Zellbiologie: Einführung
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Inhaltsverzeichnis
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[Bearbeiten] Ein kleiner Streifzug durch die Zelle
Ich möchte an dieser Stelle einen kleinen Streifzug durch die Zelle machen. Ziel ist es nicht, dass nach dem Lesen dieses Kapitels verstanden wird, wie eine Zelle funktioniert. Es soll vielmehr einem Überblick gleichkommen, also was es so in Zellen gibt. Ich werde im Folgenden auf vereinfachte Schemata zurückgreifen. Man sollte sich jedoch im Klaren sein, dass KEINE Zelle wirklich so aussieht, sondern dass dies prototypische Darstellungen sind, die aus didaktischen Gründen vereinfacht sind. Wer sich schon mit der Materie etwas besser auskennt, kann diese Einführung auch gerne überspringen und in den spezifischen Kapiteln lesen und sich ggf. gezielt über das informieren, was für sie/ihn von Interesse ist. Beginnen möchte ich meinen Streifzug nun am Rande der Zelle, an ihrer äußeren Barriere.
[Bearbeiten] Äußere Umrandung der Zelle
Zellmembranen dienen der Abgrenzung von Reaktionsräumen. Zunächst verschaffen wir uns einen kleinen Überblick über den Aufbau der äußeren Umrandung der Zelle, von Prokaryoten und Eukaryoten, gefolgt von einem kurzen Überblick über die im Inneren einer Zelle abgegrenzten Reaktionsräume, die Organellen.
Prokaryoten: Zellwand, bestehend aus äußerer Membran, periplasmatischem Spalt und Plasmamembran. Zu beachten ist, dass dies nur die Grobstruktur darstellt. Unterschiede im genauen Aufbau existieren z.B. bei Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien.
Die Zellwand Gram-positiver Bakterien besteht (von Außen nach Innen) aus einer dicken Peptidoglycanschicht (Mureinschicht), dem periplasmatischen Spalt und der Plasmamembran, wohingegen Gram-negative Bakterien eine äußere Membran besitzen, gefolgt von der ersten Hälfte des periplasmatischen Spalts, einer dünnen Peptidoglycanschicht, der zweiten Hälfte des periplasmatischen Spalts und schließlich der Plasmamembran.
Eukaryoten: Bei Eukaryoten unterscheiden wir u.a. die tierische Zelle und die pflanzliche Zelle. Tierische Zellen besitzen lediglich eine Plasmamembran, pflanzliche Zellen besitzen zusätzlich eine aus Cellulose, Polysacchariden und Proteinen bestehende, aufgelagerte Zellwand.
[Bearbeiten] Abgegrenzte Reaktionsräume im Inneren der Zelle: Organellen
Zunächst soll der Blick auf die Zellbestandteile prokaryotischer Zellen geworfen werden. Danach folgt eine Darstellung des Aufbaus eukaryotischer Zellen, indem zuerst die bei Tieren und Pflanzen gemeinsam vorhandenen Organellen vorgestellt werden, gefolgt von der Darstellung der Unterschiede beider Zellgruppen in Bezug auf die Organellen.
[Bearbeiten] Prokaryotische Zellbestandteile
Die prokaryotischen Zellbestandteile sind, im Sinne des zuvor eingeschlagenen Weges, keine abgegrenzten Reaktionsräume. Im Überblick reicht es vorerst zu wissen, dass Bakterien eine Struktur namens Nucleoid (=Sitz der DNA, jedoch keine Umhüllung durch eine Membran) besitzen und manche zusätzlich Pili und Flagellen. Vergleicht man den Aufbau mit dem eines Eukaryoten so fällt auf, dass dieser wesentlich einfacher ist (wenngleich auch dieser Komplexitätsgrad, der hier erreicht wird, sehr hoch ist).
[Bearbeiten] Eukaryotische Zellbestandteile
Wenden wir uns den Eukaryoten zu. Im Groben möchte ich nur auf den allgemeinen Zellaufbau eingehen und die wesentlichen Unterschiede zwischen Tier- und Pflanzenzelle skizzieren. Ein (T) markiert, dass es in tierischen Zellen vorkommt, ein (P) dementsprechend in Pflanzlichen.
Gemeinsam sind den Eukaryotischen Zellen die folgenden in sich abgeschlossenen Reaktionsräume: der Zellkern, das ER (endoplasmatisches Retikulum), der Golgi-Apparat, Mitochondrien und Peroxisomen.
Unterschiede gibt es bei Lysosomen(T), Vakuole(P) und Chloroplasten(P).
Weitere Zellbestandteile sind DNA, Centrosom, Flagellen(T, Ausnahme lediglich bei manchen pflanzlichen Spermazellen), Chromatin, Nucleolus, Ribosomen, Cytoskelett (Mikrofilamente, Intermediärfilamente, Mikrotubuli) und Plasmodesmen(P).
