Zelle: Bauelemente der Organismen

Zelle: Bauelemente der Organismen

 

Zellen sind die kleinsten Bauelemente lebender Organismen - es gibt Lebewesen, die nur aus einer Zelle (Einzeller) bestehen, und andere, wie der Mensch, die sich aus einer Vielzahl einzelner Zellen (beim Menschen ca. 10 000 Milliarden) zusammensetzen (Vielzeller). Die Zellen des Körpers sind jedoch nicht alle gleich - sie unterscheiden sich abhängig von ihrer Aufgabe voneinander. So gibt es z. B. Nerven-, Muskel-, Bindegewebs- oder Blutzellen. Sind viele gleichartige Zellen zu einem größeren Verband zusammengeschlossen, wird dieser Verband als Gewebe bezeichnet (z. B. bilden Muskelzellen Muskelgewebe). Die Organe (z. B. Herz, Leber) wiederum setzen sich aus verschiedenen Gewebearten zusammen (z. B. aus Muskel-, Binde- und Nervengewebe).

 

 Funktionseinheit Zelle

 

Die einzelnen Zelltypen unterscheiden sich hinsichtlich ihres Aufbaus, ihrer Größe, ihrer Form sowie ihrer Funktion voneinander. Diese Spezialisierung der Zellen (funktionelle Differenzierung) ist notwendig, damit der Organismus als Ganzes funktionieren kann. Dennoch haben die verschiedenen Zellen auch Gemeinsamkeiten - so ist der Grundaufbau der einzelnen Zellen identisch und alle besitzen die Fähigkeit, Stoffe aus der die Zellen umgebenden Flüssigkeit aufzunehmen, diese zu verarbeiten (vor allem um Energie aus ihnen zu gewinnen) und die umgebauten Substanzen wieder an die Flüssigkeit außerhalb der Zelle abzugeben. Die Zellen sind somit maßgeblich am Stoffwechsel beteiligt. Hinzu kommt, dass die meisten Zellen sich teilen und auf äußere Reize (z. B. hormonelle Reize) bestimmte Zellreaktionen erfolgen. Die Zellen des menschlichen Körpers sind unterschiedlich groß - die größte menschliche Zelle ist die weibliche Eizelle mit etwa einem Millimeter Durchmesser.

 

Jede Zelle besteht aus einer sie umgebenden Wand, der Zellmembran, die auch als Plasmamembran bezeichnet wird. Im Inneren jeder Zelle ist das Zytoplasma zu finden und alle Zellen verfügen über einen Zellkern (Nukleus), der mit den Chromosomen die kompletten Erbanlagen der betreffenden Person enthält. Umhüllt wird der Zellkern von der Kernmembran. Im Zytoplasma befinden sich neben dem Zellkern weitere winzige Organe der Zellen, die Zellorganellen. Die sie umgebende Flüssigkeit (Wasser mit aufgelösten Nährstoffmolekülen) wird Zytosol genannt.

 

Zu den wichtigsten Zellorganellen zählen der Golgi-Apparat, der u. a. für die Ausschleusung von Abfallprodukten aus der Zelle zuständig ist, die Mitochondrien, die »Kraftwerke« der Zelle, die für die Energiegewinnung verantwortlich sind, und das endoplasmatische Retikulum, das neben anderem für den Transport von Stoffen innerhalb der Zelle sorgt.

 

 Zellmembran

 

Die Zellmembran, die die Zellen umhüllt, erfüllt verschiedene Zwecke: Durch sie kann im Inneren der Zelle - im intrazellulären Raum - eine andere Konzentration von Stoffen herrschen als außerhalb, was wichtig für den Stoffaustausch zwischen der Zelle und ihrer Umgebung ist. Sie schützt zudem die Zellorganellen und sorgt dafür, dass die Zelle ihre Funktionen erfüllen kann. Die Zellmembran besteht aus einer Doppelschicht aus Phospholipiden. Dies sind Fettstoffe, die Phosphorsäure enthalten. Zudem befinden sich zwischen den einzelnen Phospholipiden Eiweißmoleküle (Tunnelproteine) mit einer kleinen Öffnung im Inneren, die die beiden Schichten der Membran miteinander verbindet. Eingelagert in die Zellmembran sind weiterhin Bindungsstellen für Moleküle, Rezeptoren, die dafür sorgen, dass ganz bestimmte Stoffe (z. B. spezielle Hormone) dort andocken und Einfluss auf die Zelle und ihre Aktivitäten nehmen können. Außerdem sorgen Eiweißstoffe in der Zellmembran dafür, dass das Immunsystem die Zellen als zum Organismus gehörig erkennt.

 

Die Zellmembran übt Kontrolle darüber aus, welche Stoffe in die Zelle hinein und aus ihr hinaus gelangen - sie sortiert sozusagen, welche Substanzen »passieren« dürfen und welche nicht. Dieses Merkmal der Zellmembran nennt sich Semipermeabilität bzw. selektive Permeabilität. Wasser und einige andere in Flüssigkeit gelöste Stoffe wie Sauerstoff und Kohlendioxid können aufgrund ihrer geringen Molekülgröße die Zellmembran problemlos passieren. Sie gelangen infolge der Konzentrationsunterschiede der verschiedenen Stoffe vom extra- in den intrazellulären Raum und umgekehrt. Bei anderen Substanzen gestaltet sich der Transport in die Zelle hinein bzw. aus ihr heraus schwieriger. Ein Kriterium, um die Zellmembran zu überwinden, ist die Fettlöslichkeit eines Stoffs - je besser er fettlöslich ist, umso einfacher gestaltet sich auch sein Transport in die Zelle. Deshalb sind manche Stoffe auch auf Carriermoleküle angewiesen, die auf die Fettlöslichkeit der bestimmten Substanz Einfluss nehmen und den Durchtritt der Substanz durch die Zellmembran ermöglichen.