Was machen alle Teile einer Zelle?

Inhalt

• Teile einer Zelle
• Die Zellmembran
• Das Zytoplasma
• Der Kern
• Mitochondrien
• Chloroplasten
• Ribosomen
• Golgi-Körper und andere Organellen

Zellen sind die Grundbausteine ​​des Lebens. Weniger poetisch sind sie die kleinsten Einheiten von Lebewesen, die alle grundlegenden Eigenschaften, die mit dem Leben selbst verbunden sind (z. B. Proteinsynthese, Kraftstoffverbrauch und genetisches Material), beibehalten. Daher müssen Zellen trotz ihrer geringen Größe eine Vielzahl von Funktionen erfüllen, die sowohl koordiniert als auch unabhängig sind. Dies bedeutet wiederum, dass sie eine Vielzahl unterschiedlicher physikalischer Teile enthalten müssen.

Die meisten prokaryotischen Organismen bestehen nur aus einer einzigen Zelle, während die Körper von Eukaryoten wie Sie Billionen enthalten. Eukaryontische Zellen enthalten spezialisierte Strukturen, die Organellen genannt werden und eine Membran ähnlich der, die die gesamte Zelle umgibt, enthalten. Diese Organellen sind die Bodentruppen der Zellen, die ständig dafür sorgen, dass alle momentanen Anforderungen der Zellen erfüllt werden.

Teile einer Zelle

Alle Zellen enthalten mindestens eine Zellmembran, genetisches Material und ein Cytoplasma, auch Cytosol genannt. Dieses genetische Material ist Desoxyribonukleinsäure oder DNA. Bei Prokaryoten ist die DNA in einem Teil des Zytoplasmas geclustert, wird jedoch nicht von einer Membran umschlossen, da nur Eukaryoten einen Kern haben. Alle Zellen haben eine Zellmembran bestehend aus einer Phospholipiddoppelschicht; prokaryotische Zellen haben eine Zellwand direkt außerhalb der Zellmembran für zusätzliche Stabilität und Schutz. Auch die Zellen von Pflanzen, die neben Pilzen und Tieren Eukaryoten sind, weisen Zellwände auf.

Alle Zellen haben auch Ribosomen. Bei Prokaryoten schweben diese frei im Zytoplasma; bei Eukaryoten sind sie typischerweise an das endoplasmatische Retikulum gebunden. Ribosomen werden häufig als Organellentyp klassifiziert, in einigen Schemata werden sie jedoch nicht als solche eingestuft, da ihnen eine Membran fehlt. Wenn Ribosomenorganellen nicht markiert werden, ist das Schema "Nur Eukaryoten haben Organellen" konsistent. Zu diesen eukaryotischen Organellen gehören neben dem endoplasmatischen Retikulum Mitochondrien (oder in Pflanzen Chloroplasten), Golgi-Körper, Lysosomen, Vakuolen und das Zytoskelett.

Die Zellmembran

Die Zellmembran, auch Plasmamembran genannt, ist eine physikalische Grenze zwischen der inneren Umgebung der Zellen und der Außenwelt. Verwechseln Sie diese grundsätzliche Einschätzung jedoch nicht mit dem Hinweis, dass die Zellmembranen lediglich eine Schutzfunktion haben oder dass es sich bei der Membran lediglich um eine willkürliche Eigenschaftslinie handelt. Dieses Merkmal aller Zellen, sowohl der prokaryotischen als auch der eukaryotischen, ist das Produkt einer Evolution von wenigen Milliarden Jahren und in der Tat ein multifunktionales, dynamisches Wunder, das wohl eher wie eine Einheit mit echter Intelligenz als nur als Barriere funktioniert.

Die Zellmembran besteht bekanntermaßen aus einer Phospholipiddoppelschicht, was bedeutet, dass sie aus zwei identischen Schichten besteht, die aus Phospholipidmolekülen (oder genauer gesagt Phosphoglycerolipiden) bestehen. Jede einzelne Schicht ist asymmetrisch und besteht aus einzelnen Molekülen, die in gewisser Weise mit Tintenfischen oder mit Luftballons mit einigen Quasten verwandt sind. Die "Köpfe" sind die Phosphatanteile, die ein elektrochemisches Nettoladungsungleichgewicht aufweisen und daher als polar angesehen werden. Da Wasser auch polar ist und Moleküle mit ähnlichen elektrochemischen Eigenschaften zur Aggregation neigen, wird dieser Teil des Phospholipids als hydrophil angesehen. Die "Schwänze" sind Lipide, insbesondere ein Paar Fettsäuren. Im Gegensatz zu Phosphaten sind diese ungeladen und somit hydrophob. Das Phosphat ist an einer Seite eines Glycerinrests mit drei Kohlenstoffatomen in der Mitte des Moleküls gebunden, und die beiden Fettsäuren sind an die andere Seite gebunden.

Da sich die hydrophoben Lipidschwänze in Lösung spontan verbinden, ist die Doppelschicht so aufgebaut, dass die beiden Phosphatschichten nach außen und zum Zellinneren weisen, während sich die beiden Lipidschichten auf der Innenseite der Doppelschicht vermischen. Dies bedeutet, dass die Doppelmembranen wie die beiden Körperseiten spiegelbildlich ausgerichtet sind.