[Bearbeiten] Funktion der Organellen
In diesem Teil soll im Zuge der Einführung nur in 2-3 Sätzen die Funktion der Organellen aufgezeigt werden. Eine eingehende Besprechung erfolgt im jeweiligen Kapitel im Haupteil des Buches <<Zellbiologie.
[Bearbeiten] Der Zellkern
Man kann den Zellkern als die Steuerzentrale der Zelle auffassen. Sie hält in Form der DNA alle Informationen bereit, mit der die Zelle auf äußere Einflüsse durch Änderung des Proteoms reagieren kann.
[Bearbeiten] Kernporenkomplex
Die Kernporkomplexe ermöglichen es der Zelle, Moleküle > 10^7 Dalton zwischen Zellplasma und Karyoplasma auszutauschen.
[Bearbeiten] Nucleolus
Im Nucleolus (bzw. den Nucleoli) findet das Ablesen der rDNA (ribosomalen DNA) statt. Das Ablesen geschieht durch die RNA-Polymerase I, das Produkt dieses Ablesevorgangs ist die rRNA. Es folgen Prozessierung der rRNA und Assemblierung mit ribosomalen Proteinen. Die hierbei endstehenden Ribosomen finden sich im Zellplasma und am rauhen ER.
[Bearbeiten] Das Endoplasmatische Retikulum (ER)
Das ER ist ein mit dem Lumen der Kernhülle direkt in Verbindung stehendes Membransystem. Es lässt sich in rauhes und glattes ER einteilen, von denen jeweils verschiedene Aufgaben erfüllt werden.
[Bearbeiten] rauhes ER
Das rauhe ER stellt sekretorische Proteine her, die innerhalb des Lumens des ER in vielen Fällen glykosiliert werden und in Transportvesikeln zu ihren Zielen in der Zelle weitertransportiert werden (in den meisten Fällen ist dies der Golgi-Apparat). Auch die Produktion von neuer Membran findet im rauhen ER statt, indem zusätzliche Phospholipid- und Proteinmoleküle eingelagert werden.
[Bearbeiten] glattes ER
Das glatte ER ist an der Entsorgung von Giftstoffen, dem Abbau von Arzneimitteln und dem Kohlehydratstoffwechsel beteiligt, sowie bei der Synthese von Phospholipiden, Fettsäuren und Steroiden u.v.m. beteiligt.
[Bearbeiten] Der Golgi-Apparat (GA)
In diesem aus Membranstapeln aufgebauten Zellorganell finden je nach Aufgabe der Zelle einfache chemische Umwandlungsprozesse, aber auch die Bildung von Membranen statt. Dafür nimmt der GA auf einer Seite Vorstufen von Stoffen vom Endoplasmatischen Retikulum als Bläschen auf, und gibt diese z.B. mit Sekreten gefüllt auf der anderen Seite ab.
[Bearbeiten] Die Mitochondrien
Mitochondrien gehören zu den Organellen, welche sich im Zytoplasma befinden. Sie werden zur Energiebereitstellung benötigt.
[Bearbeiten] Peroxisomen
Die Mitochondrien Bilden aus diversen Proteinen, verschiedenen Fetten und Kohlenhydrat die Energie, die den Körper versorgt, nämlich das Adenosintriphosphat, kurz ATP.
[Bearbeiten] Lysosomen (T)
Bildung von Verdauungsenzymen. Dienen dem Abbau von Zellresten und -abfällen.
[Bearbeiten] Vakuole (P)
Vakuolen sind membranumhüllte, mit Flüssigkeit gefüllte Bläschen im Zytoplasma. Sie dienen unter anderem der Speicherung von Nähr- oder Schlackestoffen.
[Bearbeiten] Centrosom
Das aus meist vier Centriolen bestehende Centrosom übernimmt Stützfunktionen in der Zelle, ist aber auch beim "Auseinanderziehen" der Chromosomen während der Zellteilung beteiligt.
[Bearbeiten] Flagellen (T)
[Bearbeiten] Chromatin
Als Chromatin wird die Erbsubstanz, auch DNA/DNS zusammen mit 'Verpackungs'-Proteinen bezeichnet, aus der die Chromosomen bestehen. Im Chromatin sind also die Erbinformationen verschlüsselt, die alle Stoffwechsel- und Wachstumsprozesse der Zelle anleiten.
[Bearbeiten] Ribosomen
Sie sind beim Aufbau aller Proteine beteiligt, indem sie die Erbinformationen gleichsam in eine analoge Kette aus Aminosäuren übersetzen.
[Bearbeiten] Cytoskelett
nennt man die Gesamtheit aus Mikrofilamenten, Mikrotubuli und Zentriolen, die Stütz- aber auch Transportvorgänge in der Zelle übernehmen.
[Bearbeiten] Mikrofilamente
[Bearbeiten] Intermediärfilamente
[Bearbeiten] Mikrotubuli
Bilden das Cytoskelett
[Bearbeiten] Plasmodesmen (P)
Plasmodesmen (Einzahl: Plasmodesmos) sind Verbindungsgänge zwischen den Zellräumen von Pflanzenzellen.
