Grundlagen der Zellbiologie: Aufbau, Funktion und Klassifizierung von Lebewesen

Was sind lebenswichtige Funktionen?

Es sind die Funktionen oder Prozesse, die das Leben erhalten. Dazu gehören bei mehrzelligen Organismen wie dem Menschen Ernährung, Beziehungen (Reizaufnahme und -antwort) und Fortpflanzung.

Unterschiede zwischen Ein- und Mehrzellern

Eine einzelne Zelle muss alle lebenswichtigen Funktionen individuell und unabhängig ausführen. Ein Mehrzeller ist viel effizienter, da alle seine Zellen zusammenarbeiten, integriert und spezialisiert sind.

Funktionsweise von Mehrzellern

Mehrzellige Organismen funktionieren wie ein Unternehmen, in dem jeder Mitarbeiter auf einen bestimmten Arbeitsplatz spezialisiert ist, wodurch die Produktivität gesteigert wird.

Zelltheorie und technologischer Fortschritt

Die Erforschung der Zelle und ihre Entdeckung waren aufgrund ihrer geringen Größe an die Entwicklung des Mikroskops und mikroskopischer Technologien gebunden.

Grundlagen der Zelltheorie

• Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen.
• Die chemischen Reaktionen der lebenswichtigen Funktionen sind von Vorgängen innerhalb der Zellen abhängig.
• Zellen entstehen aus bereits vorhandenen Zellen.
• Zellen enthalten das Erbmaterial, das die Kontinuität der Arten über Generationen hinweg sichert.

Beitrag von Santiago Ramón y Cajal

Cajal zeigte durch Färbetechniken von Nervengewebe, dass auch Nerven aus Zellen bestehen, wodurch die Zelltheorie auf die gesamte belebte Welt verallgemeinert werden konnte.

Älteste bekannte Fossilien

Prokaryotische Zellen, deren heutige Vertreter Bakterien sind, sind rund 3.500 Millionen Jahre alt.

Struktur von Bakterien

Bakterien sind sehr einfache Organismen. Sie besitzen eine Zellmembran, die von einer dickeren Zellwand aus Zellulose umgeben ist. Sie haben keinen echten Zellkern; die DNA liegt frei im Zytoplasma, das nur Ribosomen enthält, die für die Proteinsynthese zuständig sind.

Lebensräume von Bakterien

Bakterien können in einer Vielzahl von Umgebungen leben, z.B. in Süßwasser, Salzwasser, Boden, Gletschern.

Zelluläre Ernährung

Die zelluläre Ernährung besteht aus der Aufnahme von Nahrung und ihrer Umwandlung in verwertbare Stoffe in der Zelle. Unverwertbare Stoffe werden durch Egestion ausgeschieden.

Reizbarkeit und Reaktion

Die Fähigkeit, Informationen aus der Umwelt durch Reize zu erhalten und angemessen darauf zu reagieren, wird als Reizbarkeit oder Reizbeantwortung bezeichnet.

Zytokinese

Die Zytokinese ist die Teilung der Zellmembran und des Zytoplasmas durch Einschnürung.

Phasen der Zellteilung

Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase

Mitose

Die Mitose ist die Teilung und Verteilung der Chromosomen auf zwei Tochterzellen.

Externe Verdauung

Bei der externen Verdauung werden Verdauungssäfte nach außen abgegeben, um Nährstoffe in der Umgebung aufzunehmen.

Klassifizierung der Lebewesen

• Monera: Prokaryoten, autotrophe oder heterotrophe Ernährung, Einzeller
• Animalia: Eukaryoten, heterotrophe Ernährung, Mehrzeller (mit Gewebe), interne Verdauung
• Plantae: Eukaryoten, autotrophe Ernährung, Mehrzeller (mit Gewebe), interne Verdauung
• Fungi: Eukaryoten, heterotrophe Ernährung, Ein- oder Mehrzeller (ohne Gewebe), externe Verdauung
• Protoctista: Eukaryoten, autotrophe oder heterotrophe Ernährung, Ein- oder Mehrzeller (ohne Gewebe), interne Verdauung

Autotrophe Ernährung

Autotrophe Lebewesen sind in der Lage, ihre Nahrung selbst herzustellen.

Hauptmerkmal prokaryotischer Zellen

Prokaryotische Zellen haben keinen echten Zellkern. Die DNA befindet sich frei im Plasma, das nur Ribosomen enthält.