Stammzellen, rote Blutzellen, Hautzellen, Muskelzellen und Nervenzellen der Mensch besteht insgesamt aus bis zu 100 Billionen Zellen. Das ist eine Eins mit 15 Nullen dran. Eine schier unvorstellbare Zahl und dennoch sind alle Zellen in ihrem Grundaufbau gleich. Doch wie sieht eine tierische Zelle, zu denen die Zellen des Menschen gehören, eigentlich aus?
Was gibt es für Zellorganellen und welche Funktionen erfüllen diese? Darum geht's in diesem Video. Viel Spaß!
Dieses Gemisch hier stellt eine tierische Zelle dar. Wirkt auf den ersten Blick sehr unübersichtlich, doch wir schauen uns die einzelnen Bestandteile nacheinander an. Tierische Zellen gehören zu den Eukaryoten, das heißt sie verfügen über einen Zellkern, der das Erbmaterial vor äußeren Einflüssen schützt. Schauen wir den kugelförmigen Zellkern doch gleich einmal genauer an. Wenn wir uns die tierische Zelle wie eine Industriefabrik vorstellen, dann ist der Zellkern der Chef oder die Steuerzentrale.
Im Kern befindet sich das Kernkörperchen, in der Fachsprache Nucleolus. Der Nucleolus ist an der Bildung von Ribosomen beteiligt und enthält einen Großteil der DNA, die in Form von Chromosomen vorliegt. Die DNA speichert die Baupläne für die einzelnen Bestandteile der Zelle und enthält daher die Informationen, die für deren Funktion und Entwicklung nötig sind. Dadurch ist der Zellkern der wichtigste Zellbestandteil und die in ihm enthaltenen Informationen können bei Bedarf durch DNA-Replikation und Transkription genutzt werden.
Geschützt wird der Zellkern durch die Kernhülle. Die ist zu einem Teil mit Kernporen bedeckt, die den Stoffaustausch mit dem Zellplasma regulieren. Den Zellkern kennen wir jetzt schon mal. Doch ihr seht noch ganz viele andere Bestandteile, die sich in der Zelle befinden. Diese werden fachsprachlich als Zellorganellen bezeichnet.
Zellorganellen oder auch Zellkompatimente sind abgegrenzte Bereiche innerhalb einer Zelle, die von einer Membran umgeben sind und spezifische Aufgaben erfüllen. Alle Zellorganellen schwimmen in einer zähflüssigen Masse, dem Zytosol. Die Gesamtheit aller Zellorganellen sowie das Zytosol bezeichnen wir als Zellplasma.
Das Zellplasma oder auch Zytoplasma ist sinnbildlich das Firmengelände, auf dem sich alle weiteren Firmenteile, die Zellorganellen, befinden. Es besteht zu einem Großteil aus Wasser und darin gelösten Stoffen wie Proteinen, Nährstoffen, Zucker und Salzen. Diese Mischung gibt dem Zytoplasma seine gelartige Gestalt und formt die Zelle.
die tierischen Zellen zu stabilisieren, wird das Zellplasma von einem Zytoskelett durchzogen. Dies ist ein fadenförmiges Netzwerk aus Proteinen, welches die Zelle zusammenhält. Gebildet wird das Zytoskelett unter anderem durch Mikrotubuli. Dies sind röhrenförmige Komplexe, die durch ihre proteinreichen Fäden für ein stabiles und gleichzeitig bewegliches Geflecht sorgen.
Doch damit das Zellplasma nicht immer weiter auseinander fließt, braucht die Zelle eine Begrenzung, die Zellmembran. Die Zellmembran oder auch Plasmamembran stellt symbolisch den Zaun des Firmengeländes dar und grenzt die Zelle von den Nachbarzellen ab. Die Zellmembran ist eine Biomembran, welche semipermeabel, zu deutsch halbdurchlässig ist.
Dies ermöglicht einen selektiven Stoffaustausch, das heißt die Zellmembran kontrolliert den Ein-und Ausstrom von Teilchen und hält das zellinnere Gleichgewicht aufrecht. Die Zellmembran besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht, mit einem hydrophilen, also wasserliebenden Kopf und einem hydrophoben, also wasserabweisenden Schwanz. Während der wasserliebende Kopf jeweils nach außen zeigt, also Richtung Außenmedium und Zellplasma, zeigen die wasserabweisenden Schwänze nach innen.
Dadurch entsteht eine Abgrenzung, die es besonders großen Molekülen und Proteinen schwer macht, in die Zelle einzudringen. Somit grenzt die Zellmembran die Zellorganellen nach außen ab und schützt diese. Gleichzeitig besitzt sie auf der Phospholipid-Doppelschicht verschiedene Membranproteine, die einen Stoffaustausch und die Kommunikation zwischen den Zellen ermöglichen.
Das Kraftwerk der Zelle ist das Mitochondrium, da hier große Teile der Zellatmung ablaufen, um die von der Zelle benötigte Energie herzustellen. Der Kraftstoff ist Glucose, also Traubenzucker, mit der chemischen Formel C6H12O6. Die Mitochondrien besitzen eine Doppelmembran, wobei die innere Membran zur Oberflächenvergrößerung mehrfach eingefaltet ist.
