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Alle Zellen sind von einer [[Membran]] umgeben, die aus einer Doppelschicht von Phospholipiden zusammengesetzt ist. Innerhalb dieser Plasmamembran befindet sich das Cytoplasma, das aus einer Flüssigkeit besteht, die Protoplasma genannt wird und innerhalb derer sich je nach Zelltyp ein oder mehrere [[Organellen]] befinden. Das Protoplasma setzt sich aus ungefähr 65% Wasser und ungefähr einer Milliarde gelöster Moleküle je Zelle zusammen. Das Wasser bietet eine günstige Umgebung für die Tausende von biochemischen Reaktionen, die innerhalb der Zelle stattfinden. | Alle Zellen sind von einer [[Membran]] umgeben, die aus einer Doppelschicht von Phospholipiden zusammengesetzt ist. Innerhalb dieser Plasmamembran befindet sich das Cytoplasma, das aus einer Flüssigkeit besteht, die Protoplasma genannt wird und innerhalb derer sich je nach Zelltyp ein oder mehrere [[Organellen]] befinden. Das Protoplasma setzt sich aus ungefähr 65% Wasser und ungefähr einer Milliarde gelöster Moleküle je Zelle zusammen. Das Wasser bietet eine günstige Umgebung für die Tausende von biochemischen Reaktionen, die innerhalb der Zelle stattfinden. | ||
| − | * [[Cytoplasma]] - '''Cytoplasma''' ist die gallertige Masse, die den größten Teil der [[Zelle]] ausmacht und manchmal Cytosol genannt wird. Es umgibt den [[Zellkern|Nukleus]] und nimmt | + | * [[Cytoplasma]] - '''Cytoplasma''' ist die gallertige Masse, die den größten Teil der [[Zelle]] ausmacht und manchmal Cytosol genannt wird. Es umgibt den [[Zellkern|Nukleus]] und nimmt die Organellen auf. Es beinhaltet gelöste Nährstoffe, unterstützt den Abbau von Abfallstoffen und transportiert Material in der Zelle mithilfe eines Prozesses, der [[Cytoplasmic Streaming]] genannt wird.[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/About/primer/genetics_cell.html] |
* [[Cytoskelett]] - Das Cytoskelett ist eine wichtige, komplexe und dynamische Zellkomponente. Es dient zur Organisation und Aufrechterhaltung der zellulären Formgestalt, verankert Organellen an ihrem Ort, unterstützt die Endocytose, die Aufnahme extrazellulärer Materialien durch die Zelle und bewegt Zellabschnitte in Prozessen wie Wachstum und Zellmotilität. Eine Großzahl von Proteinen sind dem Cytoskelett zugehörig, die jeweils die Zellstruktur durch Führung, Bündelung und Ausrichtung von Filamenten steuern. | * [[Cytoskelett]] - Das Cytoskelett ist eine wichtige, komplexe und dynamische Zellkomponente. Es dient zur Organisation und Aufrechterhaltung der zellulären Formgestalt, verankert Organellen an ihrem Ort, unterstützt die Endocytose, die Aufnahme extrazellulärer Materialien durch die Zelle und bewegt Zellabschnitte in Prozessen wie Wachstum und Zellmotilität. Eine Großzahl von Proteinen sind dem Cytoskelett zugehörig, die jeweils die Zellstruktur durch Führung, Bündelung und Ausrichtung von Filamenten steuern. | ||
* [[Plasmamembran]] - Die Außengrenze der eukaryontischen Zelle wird Plasmamembran genannt. Diese Membran dient einer Zelle zur Trennung von und zum Schutz vor ihrem umgebenden Milieu und wird zum größten Teil aus einer Doppelschicht von Proteinen und Lipiden, fettartigen Molekülen, gebildet. In dieser Membran sind vielfältige andere Moleküle eingebettet, die als Kanäle und Pumpen dienen, die verschiedene Moleküle in die Zelle und aus ihr heraus befördern. Eine Art von Plasmamembran wird auch bei Prokaryonten gefunden, dort aber für gewöhnlich als Zellmembran bezeichnet.