ZELLULÄRE ORGANISATIONSEBENE: ZELLTYPEN UND -KOMPONENTEN - BIOLOGIE - 2025

Von der zellulären Organisationsebene zu sprechen, bedeutet, von der strukturellen und internen Organisation der Grundeinheit lebender Organismen zu sprechen: der Zelle. Eine Zelle ist in der Lage, alle charakteristischen Prozesse eines Lebewesens auszuführen, zu denen keiner ihrer isolierten Teile fähig ist.

Nach Atomen, Molekülen und organischen Verbindungen stellen Zellen eine der grundlegenden Organisationsebenen in mehrzelligen Organismen und die grundlegende Organisationsebene in makro- und einzelligen Mikroorganismen dar.

Struktur einer Tierzelle (Quelle: Mel23, via Wikimedia Commons)

Mehrzellige Organismen wie Tiere und Pflanzen sind so organisiert, dass ihre Zellen zu Geweben zusammengefasst werden. Diese Gewebe führen, wenn sie assoziiert sind, zu Organen verschiedener Typen, und diese Organe bilden wiederum das, was wir als Systeme oder Apparate kennen. , die den ganzen Körper ausmachen.

Der Zoologe Theodor Schwann und der Botaniker Matthias Schleiden beschrieben 1839 parallel Tier- und Pflanzenzellen. Diese Wissenschaftler waren die ersten, die die Zelltheorie vorschlugen: Alle Lebewesen bestehen aus Zellen.

Nach evolutionären Theorien stammen alle lebenden Organismen von einem gemeinsamen Vorfahren, der einen Überblick über die universelle Maschinerie allen irdischen Lebens besaß, und verschiedene aufeinanderfolgende Ereignisse in der Evolutionsgeschichte führten zur Diversifizierung der Arten, wie wir sie kennen.

Zelltypen und ihre Komponenten

Zellen sind kleine "Behälter", die von einer Membran umgeben sind, in der sich eine wässrige Lösung befindet, die als Cytosol oder Cytoplasma bekannt ist. Sie sind äußerst vielfältig, nicht nur in Bezug auf Größe, sondern auch in Bezug auf Lebensweise, Fortpflanzung, Ernährung, Deckung, Funktionen usw.

Obwohl ihre grundlegenden Eigenschaften sehr ähnlich sind, gibt es in der Natur zwei Zelltypen: Prokaryoten und Eukaryoten. Beispiele für prokaryotische Organismen sind Bakterien und Archaeen, während eukaryotische Zellen die Grundeinheit von Tieren, Pflanzen und Pilzen bilden.

Prokaryotische Zellen

Obwohl prokaryotische Zellen unterschiedlich groß sind, sind sie im Allgemeinen kleiner als Eukaryoten, und Prokaryoten sind normalerweise Organismen, die aus einer einzelnen Zelle bestehen, dh sie sind einzellig.

Prokaryontische Zellen haben eine Plasmamembran, die aus einer doppelten Schicht von Lipiden und Proteinen besteht, die als semipermeable Barriere für verschiedene Moleküle fungiert und das einzige Membransystem ist, das sie haben, da sie keine inneren Organellen haben.

Durchschnittliche prokaryotische Zelle (Quelle: Mariana Ruiz Villarreal, LadyofHats über Wikimedia Commons)

Einige haben eine Gasvakuole, die es ihnen ermöglicht, in wässrigen Medien zu schwimmen. Sie haben Ribosomen, die in Proteinsynthese- und Einschlusskörpern für die Speicherung von Kohlenstoff und anderen Substanzen fungieren.

In einer als "Nukleoid" bekannten Region befindet sich das genetische Material in Form von Desoxyribonukleinsäure (DNA).

Alle Prokaryoten haben zusätzlich zu der Membran, die das Zytoplasma umschließt, eine Zellwand, die ihnen ihre Form und Resistenz gegen osmotische Lyse verleiht. Die Zellwand besteht normalerweise aus einem Molekül namens Peptidoglycan, mit dem eine Gruppe von Bakterien von einer anderen unterschieden werden kann.

Um diese Wand herum kann sich eine "Kapsel" oder ein Kelch befinden, der das Anhaften an Oberflächen erleichtert. Sie können einige "Anhänge" wie Haare, Fimbrien und Flagellen zur Fixierung, Konjugation bzw. Bewegung aufweisen.

Eukaryontische Zellen

Tiere und Pflanzen bestehen mit geringem Unterschied aus eukaryotischen Zellen. Die Besonderheit dieser Zellen ist das Vorhandensein eines Kerns, der das genetische Material und andere im Zytoplasma eingebettete Membranorganellen einschließt.

Struktur einer Pflanzenzelle (Quelle: Mortadelo2005, über Wikimedia Commons

Diese Zellen, die größer und komplexer als Prokaryoten sind, können als einzellige oder mehrzellige Organismen (mit noch komplexerer Organisation) existieren.

