Die Zelle: Entdeckung, Struktur, Theorie und Funktionen

Die Entdeckung der Zelle und die Zelltheorie

Robert Hooke entdeckte 1665 beim Betrachten von Kork unter dem Mikroskop kleine Einheiten, die er Zellen nannte. Verbesserungen am Mikroskop im 19. Jahrhundert ermöglichten die Beobachtung weiterer Zellstrukturen. Wichtige Meilensteine:

• 1831: Robert Brown entdeckt den Zellkern.
• 1838: Johannes Purkinje prägt den Begriff Protoplasma.
• 1838/39: Matthias Schleiden und Theodor Schwann postulieren, dass alle Pflanzen und Tiere aus Zellen bestehen.
• 1855: Rudolf Virchow stellt fest: Omnis cellula e cellula (Jede Zelle entsteht aus einer Zelle).

Die Zelltheorie

• Die Zelle ist die grundlegende strukturelle und funktionelle Einheit des Lebens.
• Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen.
• Jede Zelle entsteht aus einer anderen Zelle.

Arten der Zellorganisation

Prokaryotische Zellen

Prokaryoten besitzen keinen Zellkern. Ihre DNA liegt frei im Zytoplasma.

Eukaryotische Zellen

Eukaryoten haben einen Zellkern, der die DNA enthält, sowie zahlreiche Organellen.

Struktur prokaryotischer Zellen

• Zellwand: Feste Hülle aus Polysacchariden und Proteinen.
• Plasmamembran: Kontrolliert den Stoffaustausch.
• Bakterienchromosom: Ringförmiges DNA-Molekül.
• Ribosomen: Ort der Proteinsynthese.
• Flagellen: Für die Bewegung.
• Fimbrien: Zur Anheftung.

Struktur eukaryotischer Zellen

• Zellmembran: Umgibt die Zelle und reguliert den Stoffaustausch.
• Zytoplasma: Bereich zwischen Zellmembran und Zellkern.
• Zellkern: Enthält die DNA.
• Zytoskelett: Netzwerk von Proteinfasern.
• Zentrosom: Beteiligt an Zellteilung und Bewegung.
• Endoplasmatisches Retikulum: System von Membranen.
• Golgi-Apparat: Modifiziert und transportiert Proteine.
• Ribosomen: Proteinsynthese.
• Mitochondrien: Zellatmung.
• Lysosomen: Abbau von Stoffen.
• Vakuolen: Speicher.

Tierische und pflanzliche Zellen

Tierzellen besitzen Zentriolen. Pflanzliche Zellen haben eine Zellwand, Plasmodesmen, große Vakuolen und Chloroplasten.

Der Zellkern

• Kernhülle: Doppelmembran mit Poren.
• Karyoplasma: Inneres Milieu des Zellkerns.
• Nukleolus: Bildung von Ribosomen.
• Chromatin: DNA und Proteine.
• Chromosomen: Kondensiertes Chromatin.

Chromosomenzahl

Haploide Zellen haben einen einfachen Chromosomensatz (n), diploide Zellen einen doppelten (2n).

Der Zellzyklus

Der Zellzyklus besteht aus Interphase und Mitose (M-Phase).

Zellteilung bei Eukaryoten

Mitose

Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase.

Zytokinese

Teilung des Zytoplasmas.

Meiose

Reduktionsteilung zur Bildung von Keimzellen.

Vergleich Mitose und Meiose

Mitose: Wachstum und Reparatur, zwei identische Tochterzellen. Meiose: Bildung von Keimzellen, vier genetisch unterschiedliche Tochterzellen.

Bildung der Geschlechtszellen (Gametogenese)

Spermatogenese

Bildung von Spermien.

Oogenese

Bildung von Eizellen.