Die menschliche Zelle

Skriptum

Alle Zellen stellen dreidimensionales Gebilde dar, bestehen aus gleichen Grundbausteinen und sind prinzipiell ähnlich aufgebaut. In ihrer Funktion sind Zellen jedoch hoch spezialisiert. Unterschiede gibt es dabei in ihrer Form, Funktion und ihrem Inhalt also den Organellen. Die Zellorganellen sind folgende:

    • Zellkern
    • ER und Ribosomen
    • Golgi-Apparat
    • Mitochondrium
    • Lysosomen, Proteasomen und Peroxisomen
    • Zytoplasma
    • Zentriolen

Organellen mit 2 Membranen sind der Zellkern und die Mitochondrien.

Die Zellmembran von Eukaryoten besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht, die die Zelle nach außen hin abgrenzt. Die Bestandteile der Zellmembran lauten wie folgt: Phospholipide und Proteine. Die Phospholipide bestehen aus 2 unpolaren Kohlenwasserstoffketten und einer Phosphatgruppe. Die Kohlenwasserstoffketten sind dabei der Schwanz und die Phosphatgruppe der Kopfteil. Die Kohlenwasserstoffketten sind lipophil, während die Phosphatgruppe lipophob ist. Da die Zellmembran aus einer Doppelschicht Phospholipiden aufgebaut ist, sind die lipophilen Kohlenwasserstoffketten zueinander hingerichtet, während die hydrophilen beziehungsweise lipophoben Phosphatgruppen nach außen beziehungsweise nach innen zeigen. Der Grund für diese Ausrichtung ist, dass die Zelle sowohl von innen mit Wasser gefüllt als auch von außen von Wasser umgeben ist.

Die Gesamtheit des lebenden Inhalts einer Zelle nennt man Zytoplasma. Zur Differenzierung - das Zytosol ist die wässrige Lösung, in die die Zellorganellen quasi eingelegt sind. Das Zytoplasma beinhaltet daher das Zytosol, das Zytoskelett und die Zellorganellen. Im Zytoplasma wird darüber hinaus überschüssige Glukose als Glykogen gelagert.

Der Zellkern ist das wichtigste Organell der Zelle. Er beinhaltet das Erbgut beziehungsweise die DNA. Es gibt Zellen ohne Zellkern, wie zum Beispiel Thrombozyten oder Erythrozyten. Der Zellkern ist mit Flüssigkeit gefüllt (Karyoplasma) und innen mit der Kernlamina ausgekleidet. Außerdem ist die DNA in Form von Chromatin beziehungsweise Chromosomen vorliegend. An der Membran sind sogenannte Kernporen vorzufinden.

Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle. In ihnen wird Energie in Form von ATP produziert. Mitochondrien haben eine Doppelmembran, die einen Raum umschließt, den man Matrix

nennt. Zwischen innerer und äußerer Membran befindet sich der Intermembranraum. Die sogenannte Atmungskette findet an der inneren Membran des Mitochondriums statt. Das Mitochondrium verfügt über eine eigene mitochondriale DNA, die maternal vererbt wird.

Das endoplasmatische Retikulum ist aufgeteilt in das glatte und das raue endoplasmatische Retikulum. Das glatte endoplasmatisches Retikulum verfügt über keine Ribosomen, wohingegen das

raue endoplasmatische Retikulum Ribosomen hat. Die Aufgabe des ER ist die Proteinbiosynthese insbesondere die Translation. Die Aufgaben des ER lauten wie folgt:

  • glattes ER
    • Kompartimentierung der Zelle für Reaktionen
    • Lipidsynthese
    • Ort der Biotransformation
    • Calciumspeicher
    • Kohlenhydratspeicher
  • raues endoplasmatisches Retikulum
    • Kompartimentierung der Zelle für Reaktionen
    • Translation der Proteine aus mRNA
    • posttranslationale Modifikation

