Zellen: Aufbau, Organellen, Stoffwechsel & Zellteilung

Zellen: Aufbau und Organellen

Zellen sind die strukturellen und funktionellen Einheiten der kleinsten lebenden Organismen. Die Struktur einer Zelle besteht aus:

• Centriolen - bestehen aus neun Gruppen von je drei Mikrotubuli. Im Zentrum befindet sich das Zentrosom, das aus zwei Centriolen besteht, die sich im rechten Winkel zueinander anordnen.
• Geißel (Flagelle) - eine lange Ausstülpung, die der Fortbewegung dient.
• Golgi-Apparat - eine Gesamtheit aus flachen, gestapelten Membransäckchen (Zisternen), die häufig von kleinen Vesikeln umgeben sind.
• Plasmamembran - die Membran, die die Zelle umgibt und ihre Grenze bildet.
• Zytoskelett - besteht aus drei Arten von Proteinfasern: Mikrofilamente, Intermediärfilamente und Mikrotubuli. Es bietet mechanische Unterstützung und ist für Bewegungen innerhalb der Zelle verantwortlich.
• Mitochondrien - die "Kraftwerke" der Zelle. Sie bestehen aus fünf wesentlichen Teilen: Außenmembran, Intermembranraum, Innenmembran, Cristae (Kämme) und Matrix.
• Ribosomen - kleine Strukturen, die die Proteinsynthese durchführen.
• Raues endoplasmatisches Retikulum (Raues ER) - ein System abgeflachter Säcke mit einer großen Anzahl an Membran-gebundenen Ribosomen.
• Lysosomen - membranumhüllte Organellen, die Verdauungsenzyme enthalten.
• Glattes endoplasmatisches Retikulum (Glattes ER) - ein Netzwerk glatter Tubuli, das eine wichtige Rolle bei der Lipidsynthese und der Entgiftung bzw. Ausscheidung von Schadstoffen aus der Zelle spielt.
• Zilien (Wimpern) - kurze und oftmals zahlreiche Ausstülpungen, mit denen Flüssigkeiten oder andere Zellen bewegt werden können.

Zellkern

Der Zellkern ist die Leitstelle, in der die Informationen gespeichert werden, die alle zellulären Aktivitäten steuern. Der Kern besteht aus:

• Kernhülle
• Nucleolus (Nukleolus)
• Chromatin

Ernährung

Ernährung ist die Gesamtheit der Prozesse, durch die die Zelle Materie und Energie mit ihrer Umwelt austauscht.

Stoffwechsel

Der Stoffwechsel umfasst die chemischen Umwandlungen von Materie und Energie innerhalb der Zelle. Es gibt zwei grundlegende Vorgänge:

• Katabolismus (Abbau) - Abbaureaktionen komplexer Moleküle.
• Anabolismus (Aufbau) - eine Reihe von Reaktionen zur Synthese komplexer Moleküle aus einfacheren Molekülen; dabei wird Energie in Form von ATP verbraucht.

Reizbarkeit und Bewegung

Die Reizbarkeit umfasst die Fähigkeit der Zellen, Reize zu erkennen (zelluläre Sensitivität). Die Antworten können zwei Arten sein:

• Statische Antworten: treten auf, wenn keine Bewegung erfolgt.
• Dynamische Antworten: wenn die Zelle eine Bewegung ausführt.

Formen der Bewegung können sein: vibratile Bewegung (durch Zilien oder Geißeln) und amöboide Bewegung (unter Einbeziehung des Zytoskeletts).

Zellteilung und Reproduktion

Die zelluläre Reproduktion ist der Prozess, bei dem aus einer Zelle neue Zellen entstehen (Tochterzellen). Es gibt verschiedene Arten der Zellteilung:

• Mitose und Zytokinese - die Mitose ist der Kernteilungsprozess, die Zytokinese ist die anschließende Teilung des Zellplasmas; zusammen führen sie zur Teilung einer Zelle in zwei genetisch identische Tochterzellen.
• Meiose - eine besondere Art der Zellteilung, bei der die resultierenden Tochterzellen haploid sind und jeweils die Hälfte der Chromosomen der ursprünglichen diploiden Zelle enthalten; wichtig für die Bildung von Keimzellen.

Differenzierung

Differenzierung ist der Prozess der Zelldifferenzierung bzw. Zell-Spezialisierung, bei dem eine undifferenzierte Zelle eine bestimmte Form und Funktion erwirbt.

Stammzellen

Stammzellen sind undifferenzierte Zellen, die sich teilen, um neue Stammzellen zu produzieren, und die das Potenzial haben, sich zu verschiedenen spezialisierten Zelltypen zu differenzieren.