Zelle

Die kleinste lebende Einheit

Die Zelle ist die kleinste lebende Einheit die wir kennen, und somit auch der Grundbaustein von unserem Organismus. Auch alle Tiere und Pflanzen bestehen nur aus Zellen. Insgesamt gibt es große, kleine, lange und vor allem einzigartige.

Im Körper befinden sich mehrere hundert verschiedene Zelltypen, die sich alle in Aussehen und Funktion unterscheiden. Im allgemeinen unterscheiden wir zwei Arten von Zellen. Die pflanzliche Zelle, und die tierische Zelle.

Was ist eine Zelle ?

Zellen sind die kleinsten Bau- und Funktionseinheiten des Körpers. Sie können Stoffe aufnehmen, umbauen und wieder freisetzen, außerdem können viele Zellen wachsen, sich teilen und auf Reize aus Ihrer Umgebung reagieren.

Alle Zellen des Menschen haben sich durch zahlreiche Teilungen aus einer einzigen Zelle entwickelt. Dabei haben sie sich im Dienste des Gesamtorganismus spezialisiert. Unsere Muskelzellen zum Beispiel helfen dabei, dass wir uns gezielt so bewegen können, wie wir es möchten. Unsere Sinneszellen dagegen, haben sich auf die Wahrnehmung bestimmter Reize spezialisiert. Die Lebensdauer unserer Zellen schwankt von wenigen Tagen bis zu Jahrzehnten. Das hängt immer davon ab, welche Art von Zelle man gerade unter die Lupe nimmt. Ein Erythrozyt, also die rote Blutzelle, hat im Durchschnitt eine Lebensdauer von 120 Tagen.

Bakterien und Pilze bestehen nur aus einer Zelle, und werden aus diesem Grund Einzeller genannt. Menschen, Pflanzen und Tiere dagegen, bestehen aus vielen Billionen Zellen und werden deshalb Mehrzeller genannt. Es bestehen hier jedoch große Unterschiede in der Aufgabenvielfalt und jeder Zelltyp ist darauf spezialisiert eine besondere Aufgabe im Körper zu übernehmen.

Die roten Blutkörperchen, also die Erythrozyten, transportieren dank ihr Hämoglobin Sauerstoff in unserem Körper. Die Nervenzellen sind für die Erregungsleitung verantwortlich, und unsere Keimzellen dienen der Fortpflanzung.

Aus unseren Zellen entsteht auch unser Gewebe. Wir unterscheiden das Nervengewebe, Bindegewebe, Muskelgewebe, und Epithelgewebe. Wenn sich dann wiederum verschiedene Arten von Gewebe zusammentun, entsteht ein Organ. Und mehrere Organe die zusammen arbeiten, nennen wir ein Organsystem.


Funktionen und Aufgaben der Zelle

Jeder unserer Zellen ist von einer hauchdünnen, knapp ein Hunderttausendstel Millimeter dicken Membran umschlossen, die Zellmembran. Hätten wir diese Membran nicht, gäbe es auch keine einzelnen Zellen. Man kann sich die Zellmembran auch einfach wie unsere Haut vorstellen. Unsere Haut dient, sowie die Membran auch, als eine flexible Hülle die ihren Inhalt schützt. Eine besondere Fähigkeit die unsere Zellmembran hat, ist die, dass sie den Durchtritt von Stoffen regulieren kann und bestimmt somit, welche Stoffe in die Zelle hereintreten darf, und welche nicht. Diese Eigenschaft heißt selektive Permeabilität oder Semipermeabilität. Das Zytoskelett ist für die Stabilität und Elastizität der Zelle verantwortlich.

Die Semipermeabilität der Zellen ist für uns absolut Lebensnotwendig, da sie erst hierdurch einen aktiven Stoffwechsel haben. Die Zelle muss Nährstoffe aufnehmen können, um die darin gebundene Energie durch seinen Stoffwechsel nutzbar zu machen – zum Beispiel für die Funktionen aller Zellorganellen.

Der Zellkern, oder auch Nukleus, ist der Chef unserer Zellen. Er ist mit 10-15% des Zellvolumens dazu auch noch die größte Einzelstruktur innerhalb einer Zelle. Der Zellkern wird nicht als Zellorganell angesehen, sondern wird häufig als „Steuerzentrale“ bezeichnet. Hier findet man unsere genetische Information in Form von der dna, bzw. den Chromosomen. In unseren Chromosomen sind alle Informationen über uns als Individuum gespeichert. Wir haben 46 Chromosomen in unseren Zellkernen. Häufig spricht man jedoch nur von 23 Chromosomenpaaren; dabei entscheidet das letzte Paar über unser Geschlecht.

