Für Gehörlose und Hörende: Hier gibt es ein Video des SWR zur Zelle mit Untertiteln.

Viel Spaß damit!


Die Zelle

Als kleinste Baueinheit des Körpers sind Zellen in allen Lebewesen sehr ähnlich aufgebaut. 

Wir wollen uns den allgemeinen Zellaufbau von Tieren, zu denen auch der Mensch gehört, und Pflanzen näher ansehen. Am Ende kannst Du mit einem Quiz Dein Wissen prüfen.

 


Tierische Zellen


Zelltypen im Menschen

menschliche Zelltypen; Quelle: https://www.flickr.com/photos/121935927@N06/13579205834
menschliche Zelltypen; Quelle: https://www.flickr.com/photos/121935927@N06/13579205834

Hier siehst Du einige Zelltypen, die Du in Deinem Körper hast. Sie sehen sie alle unterschiedlich aus. 

Warum ist das wohl so, was meinst Du?


Aufbau tierischer Zellen

In der Zelle befinden sich weitere kleine Teile, die jeweils unterschiedliche Aufgaben haben. Man nennt sie Zellorganellen, in Anlehnung an die Organe des Körpers, die ja auch verschiedene Aufgaben erfüllen und zusammen den Körper bilden. Fett geschrieben sind die Organellen, die Du auf jeden Fall können solltest.

Tierische Zelle | By MesserWoland and Szczepan1990 (Own work (Inkscape created)) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC BY-SA 2.5-2.0-1.0 (https://creativecommons.org/licens
Tierische Zelle | By MesserWoland and Szczepan1990 (Own work (Inkscape created)) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC BY-SA 2.5-2.0-1.0 (https://creativecommons.org/licens
  1. Kernkörperchen (Nucleolus)
  2. Zellkern (Nucleus)
  3. Ribosomen am ER
  4. Vesikel
  5. raues Endoplasmatisches Retikulum
  6. GOLGI-Apparat mit Dictyosomen
  7. Microtubuli
  8. glattes Endoplasmatisches Retikulum
  9. Mitochondrien
  10. Lysosom
  11. Zellplasma (Cytoplasma)
  12. Peroxisom
  13. Zentriol

Funktionen der Zellorganellen


Zellmembran

Zur Zellmembran gibt es einiges zu sagen. Auch diverse Prinzipien können an dieser Stelle erklärt werden. Deshalb ist hier der Text etwas umfangreicher als bei den meisten anderen Zellorganellen mit Ausnahme der Mitochondrien.

 

Die Zellmembran begrenzt die Zelle nach außen und schützt sie und alles, was sich darin befindet. Sie ist der TÜRSTEHER und bestimmt, welche Stoffe in die Zelle hinein und aus ihr heraus gelangen dürfen. Wenn zum Beispiel eine Zelle ein Zuckermolekül benötigt, lässt die Membran es hindurch, sobald es herangespült wird. Wenn nicht, muss es draußen bleiben.  


Aufbau der Zellmembran

Um ihre Schutzfunktion zu gewährleisten, musste die Natur eine Substanz suchen, die sich nicht einfach in Wasser auflöst - und hat diese Substanz in Form von Fetten gefunden. Zellmembranen bestehen also vor allem aus Fetten. Man nennt Fette auch Lipide. Und weil das Innenleben alle Zellmembranen gut geschützt werden muss, wurde gleich eine Doppelschicht angelegt. 

 

Die Schicht, aus der Zellmembranen bestehen, heißen DOPPELLIPIDSCHICHT.

 

In der Abbildung siehst Du den Aufbau einer solchen Schicht (hier wurde eine Zelle durchgeschnitten und ganz nah herangezoomt).

Zellmembran mit Rezeptoren | by Opossum58 at the German language Wikipedia [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons
Zellmembran mit Rezeptoren | by Opossum58 at the German language Wikipedia [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons

Auf den beiden Außenseiten der Schicht (also der Seite, die dem Zellinneren und der Zellumwelt zugewandt sind) siehst Du die wasserfreundlichen Köpfchen dieser Moleküle (in blau).

