Zelle

In der Biologie ist die Zelle die Grundstruktur von Organismen. Alle Zellen entstehen durch die Teilung anderer Zellen.

Die Umgebung außerhalb der Zelle ist durch die Zellmembran vom Zytoplasma innerhalb der Zelle getrennt. Im Inneren einiger Zellen bleiben Teile der Zelle von anderen Teilen getrennt. Diese getrennten Teile werden als Organellen (wie kleine Organe) bezeichnet. Sie tun jeweils unterschiedliche Dinge in der Zelle. Beispiele dafür sind der Zellkern (wo sich die DNA befindet) und die Mitochondrien (wo chemische Energie umgewandelt wird).

Die Zellen von Eukaryonten (links) und Prokaryonten (rechts)
Die Zellen von Eukaryonten (links) und Prokaryonten (rechts)

Endothelzelle: Kerne blau gefärbt, Mitochondrien rot gefärbt und F-Aktin, ein Bestandteil der Mikrofilamente, grün gefärbt. Auf einem Fluoreszenzmikroskop abgebildete Zelle.
Endothelzelle: Kerne blau gefärbt, Mitochondrien rot gefärbt und F-Aktin, ein Bestandteil der Mikrofilamente, grün gefärbt. Auf einem Fluoreszenzmikroskop abgebildete Zelle.

Arten von Zellen

Es gibt zwei grundlegende Arten von Zellen: prokaryotische Zellen und eukaryotische Zellen. Prokaryonten, Bakterien und Archaeen, sind einfache Zellen, die keinen Zellkern haben. Sie haben jedoch bakterielle Mikrokompartimente.

Eukaryonten sind komplexe Zellen mit vielen Organellen und anderen Strukturen in der Zelle. Sie sind größer als Prokaryontenzellen: Sie können ein bis zu 1000-mal größeres Volumen haben. Eukaryonten speichern ihre genetische Information (DNA) auf Chromosomen im Zellkern. Organismen (Lebewesen), die sich aus mehreren Zellen zusammensetzen, sind Eukaryonten.

Arten von prokaryotischen Organismen

Die einzigen derzeit lebenden Arten prokaryotischer Organismen sind Bakterien und Archaeen. Prokaryotische Organismen haben sich vor den eukaryotischen Organismen entwickelt, so dass die Welt irgendwann nur noch aus prokaryotischen Organismen bestand. Es gibt auch Viren, die schwer zu klassifizieren sind, aber einige wichtige Krankheiten verursachen. Viren bestehen aus RNA oder DNA und Proteinen, und sie reproduzieren sich in den Zellen von Bakterien oder Eukaryonten.

Arten von eukaryotischen Organismen

Einzeller

Einzeller bestehen aus einer Zelle. Beispiele für einzellige Organismen sind:

Einzeller müssen das:

  • essen
  • atmen (die meisten verwenden Sauerstoff, um Zucker in Energie umzuwandeln)

Alle einzelligen Organismen müssen:

  • Abfall loswerden (entsorgen)
  • reproduzieren (mehr aus sich machen)
  • wachsen

Einige vielleicht:

Mehrzellig

Mehrzellige Organismen werden aus vielen Zellen hergestellt. Sie sind komplexe Organismen. Dabei kann es sich um eine kleine Anzahl von Zellen oder um Millionen oder Billionen von Zellen handeln. Alle Pflanzen und Tiere sind mehrzellige Organismen. Die Zellen eines mehrzelligen Organismus sind nicht alle gleich. Sie haben unterschiedliche Formen und Größen und verrichten unterschiedliche Arbeiten im Organismus. Die Zellen sind spezialisiert. Das bedeutet, dass sie nur einige Arten von Arbeit verrichten. Allein können sie nicht alles tun, was der Organismus zum Leben braucht. Sie brauchen andere Zellen, um andere Arbeit zu verrichten. Sie leben zusammen, können aber nicht allein leben.