Der Zellkern ist umgeben von einer Kernmembran, welcher mit kleinen Kernporen versehen ist. Die Kernporen dienen dem Stoff-und Informationsaustausch innerhalb der Zelle. Dadurch kann der Zellkern mit seinen Organellen kommunizieren.

Die Zellorganellen sind die Organe der Zelle. Die Anzahl der Zellorganellen sowie die unterschiedlichen Arten unterscheiden sich von Zelle zu Zelle je nach ihrer Funktion, und ihr Einsatzgebiet. Jedes Zellorganell hat eine eigene Aufgabe bzw. Funktion welche sie ausüben muss. Einige sind da, um neue Proteine zu bilden, körpereigene Energie zu produzieren, oder sie sind von großer Bedeutung, wenn es um die Zellteilung geht.

Unser Zytoplasma, also unsere Zellflüssigkeit ist einfach ausgedrückt der Träger unserer Zellorganellen. Es dient auch als ein Transportmedium für viele Stoffe die sich innerhalb unseren Zellen befinden. Zum Beispiel Vitamine, Spurenelemente, Fette oder Proteine.

Die Mitochondrien werden auch als Kraftwerk der Zelle bezeichnet. Hier wird nämlich die körpereigene Energie hergestellt, wodurch wir überhaupt erst existieren können. Das besondere an den Mitochondrien ist außerdem auch, dass sie ihre eigene dna hat. Dadurch kann sich sich ohne Hilfe von anderen Zellorganellen teilen wenn die Mitose, also die Zellteilung, stattfindet.

Die produzierte Energie nennen wir abgekürzt auch ATP, also Adenosin Tri Phosphat. Diese wird dann in die Zelle bzw. in das Zytoplasma abgegeben. Die Energie wird dann von anderen Zellorganellen genutzt, damit diese ihre Funktionen ausüben können.

Das Zentriolenpaar. Wenn wir keine Zentriolenpaare in unseren Zellen hätten, gäbe es auch keine Zellteilung. Es gibt tatsächlich einige Zellen in unserem Körper, die dieses Zellorganell nicht besitzen. Diese liegen hauptsächlich im Nervengewebe, daher haben sie nur bedingt die Möglichkeit, sich zu teilen. Im Zentriolenpaar wird der Spindelapparat ausgebildet, der sehr wichtig bei der Entstehung zwei neuer Tochterzellen ist. Hier wird kontrolliert, ob eine gerechte Verteilung der Chromosomen auf beide Tochterzellen stattfindet.

Nicht zu Vergessen sind hierbei auch die Funktionen unserer Stammzellen. Stammzellen sind unbegrenzt teilungsfähige, undifferenzierte Zellen mit noch nicht festgelegter Entwicklung. Sie können sich durch Teilung in neue Stammzellen vermehren, oder sie werden zu spezifischen
Zelltypen entwickelt, zum Beispiel eine rote Blutzelle.

Funktionen und Aufgaben auf einen Blick

  • Stoffwechsel/Metabolismus
  • Wachstum und Erneuerung von Zellen
  • Reifung
  • Reizaufnahme/-Beantwortung
  • Fortpflanzung

Anatomie und Aufbau der Zelle

Trotz vieler Unterschiede gibt es Grundlegende Gemeinsamkeiten aller Zellen. Tierische Zellen sind nach außen hin von einer Zellmembran umgeben. Chemisch betrachtet ist diese eine Lipid-Doppelschicht. Innerhalb der Zellmembran befindet sich die Grundsubstanz unserer Zellen, das Zytoplasma, oder auch Zytosol genannt. Das Zytosol besteht zu 70-95% aus Wasser. Hierin befinden sich unsere Zellorganellen.

Im Zytoplasma finden wir die Mitochondrien, Ribosome, den Golgi-Apparat, das Endoplasmatische Retikulum, und natürlich auch unseren Zellkern. Welche Zellorganellen alle in unserer Zelle vorkommen, hängt immer davon ab, welche Spezialisierung die Zelle hat. Muskelzelle, Blutzelle, Hautzelle etc.

Nicht nur in dem Zellkern finden wir die dna, bzw. die Desoxyribonukleinsäure, sondern die Mitochondrien haben auch ihre eigene dna. Die dna wird in Form von einer Doppelhelix vorgefunden, die RNA dagegen ist ein Einzelstrang, der durch die Kernporen des Zellkerns Informationen zu den Zellorganellen heraustragen kann.