Wasserfreundlich heißt auch hydrophil oder polar.

Im Inneren haben diese Moleküle Strukturen, die wie kleine Beinchen aussehen. Das sind die wasserabweisenden Fettbestandteile. 

Wasserabweisend heißt auch hydrophob oder unpolar.


Woher weiß nun die Zellmembran, wer rein und raus darf?

Hier wirkt ein in der Natur sehr häufiges Prinzip, das Du auf jeden Fall gut kennen solltest, weil wir es in anderen Themen wiedertreffen werden.

 

Deshalb soll das hier - sehr vereinfacht, aber hoffentlich verständlich - erklärt werden.

Inmitten der Lipiddoppelschicht (oder Doppellipidschicht, das ist gleich) sitzen in jeder Zelle zusätzliche Strukturen, die für die Erkennung bestimmter Moleküle (Zucker, Salze, Hormone, Botenstoffe usw.) zuständig sind.  Diese Moleküle haben immer eine andere Form, ähnlich Schlüsseln. Schlüssel sehen auch sehr ähnlich aus (man erkennt sie sofort als Schlüssel, wenn man sie sieht), unterscheiden sich aber im Detail, sodass ich mit einem Schlüssel meine Wohnung aufschließen kann, aber nicht die Wohnung meines Nachbarn - oder? 

 

So ist es auch bei den vielen Molekülen, die in unserem Körper mit dem Blutstrom transportiert und so an die Zellen herangespült werden.  Auf der Zelle sitzen verschiedene Schlösser - je nach Zelltyp sind sie unterschiedlich. Passt nun eines der herangespülten Moleküle ganz genau in eines dieser Schlösser, öffnet sich das Schloss und das Molekül gelangt hinein. Andere Moleküle haben eine andere Form.

Wenn sie herangespült werden, es aber kein Schloss für sie gibt, schwimmen sie weiter und werden nicht in die Zelle hineingelassen. Auch ähnlich einem Wohnungsschloß funktioniert das sowohl von außen, wenn Moleküle in die Zelle hineinkommen, als auch von innen, wenn sie aus der Zelle herauskommen.

 

Dieses wichtige Prinzip heißt SCHLÜSSEL-SCHLOß-PRINZIP.

 

Der Komplex, der dabei gebildet wird, heißt REZEPTOR-SUBSTRAT-KOMPLEX.

Der Rezeptor ist in die Zellmembran eingebettet. Das Substrat ist sein passgenaues Gegenstück, das vor allem mit dem Blutstrom an den Rezeptor herangespült wird. Verbinden sich beide,  entsteht eben dieser Komplex.

 

Anmerkung:

Man findet es auch bei verschiedenen Enzymen. Enzyme sind sogenannte Biokatalysatoren, die zum Beispiel im Verdauungstrakt dabei helfen, die Nahrung in ihre Bestandteile zu zerlegen, sodass der Körper diese Bausteine für den Aufbau seiner Zellen und Gewebe nutzen kann. Oder sie sorgen dafür, dass Zucker aus den Pflanzen und der Sauerstoff aus der Luft, die wir atmen, in Energie umgewandelt werden.

Jedes Enzym passt exakt auf ein zu bearbeitendes Molekül. Dieses Gegenstück heißt auch hier Substrat.

Ein Enzym und sein Substrat passen in ihren Formen ebenfalls zusammen und folgen damit dem Schlüssel-Schloß-Prinzip. 


Hier sieht man ein Video zur Türsteherfunktion der Zellmembran mit Untertiteln.


