Zellaufbau (Theorie auf Deutsch)

 

Alle außer Viren lebende Organismen bestehen aus Zellen. Abhängig von der Art und Funktion der Zelle unterscheidet sich ihre Aufbau, aber es gibt auch gleiche Bestandteile.

 

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Hier geht es hauptsächlich um eukariotische Zellen, alle Informationen zu Prokaryoten finden Sie im Unterricht “Zelltypen”.

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Organellen

Alle Prozesse in der Zelle sind voneinander isoliert, das heißt Zellkompartimentierung oder Kompartimentierung. Die Zellorganellen sind durch die Kompartimentierung voneinader abgegrenzt und dienen als Reaktionsräume, die meisten Organellen haben nur eukaryotische Zellen (Ribosomen, Zellmembran haben alle Zellen).

 

 

Wichtigste Zellorganellen:

• Zellmembran
• Cytoplasma
• Cytoskelett
• Zellkern mit Nucleolus
• Endoplasmatisches Retikulum (ER)
• Ribosomen
• Golgi Apparat
• Mitochondrien
• Vesikel
• Zellwand
• Plasmodesmen
• Vakuole
• Plastiden
• Mikrovilli
• Desmosomen

 

Zellorganellen, die alle Eukaryoten haben:

• Zellmembran (Biomembran)
• Cytoplasma
• Cytoskelett
• Zellkern mit Nucleolus
• Endoplasmatisches Retikulum (ER)
• Ribosomen
• Golgi Apparat
• Mitochondrien
• Vesikel

 

Biomembran

Biomembran haben sowohl Eu- als auch Prokaryoten.

Aufgaben:

Biomembran schützt die Zelle von der Umgebung und isoliert Kompranimete und beschäftigt sich mit dem Stofftransport. Die Membran ist selektiv permeabel oder semipermeabel. Das heißt, dass sie einge Stoffe durchlässt und einige nicht.

Aufbau

Elementarmembran oder Biomembran ist eine flüssige Doppelschicht aus Phospholipiden, Proteinen und wenige Kohlenhydrate, die nach dem Flüssig Mosaik Modell aufgebaut sind.

 

 

Lipide

Die Membranlipide bilden Doppelschicht (Phospholipid-Doppelschicht). Dadurch, dass die hydrophoben Schwanzgruppen (Fettsäure) sich nach innen und die hydrophilen Kopfgruppen sich nach außen orientieren, hat der Doppelschicht einen lipophilen und einen hydrophilen Bereich, also ist amphipathisch aufgebaut.

 

 

 

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Höchstwahrscheinlich hatten Sie das weitere Material in der Schule nicht gelernt. Besonders wichtig für Studienkolleg Mainz Abiturienten.

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Wenn man solche Lipide auf das Wasser tropft, bilden die Moleküle ein monomolekularer Schicht, die Monolayer heißt. In dieser Struktur kontaktieren die hydrophilen Molekülbereiche mit dem Wasser und die lipophilen mit der Luft.

 

 

Die Doppelschicht, aus der die Membran besteht, kann auch Bilayer genannt werden. Sie kann man auch künstlich herstellen.

 

Membranproteine

Proteine sind in der Doppelschicht eingebaut und haben verschiedene Aufgaben.

Typen von Membranproteinen:

 

 

• Integrale (Transmembranproteine) verbreiten sich durch die Lipiddoppelschicht
• Periphere Membranproteine sind entweder mit integralen Proteinen oder mit Phospholipidmolekülen verbunden.

 

Aufgaben:

1. Transport (Proteine, Ionen etc.)
2. Enzymaktivität
3. Signalübertragung
4. Zellverbindung
5. Zell-Zell-Erkennung
6. Verankerung an Cytoskelett

 

Glykokalyx

 

Kohlenhydratanteil an der extrazellulären Seite, die an Proteinen (Glykoproteiden) oder Lipiden (Glykolipiden) gebunden sind.

Aufgabe:

• Zell-Zell-Interaktionen (erklärt in weiteren Themen)
• Schutz der Zelloberfläche
• Für die Untersucuhung der Membran würden die nächsten Techniken gebraucht:
• Gefrierbruchtechnik
• Ultradünnschnitt-Technik

Der Vorgang, bei dem eine Flüssigkeit durch das Membran in die Zelle aufgenommen wird, heißt Pinocytose.

Der Vorgang, bei dem ein fester Stoff durch das Membran in die Zelle aufgenommen wird, heißt Phagocytose.