Pflanzenzellen haben im Gegensatz zu tierischen Zellen immer eine Zellwand, die die Plasmamembran umgibt.

Jede eukaryotische Zelle besteht aus gemeinsamen spezialisierten Strukturen:

-Ader

-Mitochondrien

-Chloroplasten (Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in Pflanzenzellen)

-Internes Membransystem: glattes und raues endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Komplex

-Zytoplasma

-Zytoskelett

-Lysosomen

-Endosomen (in Tier- und Pilzzellen)

-Peroxisomen

-Glioxisomen (in Pflanzenzellen)

-Vakuolen (speichern Wasser und Mineralien in Pflanzenzellen)

Organellen häufig bei Pflanzen und Tieren

Ader

Hier werden die genetischen (erblichen) Informationen einer Zelle in Form von auf Chromosomen gewickelter DNA gespeichert. Es ist eine Organelle, die von einer Membran umgeben ist, die als Kernhülle bekannt ist.

Durch Strukturen, die als "Kernporen" bekannt sind und in der Kernhülle vorhanden sind, tauscht der Kern verschiedene Klassen von Molekülen mit dem Zytoplasma aus.

Im Inneren befinden sich zahlreiche Proteine, die für das "Lesen" und "Transkriptieren" der Informationen verantwortlich sind, die in den in der DNA enthaltenen Genen kodiert sind.

Mitochondrien

Sie sind eine der bekanntesten Organellen nach dem Kern. Sie ähneln einer prokaryotischen Zelle, da sie ein Doppelmembransystem, ein eigenes Genom und eine Morphologie ähnlich der eines Bakteriums haben, aus der die Endosymbiontentheorie hervorgeht.

Sie sind Organellen, die auf die Erzeugung chemischer Energie in Form von ATP durch oxidative Phosphorylierung spezialisiert sind. Dieser Prozess wird auch als Zellatmung bezeichnet, da die Mitochondrien Sauerstoff verbrauchen und Kohlendioxid freisetzen.

Endoplasmatisches Retikulum (glatt und rau)

Es ist eine Fortsetzung der äußeren Kernmembran und besteht aus einem System membranöser „Säcke“ und Röhren, die über einen Großteil des Zytoplasmas verteilt sind. Es ist der Hauptstandort für die Synthese neuer Membranen.

Das raue endoplasmatische Retikulum weist Ribosomen an, die an der Proteintranslation und -synthese beteiligt sind.

Golgi-Komplex oder Apparat

Es ist eine häutige Organelle, die aus Haufen und abgeflachten Säcken besteht. Es befindet sich in der Nähe des Kerns und ist für die Modifikation, Verpackung und den Transport von Proteinen und Lipiden aus dem endoplasmatischen Retikulum verantwortlich.

Es ist Teil des sekretorischen Transport- und Kommunikationsweges, da es kleine Vesikel mit verschiedenen Makromolekülen in verschiedene Kompartimente transportieren kann.

Cytosol oder Cytoplasma

Es ist das wässrige Gel, in das die von der Plasmamembran umgebenen Zellorganellen eingetaucht sind. Es ist reich an verschiedenen Klassen großer und kleiner Moleküle und es treten unzählige chemische Reaktionen auf, die die Fortsetzung des zellulären Lebens ermöglichen.

Zytoskelett

Das Zytoskelett ist das interne Strukturgerüst, das aus filamentösen Proteinen unterschiedlicher Dicke besteht, die für die interne Organisation der Zelle sowie für ihre externen Eigenschaften verantwortlich sind, insbesondere in Bezug auf Flexibilität und Verformbarkeit. Es ist besonders wichtig bei den Prozessen der Zellteilung.

Lysosomen und Peroxisomen

Sie sind Organellen, die von einer einzelnen Membran umgeben sind und im gesamten Cytosol verteilt sind. Die ersteren sind reich an Verdauungsenzymen und für den Abbau und das "Recycling" verschiedener Substanzen internen oder externen Ursprungs verantwortlich.

Peroxisomen sind für die "Entgiftung" von Zellen durch eine Reihe von oxidativen Reaktionen verantwortlich, die durch Oxidasen und Katalasen in ihnen katalysiert werden. Sie sind für den Abbau von Lipiden und anderen toxischen Substanzen verantwortlich.

Verweise

1. Nabors, M. (2004). Einführung in die Botanik (1. Aufl.). Pearson Ausbildung.
2. CP Hickman, LS Roberts & A. Larson (1994). Integrierte Prinzipien der Zoologie (9. Aufl.). Die McGraw-Hill-Unternehmen.
3. Brachet, J. (1970). Die lebende Zelle. In The Living Cell (2. Aufl., S. 418). WH Freeman und Company.
4. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (1999). Biology (5. Aufl.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
5. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Essentielle Zellbiologie. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
6. L. Prescott, J. Harley & D. Klein (2002). Microbiology (5. Aufl.). Die McGraw-Hill-Unternehmen.