Die Membran verhindert nicht nur, dass Schadstoffe in den Innenraum gelangen. Es ist selektiv durchlässig und lässt lebenswichtige Substanzen in andere wie den Türsteher in einem trendigen Nachtclub eindringen, schließt sie jedoch aus. Es ermöglicht auch selektiv das Auswerfen von Abfallprodukten. Einige in die Membran eingebettete Proteine ​​wirken als Ionenpumpen, um das Gleichgewicht (chemisches Gleichgewicht) in der Zelle aufrechtzuerhalten.

Das Zytoplasma

Das Zellzytoplasma, alternativ Cytosol genannt, repräsentiert den Eintopf, in dem die verschiedenen Bestandteile der Zelle "schwimmen". Alle prokaryontischen und eukaryontischen Zellen haben ein Zytoplasma, ohne das die Zelle nicht mehr strukturelle Integrität haben könnte als ein leerer Ballon.

Wenn Sie jemals ein Gelatinedessert mit eingebetteten Fruchtstücken gesehen haben, können Sie sich die Gelatine selbst als Zytoplasma, die Frucht als Organellen und die Schale, die die Gelatine als Zellmembran oder Zellwand enthält, vorstellen. Die Konsistenz des Zytoplasmas ist wässrig und wird auch als Matrix bezeichnet. Unabhängig vom jeweiligen Zelltyp enthält das Zytoplasma eine weitaus höhere Dichte an Proteinen und molekularen "Maschinerie" als das Meerwasser oder jede nicht lebende Umgebung. Dies ist ein Beweis für die Aufgabe der Zellmembran bei der Aufrechterhaltung der Homöostase (ein anderes Wort für "Gleichgewicht", wie es auf Lebewesen angewendet wird) in Zellen.

Der Kern

In Prokaryoten befindet sich das genetische Material der Zellen, die DNA, mit der sie den Rest der Zelle reproduzieren und steuern, um Proteinprodukte für den lebenden Organismus herzustellen, im Zytoplasma. In Eukaryoten ist es in einer Struktur eingeschlossen, die als Kern bezeichnet wird.

Der Kern ist vom Zytoplasma durch eine Kernhülle abgegrenzt, die der Plasmamembran der Zellen physikalisch ähnlich ist. Die Kernhülle enthält Kernporen, die den Ein- und Austritt bestimmter Moleküle ermöglichen. Diese Organelle ist mit bis zu 10 Prozent des Zellvolumens die größte in jeder Zelle und kann mit jedem Mikroskop, das stark genug ist, um die Zellen selbst sichtbar zu machen, leicht erkannt werden. Wissenschaftler wissen seit den 1830er Jahren von der Existenz des Kerns.

Im Kern befindet sich Chromatin, der Name für die Form, die die DNA annimmt, wenn sich die Zelle nicht auf die Teilung vorbereitet: gewickelt, aber nicht in Chromosomen getrennt, die mikroskopisch unterschiedlich erscheinen. Der Nucleolus ist der Teil des Nucleus, der rekombinante DNA (rDNA) enthält, die DNA, die der Synthese von ribosomaler RNA (rRNA) gewidmet ist. Schließlich ist das Nucleoplasma eine wässrige Substanz innerhalb der Kernhülle, die dem Cytoplasma in der eigentlichen Zelle entspricht.

Der Zellkern speichert nicht nur genetisches Material, sondern bestimmt auch, wann sich die Zelle teilt und vermehrt.

Mitochondrien

Mitochondrien kommen in tierischen Eukaryoten vor und stellen die "Kraftwerke" von Zellen dar, da in diesen länglichen Organellen die aerobe Atmung stattfindet. Die aerobe Atmung erzeugt 36 bis 38 Moleküle ATP oder Adenosintriphosphat (die Hauptenergiequelle der Zellen) für jedes Molekül Glucose (die ultimative Treibstoffwährung des Körpers), die er verbraucht. Die Glykolyse hingegen, die keinen Sauerstoff benötigt, erzeugt nur etwa ein Zehntel dieser Energie (4 ATP pro Glucosemolekül). Bakterien können allein mit Glykolyse auskommen, Eukaryoten jedoch nicht.

Die aerobe Atmung erfolgt in zwei Schritten an zwei verschiedenen Stellen innerhalb der Mitochondrien. Der erste Schritt ist der Krebs-Zyklus, eine Reihe von Reaktionen, die auf der mitochondrialen Matrix auftreten, die dem Nucleoplasma oder dem Cytoplasma an anderer Stelle ähnelt. Im Krebs-Zyklus - auch Zitronensäure-Zyklus oder Tricarbonsäure-Zyklus genannt - gelangen zwei Moleküle Pyruvat, ein durch Glykolyse hergestelltes Molekül mit drei Kohlenstoffatomen, für jedes verbrauchte Molekül Glucose mit sechs Kohlenstoffatomen in die Matrix. Dort durchläuft das Pyruvat einen Reaktionszyklus, der Material für weitere Krebszyklen und, was noch wichtiger ist, hochenergetische Elektronenträger für den nächsten Schritt des aeroben Stoffwechsels, die Elektronentransportkette, erzeugt. Diese Reaktionen finden an der Mitochondrienmembran statt und sind die Mittel, mit denen die ATP-Moleküle während der aeroben Atmung freigesetzt werden.