Der Golgi-Apparat ist das „Paketzentrum“ der Zelle. Er besteht aus Membranen, sogenannte Zisternen, welche man auch Dictyosomen nennt. Die dem rauen ER zugewandte Seite des Golgi-Apparates wird cis-Golgi-Netzwerk genannt, die vom rauen ER abgewandte Seite nennt man trans-Golgi-Netzwerk. Die Aufgaben des Golgi-Apparates lauten wie folgt:

  • Modifizierung transportierter Proteine
  • Glykosylierung
  • Markierung von Proteinen für den Transport in Lysosomen
  • Abspaltung von Peptidketten aus dem Protein
  • Sulfatierungen
  • Phosphorylierungen

Das Lysosom ist für die Verdauung beziehungsweise den Abbau von Makromolekülen zuständig. Es ist von einer Membran umgeben und beinhaltet saure Hydrolasen, wie zum Beispiel die saure Phosphatase, anhand derer abgestorbenes Zellmaterial beseitigt wird. Das Proteasom baut Proteine ab, indem es sie recycelt. Es ist aufgebaut als großer Proteinkomplex, welcher Ubiquitin beinhaltet. Peroxisomen sind Zellorganellen, die von einer Membran umgeben sind. Ihre Hauptaufgabe ist der Abbau von Wasserstoffperoxid, welchen sie über 2 Enzyme namens Peroxidase und Katalase bewerkstelligen.

Ribosomen sind Proteine aus einer speziellen Sorte RNA, der ribosomalen RNA. Eukaryotische Ribosomen bestehen aus 2 Untereinheiten, der 40 S und der 60 S Untereinheit. Beide zusammen bilden das 80 S Ribosom. Es gibt zytoplasmatische Ribosomen und Ribosomen des rER.

Zentriolen bestehen aus Mikrotubuli-Tripletten, haben also eine 9 * 3 Struktur, die einen Hohlzylinder bildet.

Im Rahmen der Zellteilung agieren die Zentriolen als sogenannter Spindelapparat oder Mitosespindel.

Als Zytoskelett bezeichnet man die Gesamtheit aller Fasern beziehungsweise Filamente, die die Zelle durchziehen und aus Proteinen aufgebaut sind. Die Aufgaben des Zytoskeletts sind folgende:

  • Stabilität und Mobilität der Zelle
  • intrazelluläre Transportvorgänge
  • Zellteilung

Die Bestandteile des Zytoskelettes sind:

  • Mikrotubuli
    • bestehen aus Tubulinen
    • Verankerung und Verbindung membrangebundener Zellorganellen
    • intrazelluläre Transportvorgänge (Schienensystem)
  • Intermediärfilamente
    • lange Polypeptidketten
    • Stabilität
    • verankert an Desmosomen
  • Aktinfilamente
    • globuläre Proteine
    • Mobilität (z. B. Phagozytose)

Kontakte zwischen Zellen werden als Zell-Zell-Kontakte oder Zell-Matrix-Kontakte bezeichnet. Es gibt 4 verschiedene Zell-Zell-Kontakte:

  • Haftkontakt (Zonula adherens)
  • Desmosom
  • Verschlusskontakt (Tight Junction)
  • Nexus (Gap Junction)

Die Zell-Matrix-Kontakte bezeichnet man auch als Hemi-Desmosomen. Sie verankern Zellen in der extrazellulären Matrix.

Kinozillen bestehen aus Mikrotubuli. Sie sind aufgebaut aus Doppelröhren, sogenannten Dubletten oder auch A- und B-Tubulus. Kinozillen sind aktiv beweglich. Man findet sie z. B. in den Atemwegen oder den Eierstöcken als Flimmerhärchen. Geißeln sind lange Kinozilien im Schwanzbereich von Spermien. Sie enthalten eine große Anzahl Mitochondrien.

Mikrovilli sind fingerförmige Membranausstülpungen von Epithelzellen. Ihre Aufgabe ist die Oberflächenvergrößerung.

Als Endozytose bezeichnet man das Einschleusen diverser Stoffe per Vesikelsystem in die Zelle.

Als Exozytose bezeichnet man das Hinausschleusen verschiedener Stoffe vom Zellinneren nach außen.

Test für Zellbiologie.

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