Mitochondrien

Aufbau

Mitochondrien (kurz: Mitos) sehen aus wie kleinen Kidneybohnen. Wenn man sie aufschneidet, sieht man im Inneren eine weitere Membran, die sich durch das Zellorganell schlängelt. Auch das ist ein wichtiges biologisches Prinzip, das man überall in der Natur beobachten kann: Oberflächenvergrößerung durch Faltung. Im Mitochondrium laufen viele Tausend Reaktionen gleichzeitig nebeneinander ab, um den Energiebedarf einer Zelle stillen zu können. Dafür braucht es Platz. Die Reaktionen finden in der inneren Membran statt. Wenn sie nicht gefaltet wäre, würde der Platz nicht ausreichen. 

 

Hier kannst Du ein Mito als Zeichnung sehen und eins, wie es sich im Elektronenmikroskop zeigt.

Funktion

Sie sind die KRAFTWERKE der Zelle: Sie stellen Energie bereit in einem Vorgang, der ZELLATMUNG heißt. Wir atmen also, um Energie zu erzeugen.

 

Zellatmung

Dafür benötigen sie Glucose (Traubenzucker) aus der Nahrung und Sauerstoff aus der Luft. Beide werden während der Fotosynthese in Pflanzen gewonnen.

Aus diesen beiden Stoffen baut sie Moleküle, die ATP (Adenosintriphosphat) heißen und eine Art voll geladene Akkus sind.  Die vollen Akkus werden dann in die Zelle entlassen und können nun ihre Energie überall, wo es für die Reaktionen nötig ist, abgeben. Dabei entsteht ADP (Adenosindiphosphat) und es wird Energie aus der Abspaltung des 3. Phosphats frei, die für irgendeine Reaktion jetzt genutzt werden kann. ADP und freies Phosphat werden nun zurückgeleitet zum Mitochondrium und im nächsten Zellatmungszyklus wieder zu ATP verbunden.

 

Hier siehst Du ein Schema, wie es grob funktioniert. Es ist stark vereinfacht, reicht aber für unsere Zwecke aus.

 

ATP-Synthese zur Energiegewinnung | eigene Darstellung
ATP-Synthese zur Energiegewinnung | eigene Darstellung

Und natürlich gibt es auch dazu ein Video, sodass man das vielleicht etwas besser versteht (leider ohne Untertitel, aber gute Bilder).

Hier findest Du ein Video der Jungs von SimpleBiology zur Zellatmung (Untertitel einstellbar).


Pro Traubenzucker-Molekül werden dabei ca. 30 Moleküle ATP produziert.

 

Machen wir ein kleines Gedankenspiel, um uns die unglaublichen Dimensionen zu verdeutlichen:

 

In nur einem einzigen kleinen Stück Dextro-Energy (1 Täfelchen aus der Packung) sind 5g Traubenzucker enthalten.

In diesen 5 g gibt es ungefähr

17.000.000.000.000.000.000.000 Moleküle Traubenzucker.

 

Und daraus machen die Mitochondrien mehr als

50.000.000.000.000.000.000.000 Moleküle ATP

 

- das sind verdammt viele voll geladene Akkus für sehr viele Reaktionen, die jeden Tag in Deinem Körper ablaufen, jede Sekunde, genau jetzt!


Endoplasmatisches Retikulum

Aufbau

Diese Zellorganelle zieht sich durch die gesamte Zelle und ist nah am Zellkern. Es besteht aus einem Membransystem. Übersetzt bedeutet das Wort:

Endo = innen

plasmatisch = im Plasma befindlich

Retikulum = Netz

Das ER (so lautet die Abkürzung) gibt es in der rauen und glatten Form. Bei der rauen Form direkt am Zellkern sitzen dem ER weitere Zellorganellen, die Ribosomen auf. Sie stellen Proteine her, die dann vom ER geprüft und modifiziert (=verfeinert) werden. Die glatte Form hat keine Ribosomen.

Funktion

Das raue ER prüft und modifiziert Proteine, baut die Zellkernmembran nach einer Zellteilung auf und ist an der Signalübertragung in einer Zelle beteiligt.