Bei dem endoplasmatischen Retikulum unterschieden wir zwei verschiedene Arten, dem rauen und dem glatten. Auf dem glatten endoplasmatischen Retikulum befinden sich keine Ribosomen, an dem rauen jedoch schon. Hier findet die Proteinbiosynthese statt, das heißt, dass die Ribosome Proteine herstellen / synthetisieren.

Im Vergleich zu der tierischen Zelle, ist die pflanzliche Zelle etwas anders aufgebaut. Ein Merkmal der pflanzlichen Zelle ist zum Beispiel die Zellwand, die zusätzlich zu einer Zellmembran für mehr Stabilität sorgt. Außerdem sind hier einige Zellorganelle vorzufinden, die wir in unseren tierischen Zellen nicht haben. Darunter die Vakuole, Chloroplasten, oder Plasmodesmen.

Was die beiden Zellarten jedoch gemeinsam haben ist, dass sie beide über einen Zellkern verfügen. Bei manchen Zellen ist dies jedoch nicht der Fall.

Die prokaryotische Zelle

Eine prokaryotische Zelle besitzt keinen echten Zellkern. Sie weist eine viel einfachere Organisation auf, als es eine eukaryontische Zelle tut. Ihre kleinsten Bestandteile, die Mycoplasmen, bestehen aus kaum mehr als eine Hülle mit Erbgut und einigen Ribosomen. Prokaryonten können länglich oder rund sein und Geißeln zur Fortbewegung tragen. Zu ihnen gehören die Bakterien und Archaeen. Sie treten meist als einzellige Organismen auf.

Die eukaryontische Zelle

Die eukaryontische Zelle besitzt einen Zellkern mit einer Kernhülle, in denen die Chromosomen vorkommen. Eukaryoten nehmen weit unterschiedlichere Formen und Größen an, als es prokaryotische Zellen tun. Sie haben neben dem Zellkern noch weitere funktionelle Einheiten, die Zellorganellen. Zu den Eukaryoten zählen Einzeller ebenso wie Mensch, Tier und Pflanze. Manche Nervenzellen können über einen Meter lange Ausläufer bilden. Rote Blutkörperchen dagegen sind mikroskopisch klein und haben in ausgewachsenem Zustand ihren Zellkern verloren. Diese Zellen sind also wesentlich differenzierter als prokaryotische.


Krankheiten, Beschwerden und Störungen von Zellen

Nicht immer läuft alles so, wie es vorhergesehen war. Bei der Vielzahl an Zellen die wir haben, ist es durchaus möglich, dass einige davon mal Krank werden. Zahlreiche endogene und exogene Faktoren spielen dabei eine Rolle. Einer der häufigsten Erkrankungen die der Mensch haben kann, wenn es darum geht, dass die Zelle sich krankhaft verändert, ist der Krebs.

Es gibt mittlerweile unzählige Arten von Tumoren die man bisher entdeckt hat, und die Therapiemethoden sind relativ überschaubar. Ein sehr häufig auftretender Tumor ist das maligne Melanom, also der schwarze Hautkrebs. Der Hautkrebs ist ein bösartiger Tumor der Pigmentzellen, der auch häufig dazu tendiert, sich über Blut– oder Lymphbahnen in andere Organe zu streuen. Somit entstehen zusätzlich noch Tochtergeschwülste.

Eine weiter Krebsart, die durch eine Zellstörung zustande gekommen ist, ist die Leukämie.
Die Leukämie wird umgangssprachlich als Blutkrebs bezeichnet. Das Kennzeichen dieser Krankheit ist die, dass unsere weißen Blutzellen sich krankhaft schnell vermehren. Sie gelangen in die Blutbahn und von da aus natürlich auch in unseren Organen. Somit haben sie keinerlei Schwierigkeiten dabei, auch andere Organe mit der Krankheit zu infiltrieren. Milz, Leber und Lymphknoten können unter anderem auch betroffen werden, wodurch ihre Funktion stark beeinträchtigt werden kann. Die Störung der Blutbildung vermindert die normalen Blutbestandteile, was wiederum auch zu weiteren Krankheiten führen kann. Zum Beispiel die Anämie, auch Blutarmut genannt.

Auch in unserem Gehirn können viele Krankheiten entstehen. Neurodegenerative Erkrankungen haben zur Folge, dass Nervenzellen absterben. Dies kann fatale Folgen für unseren kognitiven Fähigkeiten haben. An dem Krankheitsbild der Demenz ist das sehr gut zu erkennen.

Bei Morbus Parkinson spricht man von einer Degeneration der substantia nigra, und den damit Dopamin produzierenden Zellen. Das hat zur Folge, dass die erkrankte Person sich nicht mehr so frei bewegen kann wie vor der Krankheit. Außerdem gehören Zittern und Bewegungsarmut zu den Kardinalsymptomen.