[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/About/primer/genetics_cell.html] | * [[Plasmamembran]] - Die Außengrenze der eukaryontischen Zelle wird Plasmamembran genannt. Diese Membran dient einer Zelle zur Trennung von und zum Schutz vor ihrem umgebenden Milieu und wird zum größten Teil aus einer Doppelschicht von Proteinen und Lipiden, fettartigen Molekülen, gebildet. In dieser Membran sind vielfältige andere Moleküle eingebettet, die als Kanäle und Pumpen dienen, die verschiedene Moleküle in die Zelle und aus ihr heraus befördern. Eine Art von Plasmamembran wird auch bei Prokaryonten gefunden, dort aber für gewöhnlich als Zellmembran bezeichnet.[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/About/primer/genetics_cell.html] | ||
Version vom 25. Oktober 2010, 11:22 Uhr
Eine Zelle ist in der Regel definiert als eine Einheit oder Kompartimente, umschlossen von einer Grenze oder Mauer, die in der Regel Teil einer größeren Struktur ist. In biologischer Hinsicht sind Zellen die strukturellen und funktionellen Einheiten aller lebender Organismen. Lebenden Zellen zeigen überwältigende Beweise für Intelligent Design aufgrund ihrer vielen minimal komplexen molekularen Maschinen. Zellen sind so unglaublich kompliziert, dass wir uns erst am Anfang befinden, sie zu verstehen, ihre internen Abläufe und in der Tat viele Funktionen in der Zelle sind noch insgesamt ein Geheimnis.
Einige Organismen, darunter Bakterien, sind unizellulär, bestehen aus einer einzigen Zelle. Andere Organismen, wie Menschen, sind multizellulär, oder haben viele Zellen - geschätzte 100.000.000.000.000 Zellen! Jede Zelle ist eine erstaunliche Welt für sich: sie kann Nährstoffe aufnehmen, diese Nährstoffe in Energie umwandeln, spezialisierte Funktionen ausführen und sich den Erfordernissen entsprechend vermehren. Sogar noch staunenswerter ist, dass jede Zelle ihren eigenen Befehlssatz zur Umsetzung jeder dieser Aktivitäten speichert.[1]
Im frühen 20. Jahrhundert wurde die Zelle im Wesentlichen als Protoplasma-Tropfen angesehen. Sie war eine unbeobachtbare Ansammlung von Gelatin-Molekülen, ihre inneren Abläufe unverstanden. Im 21. Jahrhundert hingegen enthüllt die Technik, dass obwohl die kleinsten Bakterien unglaublich winzig sind und weniger als 10-12 Gramm wiegen, die gesamte Zelle unglaublich integriert ist und jedes Teil als Teil eines Teams arbeitet.
Eine manchmal herangezogene Analogie vergleicht die Zelle mit einer Stadt. Zum Beispiel können die Arbeiter mit dem Protein verglichen werden, das Kraftwerk mit den Mitochondrien, die Straßen mit den Aktinfilamenten und Mikrotubuli, die Lastkraftwagen mit dem Kinesin und Dynein, die Fabriken mit den Ribosomen, die Bibliothek mit der Nukleinsäure, die Abfallverwertung mit den Lysosomen, die Polizei mit den Chaperonen und das Postamt mit dem Golgi-Apparat.
Mit weiter fortschreitender Technik öffnet die Wissenschaft kontinuierlich Black Boxes innerhalb bereits geöffneter, und umso mehr von ihnen aufgedeckt werden, desto mehr drängt die überragende Komplexizität des Gesamtsystems evolutionäre Theorien zur Zerreißgrenze.
Inhaltsverzeichnis
Zelltypen
Zellen werden in zwei grobe Kategorien eingeteilt, Prokaryonten oder Eukaryonten, die mehrere Charakteristika gemeinsam aufweisen. Alle vielzelligen Organismen bestehen aus eukaryontischen Zellen, die eine breite Palette verschiedener Aufgaben übernehmen und spezialisierte Gewebe formen. Prokaryontische Organismen sind einzellige Organismen (wie Bakterien).
