweben wie der Darmschleimhaut oder der Blut-Hirn-Schranke, wo eine strikte Kontrolle des Stofftransports erforderlich ist. Die anderen Optionen beschreiben fälschlicherweise Funktionen anderer Zellstrukturen: Proteinabbau findet in Lysosomen statt (A), die Zellteilung wird vom Zellzyklus gesteuert (B), Energiegewinnung erfolgt in Mitochondrien (D), und der Golgi-Apparat ist für Proteinmodifikation und -transport zuständig (E). ## 69 **D) Myosine** Myosine sind die entscheidenden Motorproteine für die Muskelkontraktion in der quergestreiften Skelettmuskulatur. Sie bilden die dicken Filamente und wandeln durch ATP-Hydrolyse chemische in mechanische Energie um. Dabei bewegen sich die Myosinköpfe zyklisch an den Aktinfilamenten entlang (Querbrückenzyklus), was zum Ineinandergleiten der Filamente und zur Muskelverkürzung führt. Die anderen Optionen sind falsch: Tubuline sind Bestandteile des Zytoskeletts, Laminine und Fibronektine sind Proteine der extrazellulären Matrix, und Desmine sind Intermediärfilamente, die Myofibrillen miteinander verbinden. Keine dieser Proteine hat motorische Eigenschaften oder ist direkt an der Muskelkontraktion beteiligt. ## 70 **A) Der Zellzyklus ist üblicherweise die Abfolge folgender Phasen: G1 - S - G2 - M.** Der eukaryotische Zellzyklus folgt tatsächlich dieser charakteristischen Phasenabfolge: In der G1-Phase wächst die Zelle und bereitet sich auf die DNA-Replikation vor, die in der S-Phase stattfindet. Die G2-Phase dient der Vorbereitung auf die Zellteilung, die schließlich in der M-Phase (Mitose) erfolgt. Die anderen Optionen enthalten grundlegende Fehler: Geschlechtszellen sind haploid, nicht diploid (B). Das Crossing over führt zum Genaustausch zwischen homologen Chromosomen, macht Zellen aber nicht haploid (C). Die Trennung homologer Chromosomen erfolgt in der Anaphase I der Meiose, nicht in der Prophase I (D). Die DNA wird im Zellkern, nicht in Mitochondrien verpackt (E). ## 71 **C) Exozytose** Die Exozytose ist ein zellulärer Transportmechanismus, bei dem Vesikel mit Makromolekülen von innen mit der Plasmamembran verschmelzen und ihren Inhalt nach außen abgeben. Dieser Prozess ist wichtig für die Sekretion von Hormonen, Neurotransmittern oder Verdauungsenzymen. Im Gegensatz dazu beschreibt die Phagozytose die Aufnahme größerer Partikel in die Zelle, die Transzytose den Transport durch eine Zelle hindurch, und die Translokation die Bewegung von Proteinen durch Membranen. Coated vesicles sind umhüllte Transportbläschen, bezeichnen aber keinen spezifischen Transportprozess. ## 72 **B) Mitochondrien** Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle und zeichnen sich durch ihre charakteristische Doppelmembran aus. In ihrem Inneren findet die zelluläre Atmung statt, bei der durch die Oxidation von Glucose ATP (Adenosintriphosphat) als Energieträger gebildet wird. Die äußere und innere Membran spielen dabei unterschiedliche Rollen: Die innere Membran ist stark gefaltet und bildet die sogenannten Cristae, wo die ATP-Synthese stattfindet. Die anderen Optionen sind nicht korrekt, da Ribosomen keine Membranen besitzen, das Endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat nur Einzelmembranen haben und hauptsächlich der Proteinsynthese bzw. -modifikation dienen, und Lysosomen zwar am Stoffabbau beteiligt sind, aber nicht an der ATP-Produktion. ## 73 **C) Aussagen 1., 3., 4. und 5. sind richtig.** Apoptose ist der programmierte Zelltod, der durch spezifische Merkmale gekennzeichnet ist. Dazu gehören die Kondensation und Fragmentierung des Chromatins (1), die Aktivierung von Caspasen als Schlüsselenzyme des Prozesses (3), der Verlust der mitochondrialen Membranintegrität mit Cytochrom C-Freisetzung (4) und die Bildung von apoptotischen Körpern, die von Phagozyten beseitigt werden (5). Aussage 2 beschreibt hingegen die Nekrose, eine andere Form des Zelltods, die durch Zellschwellung, Lyse und Entzündungsreaktionen charakterisiert ist. Im Gegensatz dazu verläuft die Apoptose kontrolliert und ohne Entzündungsreaktion, da die Zellbestandteile in Membran-umhüllten Vesikeln (apoptotischen Körpern) verpackt und geordnet entsorgt werden. ## 74 **C) Sie fungiert als Erkennungssystem für Zell-Zell-Kontakte und ist an der Immunerkennung beteiligt** Die Glykokalyx ist eine zuckerreiche Schicht aus Glykoproteinen und Glykolipiden auf der Außenseite der Zellmembran. Ihre Hauptfunktion besteht darin, als Erkennungssystem zu dienen, wodurch Zellen miteinander kommunizieren und sich gegenseitig identifizieren können. Diese molekularen Erkennungsmarker sind entscheidend für die Immunerkennung, da sie dem Immunsystem helfen, körpereigene von körperfremden Zellen zu unterscheiden. Die Glykokalyx bietet zwar auch einen gewissen mechanischen Schutz (Option A), aber das ist nicht ihre Hauptfunktion. Sie blockiert nicht den Wasserdurchtritt (B), produziert keine Membranproteine (D) und ist nicht primär für den Ionentransport (E) verantwortlich. ## 75 **A) Sie enthält besonders viel Cardiolipin und wenig Cholesterin** Die innere Mitochondrienmembran unterscheidet sich von anderen Zellmembranen durch ihre spezielle Lipidzusammensetzung: Sie ist reich an Cardiolipin (einem Phospholipid mit vier Fettsäureketten) und enthält sehr wenig Cholesterin. Diese Zusammensetzung ist entscheidend für ihre Funktion, da Cardiolipin die Membran besonders undurchlässig für Protonen macht und die Aktivität der Atmungskettenenzyme unterstützt. Der geringe Cholesteringehalt erhöht die Fluidität und ermöglicht die dichte Packung von Proteinkomplexen der Atmungskette. Die anderen Optionen sind falsch: Zellmembranen bestehen hauptsächlich aus Lipiden (nicht Kohlenhydraten), enthalten immer Proteine, sind selektiv durchlässig und Cholesterin ist nur eine von mehreren Lipidkomponenten. ## 76 **C) Katabolismus** Katabolismus bezeichnet den Stoffwechselprozess, bei dem komplexe Moleküle in einfachere Bestandteile abgebaut werden, wobei Energie freigesetzt wird. Typische Beispiele sind die Verdauung von Nahrung oder die Zellatmung, bei der Glukose zu CO₂ und H₂O abgebaut wird und ATP entsteht. Im Gegensatz dazu steht der Anabolismus, bei dem einfache Moleküle zu komplexeren aufgebaut werden und Energie verbraucht wird. Metabolismus ist der Oberbegriff für alle Stoffwechselvorgänge und umfasst sowohl Katabolismus als auch Anabolismus. Thermobolismus existiert als Fachbegriff nicht, und die Glukoneogenese ist ein anaboler Prozess, bei dem Glukose aus Nicht-Kohlenhydraten synthetisiert wird.