Zellbiologie Grundlagen: Aufbau, Funktionen und Gewebe des Lebens

Die Zelle: Grundeinheit des Lebens

Die Zelle ist die Grundeinheit, aus der alle Lebewesen bestehen. Ein Körper kann entweder ein einzelliger Organismus sein, wie Pantoffeltierchen oder Amöben. Diese bestehen aus einer einzigen Zelle, die alle für das Überleben notwendigen Funktionen ausführt. Manchmal leben mehrere Organismen in Gruppen zusammen, die als Kolonien bezeichnet werden.

Alternativ kann ein Körper ein mehrzelliger Organismus sein, wie Pflanzen und Tiere. Diese bestehen aus vielen Zellen; einzelne Zellen verlieren dabei die Fähigkeit, isoliert zu überleben. Jede Zelle erfüllt eine spezifische Aufgabe, und alle arbeiten zusammen, um den Körper am Leben zu erhalten.

Zellorganellen: Die Bausteine der Zelle

Mitochondrien: Energiezentralen

Mitochondrien sind ovale Organellen mit einer Doppelmembran, die einen Innenraum umschließt. Sie liefern die notwendige Energie für die Funktion der Zelle.

Vakuolen: Speicher und Entsorger

Vakuolen sind Membranvesikel, die Wasser mit gelösten Stoffen enthalten. Sie dienen als Speicher für Reserven oder zur Entsorgung von Abfallprodukten.

Lysosomen: Die Recycler der Zelle

Lysosomen sind Membranvesikel, die komplexe Stoffe in einfachere Bestandteile umwandeln, welche die Zelle nutzen kann.

Zytoskelett: Das innere Gerüst

Das Zytoskelett ist ein Netzwerk von Filamenten, das sich im gesamten Zytoplasma verteilt. Es bildet das 'Skelett' der Zelle und ist an deren Bewegungen beteiligt.

Zentriolen: Bewegungskoordinatoren

Zentriolen sind zwei Hohlzylinder, deren Wände aus Filamenten bestehen. Sie sind an der gerichteten Bewegung des Zytoskeletts beteiligt.

Golgi-Apparat: Sekretion und Modifikation

Der Golgi-Apparat besteht aus Stapeln flacher, membranumhüllter Säcke, umgeben von kleinen Bläschen. Seine Hauptfunktion ist die Sekretion und Modifikation von Proteinen und Lipiden.

Ribosomen: Proteinproduzenten

Ribosomen sind kleine Partikel, die sowohl frei im Zytoplasma als auch an den Membranen des endoplasmatischen Retikulums vorkommen. Sie sind verantwortlich für die Herstellung von Proteinen.

Endoplasmatisches Retikulum: Synthese und Transport

Das Endoplasmatische Retikulum (ER) ist ein Netzwerk aus miteinander verbundenen Membransäcken und Kanälen, das sich im gesamten Zytoplasma der Zelle erstreckt. Hier werden Lipide und verschiedene Substanzen wie Proteine hergestellt.

Es gibt zwei Arten:

• Raues Endoplasmatisches Retikulum (RER): Besitzt Ribosomen an der äußeren Oberfläche seiner Membranen.
• Glattes Endoplasmatisches Retikulum (GER): Ist frei von gebundenen Ribosomen.

Struktur des Zellkerns: Das Kontrollzentrum

Der Zellkern ist die am besten sichtbare Zellstruktur. Er ist groß, in der Regel kugelförmig und nimmt eine zentrale Position ein.

Bestandteile des Zellkerns

• Kernhülle: Eine Doppelmembran, die von Poren durchzogen ist. Durch diese Poren findet der Austausch von Stoffen zwischen Zellkern und Zytoplasma statt.
• Kernplasma: Der Inhalt des Zellkerns. Es besteht aus einer Lösung, in der sich Nukleolen und Chromatin befinden.
• Chromatin: Besteht aus einer Reihe sehr langer Fäden, die sich im Zellkern aneinanderlegen. Jeder Strang ist ein DNA-Molekül.
• Nukleolen: Sind Kernbereiche, in denen Ribosomen hergestellt werden. Ihre Form ist kugelig.

Zelluläre Prozesse: Transport und Stoffwechsel

Membrantransport: Austausch mit der Umgebung

Kleine Moleküle durchqueren die Plasmamembran durch zwei verschiedene Mechanismen:

• Diffusion: Der Mechanismus, durch den einige kleine Moleküle die Plasmamembran frei durchqueren, entlang ihres Konzentrationsgefälles.
• Osmose: Eine besondere Form der Diffusion, nämlich die Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran von einer verdünnten zu einer konzentrierten Lösung.

Aktiver Transport: Gegen das Gefälle

Die Membran kann Stoffe durch einen Prozess entgegen der Diffusion transportieren, d.h. von einem Bereich geringerer Konzentration zu einem Bereich höherer Konzentration. Dieser Prozess erfordert Energie.

Endozytose und Exozytose: Transport großer Partikel

Große Partikel können die Zellmembran nicht direkt durchdringen.

• Bei der Endozytose stülpt sich die Membran ein, umschließt die Partikel und bildet eine kleine Tasche, die ins Zytoplasma aufgenommen wird.
• Exozytose ist der umgekehrte Prozess, bei dem zelluläre Vesikel ihren Inhalt nach außen abgeben.

Zellstoffwechsel: Energie und Aufbau

Katabolismus: Energie gewinnen

Der Katabolismus umfasst alle Reaktionen, die darauf abzielen, komplexe Moleküle abzubauen und in einfachere Bestandteile umzuwandeln, um Energie zu gewinnen.

Anabolismus: Moleküle aufbauen

Der Anabolismus ist die Summe der Reaktionen, die darauf abzielen, aus einfacheren Molekülen komplexe Moleküle aufzubauen. Dabei wird ein Teil der aus dem Katabolismus gewonnenen Energie verwendet.

Gewebearten: Organisation der Zellen

Ein Gewebe ist ein Aggregat von Zellen, die organisiert sind, um eine gemeinsame Funktion auszuführen.

Epithelgewebe: Schutz und Sekretion

Das Epithelgewebe bedeckt sowohl die äußere Oberfläche des Körpers als auch die inneren und äußeren Bereiche der Organe.

Es gibt zwei Hauptarten:

• Deckepithel: Besteht aus mehreren Zellschichten (z.B. Hautepithel) oder einer einzigen Schicht (z.B. die Wände von Kapillaren oder die Auskleidung des Verdauungstrakts). Diese Epithelien haben eine Schutzfunktion.
• Drüsenepithel: Bildet spezialisierte Zellen, die Substanzen produzieren und sezernieren. Diese Zellen gruppieren sich zu Strukturen, die Drüsen genannt werden, wie z.B. Drüsen, die Talg produzieren, um Haare zu schmieren.

Nervengewebe: Kommunikation und Steuerung

Das Nervengewebe bildet Gehirn und Rückenmark. Es ist verantwortlich für das Sammeln von Informationen von außerhalb und innerhalb des Körpers, deren Übertragung von einem Ort zum anderen im Organismus, um in jedem Fall geeignete Lösungen zu erarbeiten. Die wichtigsten Nervenzellen sind: Neuronen und Gliazellen.

Bindegewebe: Stütze und Verbindung

Das Bindegewebe ist im gesamten Körper verbreitet und erfüllt Stütz- und Verbindungsfunktionen. Es zeichnet sich dadurch aus, dass seine Zellen von reichlich Interzellularsubstanz umgeben sind, die eine große Menge an Fasern enthält. Beispiele hierfür sind: Bindegewebe, Knorpel und Knochen.