Die Zelle verstehen: Aufbau, Funktionen und Gewebearten

Die Zelle: Aufbau, Funktion und Gewebe

Definition und Zelltypen

Zellen sind die grundlegenden Einheiten in Struktur und Funktion aller Lebewesen. Man unterscheidet hauptsächlich zwei Zelltypen, basierend auf ihrer Struktur:

Prokaryoten und Eukaryoten

• Prokaryotische Zellen: Einfache Zellen ohne echten Zellkern (z. B. Bakterien).
• Eukaryotische Zellen: Komplexere Zellen, die in allen anderen Lebewesen vorkommen. Eukaryotische Zellen sind größer und komplexer als Prokaryoten. Der wichtigste Unterschied ist das Vorhandensein eines entwickelten Zellkerns.

Grundlegende Zellfunktionen

Zellen erfüllen drei wesentliche Funktionen:

Ernährung (Stoffwechsel)

Die Zelle nimmt Material für Wachstum und Energie auf, um die verschiedenen zellulären Aktivitäten durchzuführen.

Beziehung (Reizbarkeit und Reaktion)

Die Fähigkeit von Lebewesen, sich an die Umwelt anzupassen und auf Reize zu reagieren.

Reproduktion (Vermehrung)

Die Bildung von zwei Tochterzellen aus einer Mutterzelle durch Zellteilung.

Bestandteile der Zelle (Zellorganellen)

Zellmembran und Zellwand

Die Zellmembran umgibt das Zytoplasma der Zelle. Sie ist flexibel und besitzt eine selektive Permeabilität (Durchlässigkeit). Die Pflanzenzelle besitzt zusätzlich zur Zellmembran eine Zellwand, die hauptsächlich aus Zellulose besteht.

Zytoplasma

Das Zytoplasma ist die Flüssigkeit, die sich zwischen der Zellmembran und dem Kern befindet und in der die Zellorganellen eingebettet sind.

Zellkern (Nukleus)

Der Zellkern ist von einer Membran umgeben, die den Austausch von Substanzen mit dem Zytoplasma ermöglicht. Er enthält die DNA und den Nukleolus.

DNA

Die DNA ist ein Molekül, das alle genetischen Informationen über den Organismus enthält. Vor der Zellteilung liegt sie in Form von Chromosomen vor.

Nukleolus

Der Nukleolus ist verantwortlich für die Herstellung der Ribosomen.

Organellen im Zytoplasma

Diese Organellen übernehmen unterschiedliche Funktionen in der Zelle:

Mitochondrien (Zellatmung)

Dies sind die Organellen, in denen die Zellatmung stattfindet, um ATP (Energie) zu produzieren:

Organische Substanz + O₂ → CO₂ + H₂O + ATP

Chloroplasten (Fotosynthese)

Chloroplasten sind die Organellen, in denen die Fotosynthese stattfindet. Sie kommen nur in Pflanzenzellen vor. Sie nutzen Lichtenergie, um organische Substanzen zu erzeugen:

CO₂ + H₂O + Lichtenergie → Organische Substanz + O₂

Ribosomen

Ribosomen sind die Organellen, in denen Proteine hergestellt werden.

Vakuole

Vakuolen dienen der Speicherung von Chemikalien und Wasser.

Golgi-Apparat

Eine Struktur, in der bestimmte Stoffe verarbeitet und für den Transport innerhalb oder außerhalb der Zelle vorbereitet werden.

Zytoskelett

Filamente, die der Zelle Form geben und bestimmte Bewegungen ermöglichen.

Transport durch die Zellmembran

Stoffe werden durch die Zellmembran in die Zelle aufgenommen oder aus ihr ausgeschieden. Kleine Moleküle können die Membran auf zwei Arten passieren:

Passiver Transport (Diffusion und Osmose)

Die Bewegung von Molekülen, die sich gleichmäßig verteilen, ohne dass die Zelle Energie aufwenden muss.

• Diffusion: Die Bewegung von Molekülen, um eine homogene Verteilung zu erreichen.
• Osmose: Die Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran, um die Konzentration auf beiden Seiten auszugleichen.

Aktiver Transport

In diesem Fall ist die Membran aktiv an der Beförderung von Substanzen beteiligt. Dieser Prozess verbraucht Energie (ATP).

Zelluläre Organisation: Gewebe

Gewebe sind Ansammlungen von sehr ähnlichen und organisierten Zellen. Wenn Gewebe gruppiert werden, bilden sie Organe. Wenn Organe zusammengefasst werden, bilden sie Organsysteme (z. B. das Verdauungssystem).

Epithelgewebe

Besteht aus einer Reihe sehr ähnlicher, geometrisch geformter Zellen. Es bedeckt und schützt die inneren und äußeren Oberflächen von Organen (z. B. die Haut).

Binde- und Stützgewebe

Besteht aus einer Reihe sehr ähnlicher und organisierter Zellen. Es dient der Verbindung und Unterstützung verschiedener Organe (z. B. Knorpelgewebe, Knochen).

Muskelgewebe

Die Zellen sind länglich geformt. Ihre Funktion ist die Bewegung, da sie sich zusammenziehen können.

Glatte Muskulatur

Produziert unwillkürliche Kontraktionen. Dieses Gewebe bildet die Wände von Hohlorganen (z. B. im Verdauungstrakt).

Quergestreifte Muskulatur

Produziert willkürliche Kontraktionen und ist für äußere Bewegungen verantwortlich (Skelettmuskulatur).

Herzmuskelgewebe

Ist ebenfalls quergestreift, produziert aber unwillkürliche Kontraktionen (kommt nur im Herzen vor).

Nervengewebe

Die Zellen sind sternförmig (Neuronen) und haben die Funktion, Informationen zu übermitteln. Neuronen können sich, zusammen mit den Herzzellen, im Erwachsenenalter nicht mehr teilen. Nervengewebe bildet das Gehirn, das Rückenmark und die Nerven.