Im Alter ist es jedoch normal, dass eine gewisse Anzahl von Zellen verloren Gehen. Dies verkraftet der Körper meist sehr gut. Erst bei einer abnormalen Anzahl von Zellverlusten reagiert der Körper, indem er krank wird. Darunter zum Beispiel die Amyotrophe Lateralsklerose, Chorea Huntigton, oder die Creuzfeldt-Jacob-Krankheit, abgekürzt auch CJK.

Autoimmunkrankheiten treten leider immer häufiger auf. Hier liegt das Defizit am Immunsystem unseres Körpers. Hierbei arbeitet das Immunsystem gegen eigene Strukturen unseres Körpers.
Die genaue Ursache für Autoimmunerkrankungen ist nach wie vor unklar. Colitis Ulcerosa, Hashimoto Thyreoditis, und auch die Osteoporose gehören dazu.

Bei einer Allergie dagegen, kommt es zur einer Überreaktion von Zellen unseres Immunsystems. Dabei wird ein Stoff, bzw. ein Allergen, vom Körper bekämpft, der von diesen als Bedrohung angesehen wird.

Wie wird die Zelle krank ?

Nicht immer ist gleich zu erkennen, aus welchem Grund die Zelle krank geworden ist. Es gibt jedoch mehrere Ansätze, nach denen man Suchen kann, um die Ursache herauszufinden.
Oftmals haben wir nicht mal einen Einfluss darauf, ob wir krank werden oder nicht. Viele Erkrankungen sind auch genetisch bedingt, da sie schon mal in der Familie vorgekommen sind. Außerdem gibt es viele Krankheiten die durch Umwelteinflüsse entstehen, falsche Ernährung oder auch durch Medikamente hervorgerufen.

Häufig sind Bakterien oder Viren die Auslöser einer Krankheit. Bakterien können sich in unserem Körper so schnell vermehren, dass unser eigenes Immunsystem nicht mehr mithalten kann. Viren dagegen, brauchen eine Wirtszelle, um sich überhaupt vermehren zu können. Das heißt, sie muss erst durch eine Zellmembran gelangen, um sich dann weiter zum Zellkern zu bewegen.

In dem Zellkern angekommen, wird alles einmal umprogrammiert. Die ursprüngliche Aufgabe der Zelle geht verloren, und das Virus kann ausbrechen, indem es sich jetzt durch Mitose teilt.

Eine weitere Möglichkeit, durch die eine Zelle erkrankt ist die, wenn sie entartet. Theoretisch kann jede unserer Zellen entarten und zu einer Krebszelle werden. Die Ursachen dafür sind sehr verschieden. Oftmals sorgen Defekte in den Erbanlagen und Mutationen von Genen für Fehler im Zellzyklus. Als Folge vermehren sie sich meist sehr schnell und unkontrolliert und wandern dann in anderen Körperregionen, bzw. Organen um sich dort zu infiltrieren.


Typische und häufige Erkrankungen

Fragen und Antworten

Welche Arten von Zellen unterscheiden wir ?

Grundsätzlich unterschieden wir die tierische Zelle und die pflanzliche Zelle. Diese zeigen beide kleine Unterschiede, wenn es um deren Aufbau geht. Von den tierischen Zellen gibt es wiederum eine Vielzahl von verschiedenen Arten. Diese haben alle die drei gleichen Grundbausteine. Eine Zellmembran, Zytoplasma und einen Zellkern. Natürlich gibt es einzelne Ausnahmen.

Welche Funktion hat der Zellkern ?

Der Zellkern ist der träger unserer Erbinformationen. Diese sind in Form von der dna vorzufinden. Die Desoxyribonukleinsäure ist als Doppelhelix vorzufinden. Wir haben insgesamt 23 Chromosomenpaare, also 46 einzelne Chromosomen. Auf jedem einzelnen Chromosom befinden sich etwas 40.000 Gene. Ein Gen ist eine Erbanlage, zum Beispiel die Information „blaue Augen“.
Das Dreiundzwanzigste Chromosomenpaar entschiedet über das Geschlecht.

Was ist eine Stammzelle ?

Eine Stammzelle könnte man auch als eine Art Ursprungszelle bezeichnen. Sie kann sich unbegrenzt vermehren und alle Zelltypen des Körpers bilden. Zum Beispiel eine Nervenzelle, Blutzelle, oder Sinneszelle. Diese Fähigkeit der Stammzelle bezeichnet man als Pluripotent.
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