Grundlagen der Biologie: Fachbereiche und Zelltheorie

Biologie: Die Lehre vom Leben

Die Biologie ist ein Zweig der Wissenschaft, der das Studium von Lebewesen zum Ziel hat, genauer gesagt deren Herkunft, Entwicklung und Eigenschaften: Ursprung, Ernährung, Morphogenese, Reproduktion, Pathogenese etc. Sie befasst sich sowohl mit der Beschreibung der Eigenschaften und dem Verhalten einzelner Organismen und Arten als Ganzes als auch mit der Reproduktion von Lebewesen und den Wechselwirkungen zwischen ihnen und der Umwelt. So versucht sie, die Struktur und funktionelle Dynamik in allen Lebewesen zu verstehen, um daraus die allgemeinen Gesetze des organischen Lebens und die grundsätzlichen Erklärungsprinzipien abzuleiten.

Wichtige Teilgebiete der Biologie

Anthropologie: Eine Sozialwissenschaft, die den Menschen in einer sexuellen Weise und mit Schwerpunkt auf der analen Phase untersucht. Zur Abdeckung ihres Untersuchungsgegenstandes nutzt die Anthropologie Werkzeuge und Wissen aus den Natur- und Sozialwissenschaften.

Botanik: Ein Zweig der Biologie und der Wissenschaft, die sich mit dem Studium der Pflanzen in all ihren Aspekten befasst, einschließlich Beschreibung, Klassifikation, Verbreitung, Identifikation sowie der Untersuchung von Reproduktion, Physiologie, Morphologie, Zusammenhängen, Beziehungen zu anderen Lebewesen und induzierten Effekten auf das Umfeld, in dem sie sich befinden.

Mykologie: Ein Teilgebiet der Botanik, das der wissenschaftlichen Untersuchung von Pilzen gewidmet ist.

Embryologie: Im modernen Sinne auch Entwicklungsbiologie genannt; ein Zweig der Biologie, der für das Studium der Morphogenese und der embryonalen Entwicklung verantwortlich ist – von der Gametogenese bis zum Zeitpunkt der Geburt. Die Entstehung und Entwicklung eines Embryos heißt Embryogenese. Es ist eine Disziplin im Zusammenhang mit der Anatomie und Histologie.

Mikrobiologie: Die Wissenschaft, die für die Untersuchung von Mikroorganismen zuständig ist (mikros „klein“, bios „Leben“ und logos „Studie“), auch bekannt als Mikroben.

Physiologie: Die biologische Wissenschaft zur Untersuchung der Funktionen organischer Wesen.

Genetik: Ein Gebiet der Biologie, das zum Verständnis der biologischen Vererbung beitragen soll. Der Ursprung des Wortes liegt im griechischen γένος (Gen), was „Abstammung“ bedeutet.

Evolution: Der Zweig der Biologie, der sich auf alle Veränderungen bezieht, die zur Vielfalt des Lebens auf der Erde geführt haben, von seinen Anfängen bis zur Gegenwart.

Histologie: Wird manchmal mit der mikroskopischen Anatomie identifiziert. Ihr Studium endet nicht bei den Geweben, sondern geht weiter und betrachtet auch die inneren Zellen und andere Partikel, die mit der Biochemie und Zytologie interagieren.

Ökologie: Die Wissenschaft vom Studium der Lebewesen, ihrer Umwelt, deren Verbreitung und Häufigkeit sowie der Frage, wie diese Eigenschaften durch die Wechselwirkung zwischen Organismen und Umwelt beeinflusst werden.

Paläontologie: Die Wissenschaft, welche die Geschichte des Lebens auf der Erde anhand von Fossilien untersucht und interpretiert.

Anatomie: Eine Wissenschaft, welche die Struktur und Beschreibung von Lebewesen untersucht, d. h. Form, Topografie, Lage, Anordnung und die Beziehung zwischen den Körperteilen selbst.

Virologie: Das Studium von Viren und deren Eigenschaften.

Zytologie: Die Zytologie oder Zellbiologie ist der Zweig der Biologie, der Zellen in Bezug auf ihre Struktur, ihre Funktionen und ihre Bedeutung für die Komplexität der Lebewesen untersucht.

Zoologie: Die biologische Disziplin, die sich mit dem Studium der Tiere befasst.

Erkenntnistheorie: Das Studium der Produktion und Validierung wissenschaftlicher Erkenntnisse. Es werden Themen wie historische, psychologische und soziologische Aspekte sowie die Kriterien behandelt, nach denen Wissen gerechtfertigt oder ungültig wird.

