Grundlagen der Zelle: Aufbau, Funktion und Fortpflanzung
Einzellige und mehrzellige Lebewesen
Mehrzellige Wesen: Wesen, die aus Millionen von Zellen gebildet werden.
Einzellige Wesen: Lebewesen, die aus einer einzigen Zelle bestehen.
Unser Körper besteht aus etwa 60 Billionen Zellen. Eine Eizelle ist mit bloßem Auge gerade noch als winziger Punkt erkennbar; sie hat ungefähr ein Zehntel Millimeter Durchmesser.
Die Zelle
Zellen können mit Hilfe von Techniken und Werkzeugen wie dem Lichtmikroskop untersucht werden. Mit einem Elektronenmikroskop lassen sich noch feinere Strukturen der Zelle darstellen.
Die Zelle ist die kleinste lebendige Einheit, die alle Lebensfunktionen erfüllt: Sie nimmt Nährstoffe auf, gibt Abfallstoffe ab, wächst und hält sich am Leben.
Zelltheorie
Die Zelltheorie besagt, dass alle lebenden Organismen aus Zellen bestehen und dass neue Zellen immer aus bereits bestehenden Zellen entstehen.
Zytologie
Die Zytologie ist die Lehre von den Zellen. Sie ist ein grundlegender Teil der Zellbiologie und hilft, den Körper zu verstehen, Funktionsstörungen zu erkennen und Krankheiten zu behandeln. Diese Erkenntnisse beruhen auf dem Wissen, das über Zellen gesammelt wurde.
Aufbau und Funktionen der Zelle
Eine Zelle besteht aus verschiedenen Teilen, die zusammenarbeiten, damit sie lebt.
Zellmembran (Plasmamembran)
Die Zellmembran kontrolliert, welche Stoffe in die Zelle hinein- und aus ihr herausgelangen. Sie erleichtert die Aufnahme nützlicher Stoffe und hilft, überschüssige Stoffe abzugeben.
Zytoplasma
Das Zytoplasma ist eine gallertartige, wasserreiche Masse, die Mineralsalze und andere Stoffe enthält. Darin befinden sich die Organellen, die wichtige Funktionen in der Zelle erfüllen. In Pflanzenzellen gibt es außerdem mit Flüssigkeit gefüllte Hohlräume, die Vakuolen, sowie Chloroplasten, die grünen Organellen, in denen die Fotosynthese stattfindet.
Zellkern
Im Zellkern befinden sich fadenförmige Strukturen, die Chromosomen. Jedes Chromosom besteht aus einer Reihe von Genen. Die Gene steuern die Aktivitäten der Zelle und bestimmen viele Merkmale eines Lebewesens. Gene bestehen aus einer chemischen Substanz namens Desoxyribonukleinsäure (DNA).
Vom Stoff zum Organismus
Gleichartige Zellen bilden Gewebe, die gemeinsam eine bestimmte Funktion ausführen. Mehrere Gewebe bilden Organe, und mehrere Organe, die zusammenarbeiten, bilden ein Organsystem. Alle Organsysteme zusammen ergeben den Organismus.
Lebenszyklus
Lebewesen durchlaufen einen Lebenszyklus: Sie entstehen, wachsen, entwickeln sich, pflanzen sich fort, altern und sterben.
Stoffwechsel und Ernährung
Ernährung ist wichtig für Wachstum und Erneuerung des Körpers.
Zellatmung
Der Körper braucht Energie, damit Lebensprozesse ablaufen. Diese Energie wird in den Zellen freigesetzt, wo Nährstoffe mit Sauerstoff reagieren.
Gärung
Einige Lebewesen gewinnen Energie ohne Sauerstoff. Pilze und Bakterien können so Energie aus Nahrungsmitteln gewinnen.
Aerobe und anaerobe Lebewesen
Aerobe Lebewesen nutzen Sauerstoff, um Energie zu gewinnen. Anaerobe Lebewesen können Energie aus Nahrung ohne Sauerstoff gewinnen.
Fotosynthese
Pflanzen absorbieren Kohlendioxid aus der Luft und Wasser sowie Mineralstoffe aus dem Boden. Diese Stoffe gelangen zu den Blättern, die einen grünen Farbstoff namens Chlorophyll enthalten. Chlorophyll-a absorbiert Energie aus dem Sonnenlicht. Mit dieser Energie wandelt die Pflanze Kohlendioxid und Wasser in Glukose um und setzt Sauerstoff an die Umwelt ab.
Stoffe
Organische Stoffe: Zucker, Fette und Proteine.
Anorganische Stoffe: Wasser, Kohlendioxid und Mineralsalze.
Metabolismus
Der Metabolismus umfasst alle chemischen Umwandlungen, die in Lebewesen ablaufen.
Autotrophe und heterotrophe Lebewesen
Autotrophe Lebewesen können ihre Energie selbst erzeugen, zum Beispiel Pflanzen. Heterotrophe Lebewesen müssen ihre Energie aus der Nahrung beziehen, zum Beispiel Tiere und Menschen.
Reizbarkeit
Lebewesen besitzen die Fähigkeit, auf Reize aus der Umwelt zu reagieren. So können sie Nahrung suchen und sich verteidigen.
Fortpflanzung
Ungeschlechtliche Fortpflanzung
Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung findet kein Austausch von Erbmaterial statt; ein einzelner Organismus bringt einen neuen hervor. Bei der Zweiteilung (Zellteilung) teilt sich eine Zelle in zwei gleiche Tochterzellen, die zu einem neuen Individuum heranwachsen können.
Geschlechtliche Fortpflanzung
Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung bringen zwei Keimzellen, eine weibliche Eizelle und eine männliche Samenzelle (Gameten), ein neues Lebewesen hervor. Die Verschmelzung beider Gameten heißt Befruchtung. Die dabei entstehende Zelle ist die Zygote oder Zygote. Die Zygote teilt sich mehrfach, wodurch sich verschiedene Zellen bilden, und so entsteht ein neues Lebewesen.