 

Cytoplasma

 

 

Unter der Zellmembran aller Zelltypen befindet sich das Cytosol, das alle Oranellen umgibt. Es hat viel Wasser und ist zähflüssig.

Das Cytoplasma beschreibt der gesamte Zellinhalt (Cytosol + Organellen + Cytoskelett aber ohne das Zellmembran).

 

Zytoskelett

Aufbau

 

Das Zytoskelett bildet ein Netzwerk im Zytoplasma und “bewegt” Organelle, besonders Vesikel, durch die Zelle. Es besteht aus Proteinen, die Mikrotubuli, Intermediärfilamente und Mikrofila- menten bilden.

 

 

Aufgaben:

• Unterstützung der Struktur der Zelle
• Bewegung der Zelle
• Stofftransport in der Zelle

 

Centrosom

Das Centrosom oder Zentralkörperchen ist ein \(\large 1 \ \mu m\) großes Organell. Es spielt in Tierzellen bei der Bildung der Mitosespindel eine große Rolle, weil sich hier die Mikrotubuli bilden, die an den Centromeren der Chromsomen anbinden und die Chromatiden in der Anaphase auseinanderziehen.

Das Centrosom befindet sich nah zum Zellkern und besteht aus zwei Centriolen, die die Bewegungen des Cytoskeletts kontrolieren.

 

Zellkern

Aufbau

 

Der Zellkern ist kugelförmig, von einer Doppelmembran eingeschlossen. Der Zellkern löst sich während der Zellteilung. Von innen wird der Kern von einer Lamina unterschutzt. Lamina ist fibrilläre Verbindung, die die Kernhülle stabilisiert und sich für die richtige Form des Kerns verantwortlich ist.

Es gibt in Kern folgende Strukturen:

• Kernhülle oder Kernmembran
• Kernporen
• Kernplasma oder Nukleoplasma
• Chromatin
• Nukleolus

Ausnahme

Obwohl alle eukaryotische Zelle einen Kern besitzen müssen, rote Blutkörperchen verlieren ihn während des Wachstums.

Kernhülle oder Kernmembran

Die Doppelmembran, die den Kern umgibt und vom Cytoplasma trennt.

Kernporen

Kernporen ziehen die Kernhülle durch. Durch sie werden in den Zellkern aus dem Cytoplasma oder umgekehrt Stoffe geliefert. Durch die Kernporen wird mRNA ins Cytosol “geschickt”.

Kernplasma oder Nukleoplasma

Das Kernplasma ist eine Flüssigkeit aus Wasser, die andere Strukturen im Zellkern enthält.

Chromatin

Um DNA zu ordnen, binden sich die DNA-Fädern mit Proteinen Histonen, der Komplex heißt Chromatin.

• Euchromatin: Hier gibt es aktive Gene, die oft transkribiert werden müssen, deshalb ist er nicht so dicht.
• Heterochromatin: Hier gibt es weniger aktive Gene, die eine wichtige Rolle in der Evolution spielen. Er ist dichter als Euchromatin ist näher zum Nukleous als Euchromatin.

Nukleolus (Nucleolus)

Der Nukleolus befindet sich im Zellkern, spielt eine wichtige Rolle bei der Produktion von Ribisiomen.

 

 

Endoplasmatisches Retikulum

 

 

Kurz wird das endoplasmatische Retikilum ER genannt.

Aufbau

Das ER ist ein Netzwerk , das eine Мembran umgibt. Das ER umstellt in die Kernmembran.

Typen:

• glattes (sER)
• raues (rER)

Der Hauptunterschied zwischen dem glatten ER und dem rauen ER ist, dass das zweite Ribosomen besitzt.

Aufgaben:

Das sER

• Produktion von Lipiden
• Lagerung von Kohlenhydraten
• Calcium Speicher
• Entgiftung

Das rER

• Produktion von Proteinen
• Modifikation von Proteinen

 

Ribosomen

 

 

An den Ribosomen werden Proteine gebildet. Ribosomen können verschidene Größen haben, das ist auch vom Zelltyp abhängig.

 

Golgi Apparat

 

 

Aufbau

Der Golgi Apparat ist von der Membran umgeschlossen, besteht aus Zisternen und Visikeln. Der Raum in Zisternen und Visikeln heißt Lumen.

Aufgaben:

• Umbauen von Proteinen
• Bildung von Vesikeln
• Bildung von Lysosomen

 

Mitochondrien

 

 

Aufbau

Das Metochondrium umgibt eine Doppelmembran (Biomembran), wie Zellkern und weitere Plastiden. Der Raum, zwischen den Membranen heißt Intermembranraum. Im Metochondrium gibt es ein Netzwerk aus Christaen, die die innere Membran bildet. Der Raum zwischen Kristen heißt Matrixraum. In der Matrix hat das Mitochondrium eine eigene ringförmige DNA, ein eigenes Genom.

