Grundlagen der Zellbiologie und Mikroskopie

Lichtmikroskopie

Das Lichtmikroskop hat ein Auflösungsvermögen von etwa 1000x. Das Auflösungsvermögen beschreibt den Mindestabstand zwischen zwei Punkten, die noch getrennt wahrgenommen werden können (Auge: 0,2 mm).

Zelltheorie

Die Zelltheorie wurde erst Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelt:

• Alle Lebewesen bestehen aus Zellen.
• Die Zelle ist die anatomische Grundeinheit aller Lebewesen.
• Die Zelle ist die physiologische Einheit aller Lebewesen.
• Jede Zelle stammt von einer anderen Zelle ab.

Elektronenmikroskopie

Hierbei wird ein Elektronenstrahl genutzt. Das Auflösungsvermögen ist deutlich höher (bis zu 5 nm bei 10⁶-facher Vergrößerung).

Ebenen der Organisation lebender Materie

1. Jede Ebene wird durch die unteren Ebenen gebildet.
2. Jede Ebene ist komplexer und energiereicher als die darunterliegenden.
3. Auf jeder Ebene treten neue emergente Eigenschaften auf, die auf den unteren Ebenen nicht vorhanden waren.

Zellstruktur und Organellen

• Mitochondrien: Energiegewinnung.
• Endoplasmatisches Retikulum: Membransystem für den Stofftransport.
• Ribosomen: Proteinsynthese.
• Golgi-Apparat: Sekretion von Substanzen.
• Lysosomen: Verdauungsorganellen der Zelle.
• Vakuolen: Speicherorte für Reservestoffe (in Pflanzenzellen größer und zahlreicher).

Zelltypspezifische Organellen

• Tierische Zellen: Zentrosomen (steuern die Zellbewegung).
• Pflanzliche Zellen: Zellwand und Chloroplasten.

Der Zellkern (Nucleus)

Der Zellkern steuert den Stoffaustausch zwischen Zytoplasma und Kerninnerem durch Kernporen in der Doppelmembran.

• Chromatin: DNA-Protein-Komplexe.
• Nukleolus: Ort der Ribosomenproduktion.
• Chromosomen: Verdichtete Chromatinform während der Zellteilung, bestehend aus zwei Armen und dem Zentromer.

Fortpflanzung

• Asexuell: Nachkommen sind genetisch identisch.
• Sexuell: Nachkommen sind genetisch verschieden.

Zellernährung

1. Autotrophe Ernährung: Herstellung organischer Stoffe aus anorganischen Stoffen.
2. Heterotrophe Ernährung: Aufnahme organischer Stoffe von anderen Lebewesen (Tiere, Pilze, einige Bakterien).

Energiegewinnung

• Aerobe Atmung: Vollständige Oxidation organischer Verbindungen in den Mitochondrien unter Sauerstoffverbrauch.
• Gärung: Unvollständige Oxidation im Zytoplasma; liefert weniger Energie als die aerobe Atmung.

Prokaryotische Zellen

Prokaryoten (Bakterien) besitzen keinen echten Zellkern. Sie zeichnen sich durch eine Zellwand aus, sind klein und nutzen Mesosomen für Stoffwechselprozesse anstelle von Mitochondrien.