Zelle

1

Einleitung

Zelle, die kleinste selbständige Einheit, aus der alle Lebewesen aufgebaut sind.

Die allermeisten Zellen sind nur mikrometergroß und für das bloße Auge daher meist nicht sichtbar. Manche Eizellen, etwa von Vögeln oder Haien, erreichen allerdings mehrere Zentimeter Durchmesser. Mikroorganismen wie Bakterien und Protisten bestehen aus nur einer Zelle. Vielzellig sind dagegen Tiere, die meisten Pflanzen und Pilze; ihre Zellen haben sich zu Organen, Geweben und Zellverbänden (z. B. dem Plektenchym bei Pilzen und Rotalgen) verbunden. Viren hingegen sind keine Zellen.

2

Allgemeine Eigenschaften von Zellen

Zellen sind von einer Membran, der so genannten Plasmamembran, umgeben. Sie umschließt das Zytoplasma wie alle darin enthaltenen Organellen und regelt den Kontakt mit anderen Zellen bzw. Organismen. In den Zellen laufen zahlreiche biochemische Prozesse ab, die dem Stoffwechsel, der Zellatmung und der Ausscheidung von Substanzen dienen. Zellen enthalten Nucleinsäuren, welche die Zellfunktionen steuern und in denen die Erbinformation (das Genom) kodiert ist. Die meisten Zellen können sich teilen und ihr Genom durch Mitose an die beiden Tochterzellen weitergeben. Abgesehen von diesen Gemeinsamkeiten sind Zellen vor allem bei höheren Tieren und Pflanzen meist an eine spezielle Funktion angepasst und unterscheiden sich daher in Form, Größe und Zellinhalt oft stark voneinander (siehe Anatomie).

2.1

Die Zelloberfläche

Die Plasmamembran ist eine rund neun Nanometer (millionstel Millimeter) dicke Doppelschicht aus Lipid- und Proteinmolekülen. Sie wirkt als selektive Schranke und reguliert die chemische Zusammensetzung der Zelle. Die meisten hydrophilen (wasserlöslichen) Moleküle und Ionen können diese Barriere nicht allein überwinden, sondern brauchen dazu besondere Transportproteine oder Kanäle aus Protein. So kann die Konzentration von Ionen und kleinen Molekülen in der Zelle eine andere sein als außerhalb. Aufgrund der unterschiedlichen Ionenkonzentration auf den beiden Seiten der Plasmamembran entsteht eine elektrische Spannung, die man als Membranpotential bezeichnet.

Die meisten Pflanzen- und Pilzzellen sind außerdem von einer relativ dicken, widerstandsfähigen Zellwand umgeben, die Polysaccharidfasern enthält. Bei höheren Pflanzen und Pilzen der Abteilung Oomycota bestehen die Fasern vorwiegend aus Cellulose, bei den übrigen Pilzen aus Chitin. Die Zellwand, die der Plasmamembran außen anliegt, wird durch Sekretion von Substanzen aus dem Zellinneren gebildet. Einerseits verleiht sie der Zelle eine feste Form und schützt sie vor mechanischer Beschädigung, andererseits schränkt sie die Beweglichkeit und den Stoffaustausch der Zelle mit anderen Zellen stark ein.

2.2

Der Zellkern

Die auffälligste Organelle der meisten Tier- und Pflanzenzellen ist der Zellkern (Nucleus oder Karyon), ein rundliches Körperchen mit einem Durchmesser von mehreren Mikrometern. In seinem Inneren befindet sich die DNA, meist in Form des Chromatins. Kurz vor der Zellteilung verdichtet sich das Chromatin zu Chromosomen, die man im Mikroskop als getrennte Strukturen sichtbar machen kann.

Der Zellkern ist von einer Doppelmembran umgeben; über Löcher in dieser Hülle (Kernporen) werden Substanzen mit den übrigen Teilen der Zelle ausgetauscht. In körnigeren Bereichen des Zellkerns, den Kernkörperchen (Nucleoli), werden RNA-Moleküle und Proteine gebildet, aus denen auch die Ribosomen außerhalb des Zellkerns bestehen. Diese rRNA (ribosomale RNA) und die Proteine wandern durch die Kernporen ins Zytoplasma und werden dort nach weiterer Abwandlung zu Ribosomen zusammengesetzt.

Vom Zellkern aus gelangen auch RNA-Moleküle ins Zytoplasma, die als Vorlagen für die Proteinbiosynthese an den Ribosomen dienen. Diese mRNA (messenger-RNA; englisch für Boten-RNA) genannten Moleküle werden dem genetischen Code der DNA entsprechend mit Hilfe von Enzymen zusammengesetzt (Transkription). Im Zytoplasma heften sie sich an die Ribosomen und werden dort jeweils in die Primärstruktur eines ganz bestimmten Proteins übersetzt (Translation).