Aufgabe:

Zellatmung (das wird in den nächsten Unterrichten erklärt).

 

Vesikel

 

 

Aufgabe:

Hauptsächlch Stofftransport (auch in die oder aus der Zelle) aber nicht immer.

Arten

Es gibt natürlich viele Arten von Vesikeln, z. B. Lysosomen, Peroxisomen, Endosomen.

Lysosomen

Lysosomen bildet Golgi Apparat. Sie erhalten Verdauungsenzyme und können verschiedene Stoffe verdauen.

Peroxysomen

Peroxysomen gibt es nur in den Pflanzenzellen. Sie können ein giftiges Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff spalten.

Phagosomen

Phagosomen sind Visikeln, die nach Pinocytose oder Phagocytose Stoffe enthalten.

 

Zellwand

 

 

Zellwand besteht aus einem Polysaccharid. Pflanzen haben Zellwände aus Cellulose, Bakterien aus Murein und Pilze aus Chitin. Archaeen haben auch eine Zellwand. Tierische Zellen haben keine Zellwand!

Aufgaben:

• Schutz der Zelle und vor Pathogenen
• Speicherung von Kohlenhydraten
• Unterstützung des osmotischen Drucks
• Formgebung

 

Plasmodesmen

Plasmodesmen haben hauptsächlich Pflanzenzellen.

 

 

Aufbau

Ein Plasmodesmos ist ein dünner Strang, der von Plasmamembran umgeben ist, und hat eine kleine Öffnung in der Zellwand, die Tüpfel genannt wird, sie zu einer Nachbarzelle führt.

Aufgaben:

• Zell-Zell-Verbindung
• Stofftransport zwischen Zellen
• Informationstransport zwischen Zellen

 

Vakuole

 

 

Eine Vakuole ist eine von der Zellmembran umgebene Blase und enthält Zellsaft mit viel Wasser und Nahrungsmitteln.

Jüngere Zellen haben mehrere aber kleinere Vakuolen. Wenn die Zelle wächst, verbinden sich die Vakuolen in eine große Vakuole. Die große Vakuole, die man auch durch ein Mikroskop sieht, heißt Zentralvakuole.

Aufgaben:

1. Zellinnendruck zu erzeugen — Turgor. Das heißt die Zelle muss prall sein, um stabil zu bleiben. Die Vakuole drückt auf die Zellwände, so dass die Zelle prall wird.
2. Speichern und Entsorgen von Metaboliten. Metaboliten sind Produkte, die nach dem Stoffwechsel bleiben.
3. Speichern von Proteinen

 

Plastiden

Plastiden besitzen Pflanzenzellen und Algen. Alle plastiden haben ein eigenes zirkuläres Genom. Einige Plastiden: Proplastiden, Chromoplasten, Leukoplasten, Chloroplasten.

Aufbau

Plastiden sind von einer Doppelmembran umgeben und haben eine ringförmige DNA und eigene Ribosomen ähnlich wie die Mitochondrien.

 

Chloroplast

 

 

Chloroplasten besitzen Pflanzenzellen und Algen.

Aufbau

Chloroplasten sind von einer Doppelmembran umgeben und erhalten Chlorophyll, das die Bestandteile von Pflanzen grün macht. Thylakoide sind Zisternen, die sich in Chloroplasten befinden und von einer Membraun umgeben sind. Thylakoide sind in Stapeln gesammelt und bilden Grana. Im Chloroplast befindet sich eine Substanz, die Stroma heißt und eine eigene DNA und Ribosomen enthält.

Aufgabe:

Photosynthese (Das wird in den nächsten Unterrichten erklärt).

 

Mikrovilli

 

 

Vor allem haben die Mikrovilli Tierzellen des Epitheliums.

Aufbau

Mikrovilli sind fingerförmige Ausstülpungen aus der Zellmembran an der äußeren (apikalen) Seite der Zelle. In einem Mikrovillus gibt es Aktinfilamente (Aktin ist ein Protein), sie stabilisieren das Mikrovillus. Für eine bessere Stabilität sind die Mikrovilli auch mit dem Cytoskelett verbunden.

Aufgabe:

Oberflächevergrößerung für eine bessere Aufnahme von Stoffen. Das ist besonders wichtig für Epithelien, wo ein aktiver Stofftransport stattfindet.

 

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