Ein Paramecium, ein einzelliger Organismus
Ein Paramecium, ein einzelliger Organismus

Ein einfaches Diagramm einer tierischen Zelle
Ein einfaches Diagramm einer tierischen Zelle

Ein einfaches Diagramm einer Pflanzenzelle
Ein einfaches Diagramm einer Pflanzenzelle

Geschichte der Zelle

Die Zellen wurden von Robert Hooke (1635-1703) entdeckt. Er benutzte ein zusammengesetztes Mikroskop mit zwei Linsen, um die Struktur von Kork zu untersuchen und um Blätter und einige Insekten zu betrachten. Er tat dies etwa ab 1660 und berichtete 1665 in seinem Buch Micrographica darüber. Er benannte Zellen nach dem lateinischen Wort cella, was Raum bedeutet. Er tat dies, weil er dachte, Zellen sähen wie kleine Räume aus.

Viele andere Naturforscher und Philosophen probierten das neue Instrument aus. Die Struktur von Pflanzen wurde von Nehemiah Grew (1641-1712) und Marcello Malpighi (1628-1694) untersucht. Grews Hauptwerk war Die Anatomie der Pflanzen (1682). Es ist nicht klar, wer zuerst tierische Zellen sah, Malpighi, Jan Swammerdam (1637-1680) oder Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723). p17

Leeuwenhoeks Entdeckungen und Zeichnungen von 'kleinen Tierchen' eröffneten den Naturforschern eine ganz neue Welt. Protozoen und Mikroorganismen im Allgemeinen wurden entdeckt, und die Entdeckungen über sie dauern bis heute an. Christian Gottfried Ehrenbergs Buch Die Infusionsthierchen fasste 1838 zusammen, was man wusste. Lorenz Oken (1779-1851) schrieb 1805, dass die Infusorien (mikroskopische Formen) die Grundlage allen Lebens seien.

Die Idee, dass Zellen die Grundlage für die größeren Lebensformen sind, entstand im 18. Es hat einige Zeit gedauert, herauszufinden, wer die Arbeit geleistet hat:

"Das Werk des Tschechen Jan Purkyně (1787-1869) und seines Schülers und Mitarbeiters Gabriel Valentin (1810-1883) wurde von den nationalistischen Deutschen zu Unrecht verunglimpft. Sie haben einen Anspruch auf eine gewisse Priorität in der Zelltheorie". Auch Kapitel 9 Johannes Müller (1801-1858) leistete grosse Beiträge. "Es waren jedoch sein Schüler Theodor Schwann (1810-1882) und Matthias Schleiden (1804-1881), die die Lorbeeren für die Zelltheorie erhielten, obwohl einige ihrer Beobachtungen nicht korrekt waren und ihre Verdienste um frühere Arbeiter "eine Travestie" waren. p97

Die Zelltheorie beinhaltet diese wichtigen Ideen:

  1. Alle Lebewesen bestehen aus Zellen.
  2. Die Zelle ist die Grundeinheit von Struktur und Funktion in allen Organismen.
  3. Jede Zelle stammt aus einer anderen Zelle, die vor ihr gelebt hat.
  4. Der Zellkern ist das Kernelement der Zelle.

Zellvermehrung

Die Körperzellen der Metazoen teilen sich durch einfache mitotische Zellteilung. Die sexuelle Fortpflanzung ist bei Eukaryonten angestammt, und bei Metazoen erfolgt sie durch spezialisierte Geschlechtszellen. Sie werden durch einen Prozess namens Meiose erzeugt.

Prokaryotische Zellen vermehren sich durch binäre Spaltung, bei der sich die Zelle einfach in zwei Hälften teilt. Sowohl bei der Mitose als auch bei der binären Spaltung muss die Zelle ihre gesamte genetische Information (DNA) replizieren (kopieren), so dass jede neue Zelle eine Kopie hat.

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