Eukaryonten
- Hauptartikel: Eukaryont
Zu den Eukaryonten zählen Pilze, Tiere und Pflanzen, sowie einige einzellige Organismen (Protisten). Eukaryontische Zellen weisen ungefähr die zehnfache Größe einer prokaryontischen Zelle auf und können das bis zu tausendfach größere Volumen besitzen. Der vorwiegende und sehr wichtige Unterschied zwischen Prokaryonten und Eukaryonten besteht darin, dass eukaryontische Zellen Membran-begrenzte Kompartimente enthalten, in denen spezifische metabolische Aktivitäten stattfinden. Unter diesen ist der Nukleus am herausragendsten, der ein Membran-begrenztes Kompartiment darstellt, das die DNA der eukaryontischen Zelle beherbergt. Es ist dieser Nukleus, der dem Eukaryonten - wortwörtlich, wahrer Kern - seinen Namen gibt.
Eukaryontische Zellen enthalten auch andere spezialisierte Strukturen, genannt Organellen, die kleine Gebilde innerhalb von Zellen sind, die zweckbestimmte Funktionen leisten. Wie der Name impliziert, dürfen Organellen als kleine Organe aufgefasst werden. Es gibt ein Dutzend verschiedener Arten von Organellen, die gewöhnlich in eukaryontischen Zellen angetroffen werden können.[2]
Prokaryonten
- Hauptartikel: Prokaryont
Bakterien sind Prokaryonten, die sich von Eukaryonten dadurch unterscheiden, dass ihre DNA nicht in einem Nukleus organisiert ist. Prokaryonten weisen außerdem nur ein Chromosom auf, das zirkulär statt linear ist. Obwohl prokaryontische Zellen manchmal "einfache Zellen" genannt werden, vollbringen sie die meisten derselben metabolischen Prozesse wie die eukaryontischen Zellen. Viele dieser Reaktionen sind einfach nicht innerhalb von Organellen abgetrennt. Zum Beispiel vollziehen Prokaryonten wie Eukaryonten Photosynthese und Zellatmung, aber nur Eukaryonten weisen entsprechende Chloroplasten und Mitochondrien auf.
Prokaryonten sind einzellige Organismen, die keine vielzellige Formen ausbilden oder sich in solche differenzieren. Einige Bakterien wachsen als Filamente oder Zellkonzentrationen, aber jede Zelle in der Kolonie ist identisch und zur unabhängigen Einzelexistenz in der Lage. Die Zellen mögen benachbart liegen weil sie sich nach der Zellteilung nicht voneinander getrennt haben oder von einer gemeinsamen Hülle oder von den Zellen produziertem Schleim umgeben sind. Trotzdem besteht typischerweise keine Kontinuität oder Kommunikation zwischen den Zellen. Prokaryonten sind in der Lage, fast jeden Bereich auf der Erde zu bewohnen, vom tiefen Ozean, über die Kanten heißer Quellen bis zu praktisch jeder Oberfläche unserer Körper.[3]
Zelltypen
Jedes Individuum beginnt das Leben als einfache Zelle, zusammengefügt durch die Verbindung zwischen dem männlichen Spermium und der weiblichen Eizelle. Diese einzelne Zelle enthält den digitalen Code, der für die Ausbildung anderer Zellen nötig ist, die die vielen Funktionen des Körpers ausüben. Diese umfassen unsere Geschmacksknospen, Fettzellen, Hautzellen, Blutzellen und viele mehr. Insgesamt besteht der menschliche Körper aus 100 Billionen Zellen!