Die innere Membran umschließt einen Raum, welcher Enzyme, Ribosomen und eine eigene DNA, die mtDNA, enthält. Dieser Raum nennt sich Matrix und hier findet der Citratsäurezyklus der Zellatmung statt. Dementsprechend ist die Hauptaufgabe des Mitochondriums die Energiegewinnung in Form des universalen Energieträgers ATP.
Gleichzeitig dient sie als Calcium-Speicher und kann die Apoptose, also den programmierten Zelltod alter oder nicht mehr benötigter Zellen einleiten. Sowohl die mitochondriale DNA und die Doppelmembran als auch die Fähigkeit der Mitochondrien sich durch Sprossung oder Teilung selbst zu vermehren, sind auf die Endosymbionten-Theorie zurückzuführen. Laut dieser Theorie hat das Mitochondrium früher außerhalb der Zelle gelebt und und wurde erst im Laufe der Zeit in die Zelle integriert.
Zelle und Mitochondrium leben nun gemeinsam in Symbiose. Das fabrikinterne Versandsystem ist das endoplasmatische Reticulum, kurz ER. Es liegt um den Zellkern und ist ein verzweigtes Röhrensystem.
Das Reticulum, lateinisch für Netz, verläuft durch die ganze Zelle und schafft aufgrund seiner Beschaffenheit Verbindungen zu allen anderen Zellorganellen. Daher zählt die Signalübertragung innerhalb der Zelle zu seinen wichtigsten Aufgaben. Aufgebaut ist das Membrannetzwerk aus Röhren, Bläschen und Zisternen.
Es ähnelt daher einem Labyrinth und wird von einer einfachen Membran umgeben. Unterschieden wird das endoplasmatische Reticulum anhand des Aufbaus in das glatte und das raue ER. Das raue ER besitzt Ribosomen an der Oberfläche und ist an der Protein-Biosynthese und am Aufbau von Membranen beteiligt.
Das glatte ER besitzt Enzyme für die Synthese von Hormonen und Lipiden wie Fettsäuren. Zudem speichert es Kohlenhydrate und Calcium und entgiftet die Zelle. Nun schauen wir uns die bereits angesprochenen Ribosomen an.
Sie sind kleine Partikel, die aus Ribonukleinsäure und Proteinen aufgebaut sind und verkörpern in unserer imaginären Fabrik die Produktionsanlagen. Sie sind zuständig für die Translation bei der Protein-Biosynthese. Dabei lesen die Ribosomen Informationen der mRNA, also der Boten-RNA, ab und bauen daraus neue Proteine aus einzelnen Aminosäuren auf. Die Ribosomen sind nicht fest an das ER gebunden, sondern können frei im Zytoplasma oder in den Mitochondrien vorliegen. Eng zusammen mit dem ER arbeitet der Golgi-Apparat, das Liefersystem unserer Fabrik.
Es liegt in der Nähe des Zellkerns und beschreibt die Gesamtheit aller Dictyosomen. Dictyosomen wiederum bestehen aus Stapeln flacher Membran umschlossener Hohlräume, welche Zisternen genannt werden, sowie Vesikeln. Die einzelnen Dictyosomen sind durch Kanäle miteinander verbunden und bilden so den gesamten Golgi-Apparat.
Also kurz, Hohlräume plus Vesikel gleich Dictyosomen. Alle Dictyosomen zusammen gleich Golgi-Apparat. Zu den zentralen Aufgaben gehört unter anderem die Verarbeitung von Proteinen und Lipiden. Diese werden im Golgi-Apparat modifiziert oder synthetisiert.
Anschließend kann der Golgi-Apparat diese Proteine an Vesikel, also Transportkapseln, binden. Die Proteine werden innerhalb der Vesikel in verschiedenste Bereiche der Zelle transportiert. Da viele Vesikel als Transportkapseln benötigt werden, gehört die Bildung und Speicherung von Vesikeln ebenfalls zu den Aufgaben des Apparats.
Schließlich bildet der Golgi-Apparat auch Lysosomen. Sie sind eine spezielle Form der Vesikel und enthalten Verdauungsenzyme, sogenannte lysosomale Enzyme. In unserer Fabrik nehmen sie daher die Funktion einer Recyclinganlage ein.
Durch die Enzyme zersetzen die Lysosomen zellfremde Stoffe in für die Zelle nutzbare Moleküle und auch zelleigene Stoffe können recycelt werden. Unterstützt werden sie dabei von den besonders in Leber-und Nierenzellen vorkommenden Peroxisomen. Sie sind membranumgebende Vesikel, die Teil des zelleigenen Immunsystems sind.
Durch ihre Enzyme können sie zellschädliche und giftige Stoffe zu harmlosen Abbauprodukten katalysieren und schützen damit die Zelle. Die tierische Zelle wird also reguliert durch ein Zusammenspiel von zahlreichen Zellorganellen, welche Energie produzieren, zur Stoffsynthese beitragen, Kommunikation in-und zwischen Zellen ermöglichen und die Zelle vor schädlichen Einflüssen schützen. Durch das Zytoskelett erhalten die tierischen Zellen ihre stabile Form und bleiben dennoch beweglich.
Wieso dies den Pflanzenzellen nicht gelingt, erfahrt ihr im folgenden Video. Wenn euch dieses Video gefallen hat, dann lasst uns gern ein Like und Abo da und falls ihr noch Fragen oder Anmerkungen habt, dann ab damit in die Kommentare.