Grundlagen der Zellbiologie: Theorie, Struktur und Typen
1. Die Zelltheorie
Die Zellen wurden erstmals 1665 von Robert Hooke in einer Korkschicht beobachtet. Durch ein Mikroskop sah er Strukturen, die einem Bienenstock ähnelten. Deshalb nannte er diese Strukturen Zellen (cellula ist ein lateinisches Wort und bedeutet „kleines Zimmer“).
Im Jahr 1838 formulierten die deutschen Wissenschaftler Matthias Schleiden (Botaniker) und Theodor Schwann (Zoologe) die Zelltheorie, die in folgenden Grundsätzen zusammengefasst werden kann:
- Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen.
- Eine Zelle ist die kleinste und einfachste lebende Einheit.
- In einem mehrzelligen Organismus behalten Zellen ihre eigene Aktivität bei, obwohl eine Koordination zwischen ihnen stattfindet.
- Alle Zellen können nur aus bereits vorhandenen Zellen entstehen (diese Idee wurde später von Rudolf Virchow hinzugefügt; ursprünglich unterstützten Schleiden und Schwann die Urzeugung).
2. Aufgaben und Struktur der Zellen
2.1. Zellfunktionen
Alle Zellen führen drei grundlegende Lebensfunktionen aus: Ernährung, Interaktion und Fortpflanzung.
2.2. Zellstruktur
Alle Zellen bestehen aus drei Hauptteilen:
- Zellmembran: Eine Grenze, die kontrolliert, welche Stoffe die Zelle betreten oder verlassen.
- Zytoplasma: Der Raum innerhalb der Zellmembran.
- Genetisches Material: Die Steuerungseinheit für die Zellaktivität.
3. Arten von Zellen
- Größe: Zellen sind sehr kleine Strukturen, die nur mit einem Mikroskop sichtbar sind. Ihre Größe variiert von weniger als einem Mikrometer bis zu einigen Dutzend Mikrometern.
- Form: Zellen haben viele verschiedene Formen, je nach ihrer Funktion. Pflanzenzellen sind oft polygonal, tierische Zellen eher unregelmäßig.
- Struktur: Nach ihrer Struktur werden zwei Arten unterschieden:
- Prokaryotische Zellen: Ohne differenzierten Zellkern.
- Eukaryotische Zellen: Mit einem differenzierten Zellkern.
| Merkmale | Prokaryotische Zelle | Eukaryotische Zelle |
|---|---|---|
| Größe | Klein (0,3–3 µm) | Groß (5–20 µm) |
| Genetisches Material | Nur ein Molekül, nicht von einer Kernhülle umgeben | Mehr als ein Molekül, von einer Kernhülle umgeben |
| Organellen | Keine membrangebundenen Organellen | Membrangebundene Organellen vorhanden |
4. Die eukaryotische Zelle
Alle Lebewesen, abgesehen von Bakterien, bestehen aus einer oder mehreren eukaryotischen Zellen. Das Zytoplasma in eukaryotischen Zellen setzt sich zusammen aus:
- Hyaloplasma (oder Grundsubstanz): Der klare, flüssige Teil des Zytoplasmas, bestehend aus einer wässrigen Lösung. Es wird auch als Zytosol bezeichnet.