Chloroplasten

Tiere, Pflanzen und Pilze sind die wichtigsten Eukaryoten, die derzeit auf der Erde leben. Während Tiere Glukose und Sauerstoff nutzen, um Kraftstoff, Wasser und Kohlendioxid zu erzeugen, nutzen Pflanzen Wasser, Kohlendioxid und Sonnenenergie, um Sauerstoff und Glukose herzustellen. Wenn diese Anordnung nicht wie ein Zufall aussieht, ist es nicht; Die verfahrenstechnischen Anlagen, die für ihren Stoffwechselbedarf eingesetzt werden, werden als Photosynthese bezeichnet und es handelt sich im Wesentlichen um einen aeroben Atmungslauf, der genau in die entgegengesetzte Richtung verläuft.

Da Pflanzenzellen Glukose-Nebenprodukte nicht mit Sauerstoff abbauen, haben oder benötigen sie keine Mitochondrien. Pflanzen besitzen stattdessen Chloroplasten, die Lichtenergie in chemische Energie umwandeln. Jede Pflanzenzelle hat irgendwo zwischen 15 oder 20 und etwa 100 Chloroplasten, von denen angenommen wird, dass sie wie Mitochondrien in tierischen Zellen in den Tagen vor der Entwicklung von Eukaryoten als freistehende Bakterien existierten, nachdem diese offenbar diese kleineren Organismen verschlungen und diese Bakterien metabolisch eingebaut hatten Maschinen in ihre eigenen.

Ribosomen

Wenn Mitochondrien die Kraftwerke von Zellen sind, sind Ribosomen die Fabriken. Ribosomen sind nicht an Membranen gebunden und daher technisch gesehen keine Organellen, werden jedoch aus Bequemlichkeitsgründen häufig mit echten Organellen gruppiert.

Ribosomen sind im Zytoplasma von Prokaryoten und Eukaryoten zu finden, an letzteren sind sie jedoch häufig an das endoplasmatische Retikulum gebunden. Sie bestehen zu etwa 60 Prozent aus Protein und zu etwa 40 Prozent aus rRNA. rRNA ist wie DNA, Messenger-RNA (mRNA) und Transfer-RNA (tRNA) eine Nukleinsäure.

Ribosomen existieren aus einem einfachen Grund: um Proteine ​​herzustellen. Sie tun dies über den Prozess der Translation, dh die Umwandlung von in rRNA codierten genetischen Anweisungen über DNA in Proteinprodukte. Ribosomen setzen Proteine ​​aus den 20 Arten von Aminosäuren im Körper zusammen, von denen jede von einer bestimmten Art von tRNA zum Ribosom transportiert wird. Die Reihenfolge, in der diese Aminosäuren hinzugefügt werden, wird durch die mRNA festgelegt, von der jede die Informationen enthält, die von einem einzelnen DNA-Gen stammen - dh einer DNA-Länge, die als Blau für ein einzelnes Proteinprodukt dient, sei es ein Enzym , ein Hormon oder ein Augenpigment.

Die Translation wird als dritter und letzter Teil des sogenannten zentralen Dogmas der Biologie im kleinen Maßstab betrachtet: DNA macht mRNA und mRNA macht oder trägt zumindest Anweisungen für Proteine. Im großen Schema ist das Ribosom der einzige Teil der Zelle, der gleichzeitig auf alle drei Standardtypen von RNA (mRNA, rRNA und tRNA) angewiesen ist, um zu funktionieren.

Golgi-Körper und andere Organellen

Die meisten der verbleibenden Organellen sind Vesikel oder biologische "Säcke". Die Golgi-Körper, die bei mikroskopischer Untersuchung eine charakteristische "Pancake-Stack" -Anordnung aufweisen, enthalten neu synthetisierte Proteine; Die Golgi-Körper setzen diese in kleinen Vesikeln frei, indem sie diese abklemmen. An diesem Punkt haben diese kleinen Körper ihre eigene geschlossene Membran. Die meisten dieser kleinen Vesikel landen im endoplasmatischen Retikulum, das für die gesamte Zelle wie ein Autobahn- oder Eisenbahnsystem wirkt. Einige Arten von Endoplasma haben viele Ribosomen, die ihnen unter dem Mikroskop ein "raues" Aussehen verleihen. dementsprechend werden diese Organellen als raues endoplasmatisches Retikulum oder RER bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird ribosomenfreies endoplasmatisches Retikulum als glattes endoplasmatisches Retikulum oder SER bezeichnet.

Zellen enthalten auch Lysosomen, Vesikel, die starke Enzyme enthalten, die Abfall oder unerwünschte Besucher abbauen. Dies ist wie die zellulare Antwort einer Aufräumcrew.