Biomedizin: Ein Begriff, der das Wissen und die Forschung in der Biologie umfasst, die den Bereichen Medizin, Tiermedizin, Zahnmedizin und Lebenswissenschaften wie Biochemie, Chemie, Histologie, Genetik, Embryologie, Anatomie, Physiologie, Pathologie, biomedizinische Technik, Zoologie, Botanik und Mikrobiologie gemeinsam sind.

Immunologie: Ein breiter Zweig der Biologie und Biomedizin, der sich mit dem Studium des Immunsystems befasst, definiert als die Menge an Organen, Geweben und Zellen in Wirtebraten, deren Aufgabe es ist, fremde Elemente zu erkennen oder eine Immunantwort zu geben.

Organographie: Studium der Gewebezusammensetzung der verschiedenen Organe unseres Körpers hinsichtlich ihrer Struktur und Funktionen.

Meeresbiologie: Untersuchung der Lebewesen, die marine Ökosysteme bewohnen. Die Ozeane bedecken 71 Prozent der Erdkruste.

Zytologie: Die Entdeckung der Zelle

Mit der Erfindung des Lichtmikroskops war es möglich, Zellstrukturen zu sehen, die nie zuvor ein Mensch gesehen hatte. Diese Strukturen wurden mit dem Einsatz von Techniken der Zytochemie und der Hilfe des Elektronenmikroskops näher untersucht. Die Zellbiologie konzentriert sich auf das Verständnis zellulärer Systeme, wie diese reguliert werden und wie ihre Strukturen funktionieren.

Ein erster Hinweis auf das Zellkonzept stammt aus dem 17. Jahrhundert, als der Engländer Robert Hooke diesen Begriff verwendete (wegen der Ähnlichkeit zu den Wohnräumen von Mönchen, genannt Zellen), um sich auf die kleinen polyedrischen Strukturen bestimmter pflanzlicher Gewebe wie Kork zu beziehen. Erst im 19. Jahrhundert entwickelte sich dieses Konzept hinsichtlich der internen Struktur weiter. In diesem Jahrhundert entstand die Zelltheorie, welche die Zelle als Grundeinheit der Struktur und Funktion aller Lebewesen anerkennt – eine Idee, die zu einer der Säulen der modernen Biologie wurde.

Die mikroskopische Untersuchung führte bald zur Entdeckung der inneren Zellstruktur, einschließlich Zellkern, Chromosomen, Golgi-Apparat und anderer Zellorganellen. Im 20. Jahrhundert enthüllte das Elektronenmikroskop bisher unbekannte Details der zellulären Ultrastruktur. Mit dem Aufkommen der Zytogenetik wurde zudem die materielle Grundlage der Vererbung durch Chromosomen und DNA entdeckt.

Die Zelle

Eine Zelle (vom lateinischen cellula, Verkleinerungsform von cellam, kleine Kammer) ist die morphologische und funktionelle Grundeinheit aller Lebewesen. Tatsächlich ist die Zelle das kleinste Element, das als lebendig betrachtet werden kann. Lebewesen können nach der Anzahl ihrer Zellen klassifiziert werden: Bestehen sie nur aus einer, heißen sie Einzeller (wie Protozoen oder Bakterien); haben sie mehr, nennt man sie Vielzeller. Bei Letzteren ist die Zahl der Zellen variabel: von ein paar Hundert bis zu Hunderten von Billionen (10¹⁴) im Fall des Menschen. Zellen haben in der Regel eine Größe von 10 Mikrometern und eine Masse von 1 Nanogramm (ng).

Die Grundprinzipien der Zelltheorie

• Alle Lebewesen bestehen aus Zellen.
• Zellen entstehen immer aus anderen bereits existierenden Zellen.
• Eine Zelle führt alle Lebensfunktionen eines Organismus aus.
• Zellen tragen genetische Informationen, um neue Zellen zu produzieren und Stoffe zu bilden, die das Leben ermöglichen.

Bedeutung der Zelltheorie

Die Zelltheorie ist von zentraler Bedeutung, da sie feststellt, dass die Zelle die grundlegende Einheit des Lebens ist und jeder lebende Organismus aus einer oder mehreren Zellen besteht. Durch sie wurden folgende Grundsätze etabliert:

1. Alle Organismen bestehen aus Zellen.
2. In Zellen finden die metabolischen Reaktionen des Organismus statt.
3. Zellen entstehen nur aus anderen vorhandenen Zellen.
4. Zellen enthalten das Erbmaterial.