Zellbiologie & Metabolismus: Wichtige Begriffe einfach erklärt

Grundlagen der Zellbiologie

Die Vakuole

Die Vakuole ist ein Organell, das ein charakteristisches Merkmal von Pflanzenzellen darstellt. Sie ist an der Wasserspeicherung, Sekretion und der Lagerung von Abfallprodukten beteiligt.

Eukaryotische Zelle

Die eukaryotische Zelle ist ein Zelltyp, dessen genetisches Material von einer Kernmembran umschlossen ist. Sie besitzt zudem viele membranumhüllte Organellen.

Prokaryotische Zelle

Die prokaryotische Zelle ist dadurch gekennzeichnet, dass ihre Erbsubstanz verstreut im Zytoplasma vorliegt und sie keine membranumhüllten Organellen besitzt.

Zelltheorie

Die Zelltheorie ist der wissenschaftliche Erkenntniskorpus, der postuliert, dass die Zelle die strukturelle und funktionelle Grundeinheit allen Lebens ist.

Membranumhüllte Organellen

Membranumhüllte Organellen sind Zellstrukturen, die von einer oder zwei Membranen umschlossen sind und spezifische Funktionen innerhalb der Zelle erfüllen.

Zellkern (Nukleus)

Der Zellkern (Nukleus) ist ein von einer Doppelmembran umgebenes Zellorganell. Seine Aufgabe ist die Speicherung und Regulation der Expression des genetischen Materials.

Nicht-membranöse Organellen

Nicht-membranöse Organellen werden durch die Kombination verschiedener Makromoleküle (Proteine, Lipide, Kohlenhydrate) gebildet und sind an spezifischen Zellfunktionen beteiligt.

Anorganische Moleküle

Anorganische Moleküle sind ubiquitär und an Stoffwechselreaktionen der Zelle beteiligt. Beispiele hierfür sind Wasser, Mineralien und Gase.

Organische Moleküle

Organische Moleküle sind Stoffe, die hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen und oft auch Sauerstoff und Stickstoff enthalten. Sie bilden die Grundlage der Biomoleküle.

Proteine

Proteine (Eiweiße) sind Makromoleküle, die aus Aminosäuren aufgebaut sind und für das Funktionieren unseres Körpers von entscheidender Bedeutung sind. Sie erfüllen vielfältige Aufgaben, z.B. als Enzyme, Strukturkomponenten oder Signalstoffe.

Nukleinsäuren

Nukleinsäuren (z.B. DNA und RNA) sind Makromoleküle, die aus der Verknüpfung von Grundeinheiten (Nukleotiden) entstehen. Sie bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor und sind für die Speicherung, Übertragung und Expression genetischer Informationen zuständig.

Lipide

Lipide (Fette und fettähnliche Stoffe) umfassen eine vielfältige Gruppe von unpolaren Molekülen, die typischerweise wasserunlöslich sind. Sie dienen u.a. als Energiespeicher, Bestandteile von Zellmembranen und Signalmoleküle.

Fluidität der Zellmembran

Die Zellmembran ist eher flüssig als solide (Fluid-Mosaik-Modell), was es ihren Komponenten ermöglicht, sich frei zu bewegen. Diese dynamische Struktur ist entscheidend für viele Membranfunktionen.

Enzyme und ihre Funktion

Enzyme sind meist Proteine, die als biologische Katalysatoren wirken. Sie beschleunigen chemische Reaktionen im Körper, indem sie die Aktivierungsenergie herabsetzen. Zahlreiche Enzyme sind notwendig, um beispielsweise die in der Nahrung enthaltene Energie freizusetzen oder Stoffwechselwege zu regulieren.

Zellstoffwechsel (Metabolismus)

Der Zellstoffwechsel (zellulärer Metabolismus) umfasst alle chemischen Reaktionen, die in einer Zelle ablaufen. Man kann die Zelle mit einer Fabrik vergleichen, die eine Vielzahl von Stoffen aufnimmt, umwandelt und abgibt, um Energie zu gewinnen und zelleigene Bausteine zu synthetisieren.

Biomoleküle

Biomoleküle sind die organischen Moleküle, aus denen lebende Organismen aufgebaut sind und die an Lebensprozessen beteiligt sind. Dazu zählen Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate und Lipide.

Bioelemente

Bioelemente sind die chemischen Elemente, aus denen Lebewesen und ihre Biomoleküle bestehen. Die wichtigsten sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel.

Stoffwechsel und Ernährung

Vitamine und ihre Funktionen

Vitamine sind organische Verbindungen, die der Organismus nicht oder nur unzureichend selbst synthetisieren kann und die daher mit der Nahrung aufgenommen werden müssen. Sie sind für zahlreiche Stoffwechselfunktionen essentiell. In der Vergangenheit waren viele Krankheiten, die durch Vitaminmangel verursacht wurden, ein großes Rätsel.

Stoffwechsel des Körpers

Der Stoffwechsel des gesamten Körpers (Gesamtmetabolismus) ist die Summe aller Stoffwechselreaktionen, die in den Zellen, aus denen der Körper aufgebaut ist, stattfinden. Er umfasst aufbauende (anabole) und abbauende (katabole) Prozesse.

Grundumsatz

Der Grundumsatz ist die minimale Energiemenge, die ein Lebewesen in Ruhe zur Aufrechterhaltung seiner lebenswichtigen physiologischen Prozesse (z.B. Atmung, Herzschlag, Aufrechterhaltung der Körpertemperatur) benötigt.

Körpermasse und Metabolismus

Die Körpermasse wird durch das Gleichgewicht zwischen der Energiezufuhr (durch Nahrung) und dem Energieverbrauch (durch Grundumsatz und körperliche Aktivität) des Körpers bestimmt. Eine positive Energiebilanz führt zur Gewichtszunahme, eine negative zur Gewichtsabnahme.

Organentfernung & Stoffwechsel

Nach einem Unfall oder aufgrund eines Tumors kann es notwendig sein, dass bei manchen Menschen ein Organ oder ein Körperteil entfernt werden muss. Solche Eingriffe können den Stoffwechsel des Gesamtorganismus erheblich beeinflussen, da Organe spezifische Stoffwechselfunktionen erfüllen.

Energiebedarf wichtiger Organe

Jede Zelle unseres Körpers führt Aktivitäten aus, die ATP (Adenosintriphosphat) als universelle Energiequelle benötigen. Lebenswichtige Organe wie Gehirn, Herz, Leber und Nieren haben einen besonders hohen und kontinuierlichen Energiebedarf.

Die Leber: Stoffwechselzentrale

Die Leber ist ein zentrales Organ im Stoffwechsel. Bei der Analyse ihrer Funktionen lassen sich über 500 verschiedene Prozesse identifizieren, darunter die Entgiftung, die Speicherung von Nährstoffen, die Produktion von Galle und die Regulation des Blutzuckerspiegels.