Drei grundlegende Zellkategorien bilden den Körper des Säugetiers: Keimzellen, somatische Zellen und Stammzellen. Jede der ungefähr 100.000.000.000.000 Zellen eines erwachsenen Menschen hat ihre eigene Kopie, oder Kopien, des Genom mit Ausnahme einiger Zelltypen, die in ihrer vollständig ausdifferenzierten Form keine Nuklei haben, so zum Beispiel rote Blutzellen. Der Großteil dieser Zellen ist diploid und weist zwei Kopien jedes Chromosoms auf. Diese Zellen werden somatische Zellen genannt. Zu dieser Zellkategorie gehören die meisten Zellen, die unseren Körper bilden, so zum Beispiel Haut- und Muskelzellen. Aus den Zellen der Keimzelllinie stammen die Gameten - Eizellen und Spermien -, die sich durch die Generationen hindurch ziehen. Stammzellen wiederum sind in der Lage, sich über unbestimmte Zeitperioden zu teilen und spezialisierte Zellen hervorzubringen.[4]
Zelluläre Strukturen
Alle Zellen sind von einer Membran umgeben, die aus einer Doppelschicht von Phospholipiden zusammengesetzt ist. Innerhalb dieser Plasmamembran befindet sich das Cytoplasma, das aus einer Flüssigkeit besteht, die Protoplasma genannt wird und innerhalb derer sich je nach Zelltyp ein oder mehrere Organellen befinden. Das Protoplasma setzt sich aus ungefähr 65% Wasser und ungefähr einer Milliarde gelöster Moleküle je Zelle zusammen. Das Wasser bietet eine günstige Umgebung für die Tausende von biochemischen Reaktionen, die innerhalb der Zelle stattfinden.
- Cytoplasma - Cytoplasma ist die gallertige Masse, die den größten Teil der Zelle ausmacht und manchmal Cytosol genannt wird. Es umgibt den Nukleus und nimmt die Organellen auf. Es beinhaltet gelöste Nährstoffe, unterstützt den Abbau von Abfallstoffen und transportiert Material in der Zelle mithilfe eines Prozesses, der Cytoplasmic Streaming genannt wird.[5]
- Cytoskelett - Das Cytoskelett ist eine wichtige, komplexe und dynamische Zellkomponente. Es dient zur Organisation und Aufrechterhaltung der zellulären Formgestalt, verankert Organellen an ihrem Ort, unterstützt die Endocytose, die Aufnahme extrazellulärer Materialien durch die Zelle und bewegt Zellabschnitte in Prozessen wie Wachstum und Zellmotilität. Eine Großzahl von Proteinen sind dem Cytoskelett zugehörig, die jeweils die Zellstruktur durch Führung, Bündelung und Ausrichtung von Filamenten steuern.
- Plasmamembran - Die Außengrenze der eukaryontischen Zelle wird Plasmamembran genannt. Diese Membran dient einer Zelle zur Trennung von und zum Schutz vor ihrem umgebenden Milieu und wird zum größten Teil aus einer Doppelschicht von Proteinen und Lipiden, fettartigen Molekülen, gebildet. In dieser Membran sind vielfältige andere Moleküle eingebettet, die als Kanäle und Pumpen dienen, die verschiedene Moleküle in die Zelle und aus ihr heraus befördern. Eine Art von Plasmamembran wird auch bei Prokaryonten gefunden, dort aber für gewöhnlich als Zellmembran bezeichnet.[6]
- Nukleinsäure - Es gibt zwei Arten von genetischem Material: Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA). Die meisten Organismen entspringen der DNA, einige Viren aber weisen RNA als ihr genetisches Material auf. Die biologische Information, die ein Organismus enthält, ist in seiner DNA- oder RNA-Sequenz kodiert. Prokaryontisches genetisches Material ist in einer einfachen, sich im Cytoplasma befindenden zirkulären Struktur organisiert. Eukaryontisches genetisches Material weist eine komplexere Organisationsform auf.[7]
Organelles
- Main Article: Organelle
- nucleus - holds genomic DNA in eukaryotes. The nucleus is the most conspicuous organelle found in a eukaryotic cell. It houses the cell's chromosomes and is the place where almost all DNA replication and RNA synthesis occur. The nucleus is spheroid in shape and separated from the cytoplasm by a membrane called the nuclear envelope. The nuclear envelope isolates and protects a cell's DNA from various molecules that could accidentally damage its structure or interfere with its processing. During processing, DNA is transcribed, or synthesized, into a special RNA, called mRNA. This mRNA is then transported out of the nucleus, where it is translated into a specific protein molecule. In prokaryotes, DNA processing takes place in the cytoplasm.[8]
- Mitochondria - performs cellular respiration in eukaryotes. Mitochondria are self-replicating organelles that occur in various numbers, shapes, and sizes in the cytoplasm of all eukaryotic cells. Mitochondria contain their own DNA that is separate and distinct from the nuclear genome of a cell. Mitochondria have two functionally distinct membrane systems separated by a space: the outer membrane, which surrounds the whole organelle; and the inner membrane, which is thrown into folds or shelves that project inward. These inward folds are called cristae. The number and shape of cristae in mitochondria differ, depending on the tissue and organism in which they are found, and serve to increase the surface area of the membrane.
