Einstieg in der Zellbiologie

Roland Heynkes, 21.9.2022, zuletzt korrigiert am 14.1.2023

Dieser Hypertext soll in aller Kürze möglichst verständlich erklären, was man über Zellbiologie wissen sollte.

Gliederung

	Lerntext Zellbiologie in vereinfachter Sprache
	Zellbiologie in aller Kürze
	Funktionen von Zellbestandteilen verglichen mit der Welt der Menschen

Wer Probleme mit unserer Unterrichts-Sprache Deutsch hat, kann

1. einen Zellbiologie-Lerntext in vereinfachter Sprache als pdf oder als Hypertext lesen.
2. den Lern-Erfolg mit folgendem Lückentext überprüfen.

Das mit einem Elektronenmikroskop gemachte Bild von den gefährlichen Krankheitserregern Legionella pneumophila zeigt, dass es im Inneren der Bakterien keine sichtbaren Strukturen gibt.

Public Health Image Library, Public domain

Zur normalen Ausstattung aller Zellen gehören

• eine Zellmembran aus Lipiden, Proteinen und Kohlenhydraten,
• das Cytoplasma,
• der Bauplan,
• Ribosomen für die Herstellung von Proteinen
• sowie unzählige Proteine als Bausteine und Maschinen der Zelle.

Schema des Aufbaus eines Bakteriums
Mariana Ruiz Villarreal, public domain
Der ringförmige Bauplan (das Genom) ist bei Bakterien zwar nicht geschützt in einem Zellkern, schwimmt aber auch nicht völlig frei in der Zelle herum, sondern liegt zusammen gedrängt in einem Nucleoid genannten Bereich. Im Gegensatz zu tierischen Zellen besitzen Bakterien außerhalb ihrer Zellmembran noch eine Zellwand, die wie bei Pflanzenzellen ein Platzen durch inneren Überdruck verhindert. Außerhalb der Zellwand sind manche Bakterien zusätzlich von eine Kapsel genannten, klebrigen Schleimschicht umgeben.

Die Zellmembran ist vergleichbar mit der Stadtmauer einer mittelalterlichen Stadt. Sie sorgt dafür, dass selektiv nur Nützliches in die Zelle hinein gelangt und nur Abfälle oder Exportgüter aus ihr hinaus. Für den Austausch mit Nachbarzellen kann die Zellmembran auch große Tunnel (gap junctions) enthalten.

Das Bild zeigt die Stadtmauer von Cittadella.

anonym, CC BY-SA 3.0

Cytoplasma nennt man die relativ dickflüssige Grundsubstanz, in der alle Bestandteile im Inneren einer Zelle schwimmen. Im Cytoplasma finden viele (von Enzymen gesteuerte chemische) Reaktionen ab, die man auch Stoffwechselvorgänge nennt.

Das Bild zeigt einen tierischen Einzeller namens Pantoffeltierchen (Paramecium aurelia)

amerikanischer Informatiker, CC BY-SA 3.0

In allen eukaryotischen Zellen ist der Bauplan von einer aus zwei Membranen bestehenden Kernhülle umgeben(, welche Teil des endoplasmatischen Retikulums ist). Diese Kernhülle und ihren Inhalt nennt man Zellkern und man kann ihn mit einem guten Lichtmikroskop sehen. Erkennen kann man ihn allerdings oft erst, nachdem man das darin enthaltene Erbmaterial (die Chromosomen) angefärbt hat. Im Gegensatz zu einer wirklich dummen Behauptung fast aller Biologiebücher steuert der Zellkern die Lebensvorgänge einer Zelle nicht, sondern stellt lediglich der Zelle die Baupläne für alle ihre Eiweiße (Proteine) und RNAs zur Verfügung. Ähnlich dumm wäre die Behauptung, das Kochbuch steuere alle Vorgänge in der Küche. Selbstverständlich entscheiden Menschen, was sie kochen wollen. Die Rezepte aus den Kochbüchern erklären ihnen nur, wie eine bestimmte Speise gemacht wird. Genauso entscheidet jede Zelle in Abstimmung mit anderen Zellen, welche Bauanleitungen aus dem gesamten Bauplan sie umsetzen muss, um ihre Aufgaben zu erfüllen.

Schema des Aufbaus einer tierischen Zelle
Woland Messer, GNU Free Documentation License
Ein Nukleolus oder mehrere Nukleoli innerhalb des Zellkerns sind die Orte, an denen die Ribosomen aus RNA und Proteinen zusammen gesetzt werden Zellkern (Nukleus) mit dem aus DNA bestehenden genetischen Bauplan der Zelle Ribosomen übersetzen das 4-Buchstabenalphabet der Nukleinsäuren in das 20-Aminosäuren-Alphabet der Proteine. Vesikel sind kleine Membranbläschen und dienen hauptsächlich dem Transport in der Zelle. Raues endoplasmatisches Retikulum (ER) ist mit Ribosomen besetzt. ein Dictyosom ist einer von mehreren Membranstapeln des Golgi-Apparats Mikrotubuli sind Bestandteile des Zytoskeletts. Glattes endoplasmatisches Retikulum trägt keine Ribosomen. Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle. Lysosomen werden als Verdauungsvesikel vom Golgi-Apparat abgeschnürt. Zytoplasma ist die Grundsubstanz der Zelle. Vom endoplasmatischen Retikulum abgeschnürte Peroxisomen erzeugen und nutzen H2O2 zur Alkohol-Verdauung. Zentriole organisieren in Zellen von Tieren und niedrigen Pflanzen die Mikrotubuli.

Im Gegensatz zu tierischen Zellen besitzt eine typische Pflanzenzelle eine Zellwand, eine große Vakuole und Chloroplasten.

• Die Zellwand umgibt von außen die Zellmembran. Anders als die sehr empfindliche Zellmembran ist die aus einem stabilen Zellulose-Geflecht bestehende Zellwand reißfest und durchlässig für viele Stoffe. So kann sie verhindern, dass eine mit Wasser vollgepumpte Zelle platzt.
• Die Vakuole grenzt sich mit einer eigenen Membran vom Cytoplasma ab. Sie ist mit Wasser gefüllt und in diesem sind viele Stoffe gelöst. Dazu gehören Vorräte, Abfallstoffe und oft Farbstoffe. Die vielen gelösten Stoffe ziehen Wasser an, bis die Zelle prall gefüllt ist und nur durch die Zellwand am Platzen gehindert wird. Das verleiht den Pflanzen Stabilität.
• Chloroplasten nutzen rotes und blaues Licht für die Fotosynthese. Dabei wird die Energie des Lichts in Traubenzucker gespeichert, der aus den energiearmen Stoffen Wasser und Kohlenstoffdioxid zusammengesetzt wird. Als Nebenprodukt entsteht dabei Sauerstoff. Übrig bleibt außerdem grünes Licht und deshalb sehen Chloroplasten für uns grün aus. Chloroplasten haben ihre eigenen kleinen Baupläne und können sich selbst durch Zellteilung vermehren.

Schema des Aufbaus einer pflanzlichen Zelle
Mariana Ruiz Villarreal, public domain

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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0