Das glatte ER spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel und der Entgiftung der Zelle. 

 

Das ER dient als AUTOBAHN der Zelle, indem es die Transportvorgänge zusammen mit dem GOLGI-Apparat reguliert.


GOLGI-Apparat

Aufbau

Der GOLGI-Apparat besteht aus vielen Lagen von Membranen, die Dictyosomen genannt werden. Sie können sich als Bläschen (= Vesikel) formieren und Substanzen umhüllen.

Funktion

Der GOLGI-Apparat ist die VERPACKUNGSSTATION der Zelle. Zusammen mit dem Endoplasmatischen Retikulum können sie die Eiweiße, die von den Ribosomen hergestellt werden, verändern, verfeinern und anpassen, sie umschließen und transportieren.


Lysosomen

Aufbau

Sie sind kleine Membran-Vesikel, die im Inneren sauer sind und Verdauungsenzyme enthalten.

Funktion

Ihre Aufgaben sind:

  1. die Aufnahme von Giftstoffen, wie Nikotin oder Alkohol, um die Zelle zu schützen
  2. die Zerkleinerung von Abfallstoffen und Rückgabe der Einzelteile an die Zelle, um neue Stoffe damit aufzubauen
  3. der Abbau von zellfremden bakteriellen und viralen Krankheitserregern.

Sie sind die Müll- und Recyclingstation der Zelle.


Pflanzliche Zellen


Aufbau pflanzlicher Zellen

Pflanzliche Zelle | By Translation by Muellercrtp [Public domain], via Wikimedia Commons
Pflanzliche Zelle | By Translation by Muellercrtp [Public domain], via Wikimedia Commons

Wenn Du genau hinsiehst, wirst Du merken, dass im Großen und Ganzen die Pflanzenzelle alle Bestandteile einer tierischen Zelle hat und 3 Zellorganellen mehr. Diese wollen wir uns kurz näher ansehen.


Zellwand

Pflanzliche Zellen haben eine Zellmembran UND eine Zellwand. Sie besteht vor allem aus Zellulose und hat kleine Durchbrüche/Löcher, die man Tüpfel nennt. Durch diese Tüpfel können Stoffe in die Zelle hinein und aus ihr heraus gelangen. Das ist wichtig, denn die Zellwand ist ein stoffundurchlässiger Stützapparat, das Skelett der Zelle.


Vakuole

Sie dient als Zwischenspeicher, Giftstoffspeicher in giftigen Pflanzen und Mülleimer. Alles, was die Pflanzenzelle gerade oder überhaupt nicht mehr braucht, wird dort eingelagert.


Chloroplasten

Sie sind grün, weil sie den grünen Blattfarbstoff, das Chlorophyll enthalten. 

In den Chloroplasten läuft die Photosynthese ab, bei der die Zelle unter Lichteinfall der Sonne aus Kohlendioxid und Wasser Traubenzuckermoleküle (Glucose-Moleküle) baut. Sauerstoff ist ein Abbauprodukt der Photosynthese und wird an die Luft abgegeben. 

Die Pflanze "atmet" also am Tag Kohlendioxid ein und Sauerstoff aus - wir machen das genau umgekehrt! Nachts, wenn kein Licht da ist, macht sie es wie wir. 


Rätsel

Hier ist ein Kreuzworträtsel zur Zelle als Online-Version oder zum Ausdrucken.

Download
Kreuzworträtsel zur Zelle zum Ausdrucken
zelle Kreuzwortsraetsel.png
Portable Network Grafik Format 110.3 KB

Hier findest Du ein Quiz zur Überprüfung Deines Wissens zur Zelle. 

Und dieses Quiz ist nicht von mir. Aber ist auch zur Zelle.

Prüfe Dein Wissen zur Zellatmung und fülle die Lücken aus. Wenn Du fertig bist, drückst Du unten rechts auf den Button mit dem Häkchen.


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