- Chloroplast - convert light energy from the sun into ATP through a process called photosynthesis. Like mitochondria, they are surrounded by a double membrane with an intermembrane space. They also have their own DNA and are involved in energy metabolism; and both also have reticulations, or many foldings, filling their inner spaces.[9]
- Ribosome - translates mRNA into polypeptides in both prokaryotes and eukaryotes. The ribosome is a large complex composed of many molecules, including RNAs and proteins, and is responsible for processing the genetic instructions carried by an mRNA. The process of converting an mRNA's genetic code into the exact sequence of amino acids that make up a protein is called translation. Protein synthesis is extremely important to all cells, and therefore a large number of ribosomes—sometimes hundreds or even thousands—can be found throughout a cell. Ribosomes float freely in the cytoplasm or sometimes bind to another organelle called the endoplasmic reticulum. Ribosomes are composed of one large and one small subunit, each having a different function during protein synthesis.[10]
- Endoplasmic reticulum - a transport network for molecules targeted for certain modifications and specific destinations, as compared to molecules that will float freely in the cytoplasm. The ER has two forms: the rough ER and the smooth ER. The rough ER is labeled as such because it has ribosomes adhering to its outer surface, whereas the smooth ER does not. Translation of the mRNA for those proteins that will either stay in the ER or be exported (moved out of the cell) occurs at the ribosomes attached to the rough ER. The smooth ER serves as the recipient for those proteins synthesized in the rough ER.[11]
- Golgi apparatus - processes and packages various macromolecules into vesicles. Proteins to be exported are passed to the Golgi apparatus, sometimes called a Golgi body or Golgi complex, for further processing, packaging, and transport to a variety of other cellular locations.[12]
- Lysosome - performs cellular digestion. Lysosomes and peroxisomes are often referred to as the garbage disposal system of a cell. Both organelles are somewhat spherical, bound by a single membrane, and rich in digestive enzymes, naturally occurring proteins that speed up biochemical processes. For example, lysosomes can contain more than three dozen enzymes for degrading proteins, nucleic acids, and certain sugars called polysaccharides. All of these enzymes work best at a low pH, reducing the risk that these enzymes will digest their own cell should they somehow escape from the lysosome. Here we can see the importance behind compartmentalization of the eukaryotic cell. The cell could not house such destructive enzymes if they were not contained in a membrane-bound system.
- Vacuole - storage cavity.
- Cilia
- Flagellum
Gallery
Onion cells - 100X magnification
Scanning electron micrograph (SEM) of Cholera bacteria
SEM of Red blood cell, white blood cell, and platelet
SEM of Salmonella typhimurium bacteria invading cultured human cells
Bacteria with flagellum
Treponema pallidum bacteria - a spirochaete
References
- What is a Cell? by the National Center for Biotechnology Information.
External Links
Creationist links
- The Putative Evolution of the Animal Eukaryote Cell Ultrastructure by Jerry Bergman. CRSQ 35(4):221-231. March 1999.
