Zell (Biologie)

Een eukaryootschen Eenzeller: *Paramecium aurelia*

En Zell(e) (vun lat. cellula lüttje Kamer, Zelle, ooldgr. κύτος kytos Zelle) is de lüttjeste Eenheit, de mank de Organismen leven deit. Dat gifft „Eenzellers“ un „Mehrzellers“. Wenn dat Leevwesen ut en ganzen Barg Zellen besteiht („Veelzellers“), könnt de Zellen tohopenknütt ween to gröttere Eenheiten. De weert denn Geweev nömmt. Dat minschliche Lief besteiht ut een poor hunnert verscheden Typen vun Zellen un Geweev. In’n Loop vun de Evolutschoon hefft de Zellen vun Veelzellers de Mööglichkeit verlaren un könnt nich mehr alleen for sik un sülvstännig leven. Se hefft sik up Geweeve spezialiseert un deelt sik de Arbeit up. Bi Eenzellers sütt dat anners ut. De Wetenschop un Lehr vun de Leevwesen ehre Zellen warrt Zellbiologie nömmt.

Grundlagen

Elke Zell is en egen System, dat afgrenzt is vun annere un sik sülms unnerholen kann. Se kann Nehrstoffe upnehmen un de Energie, de dor in steken deit, dör Stoffwessel for sik sülms bruken. Nee Zellen kaamt tostanne dör Zelldeelen. In de Zellen steekt Informatschonen for allens, wat se unnernehmen doot un wie dat aflopen mutt. Zellen kriegt Saken tostanne, de as Kennteken vun dat Leven ankeken weert. Man dör de Spezialiseeren in Veelzellers weert düsse Kennteken nich bi all Zellen funnen:

Vermehren dör Zelldeelen
Stoff- un Energiewessel (Upnehmen vun Nehrstoffe, Afboo vun Zellstrukturen oder Energieumsatz)
Zellen reageert, wenn se targt weert (targen vun buten de Zellen oder vun binnen, Temperatur, Freten, Feende, de jem freten wüllt usw.)
Se könnt sik unner Umstänne rögen (unner annern dör Pietschensteerter). Ok in de Zellen röögt sik Proteine un Vesikels.
Se könnt wassen un sik entwickeln.
Se könnt dootmaakt weern (Nekrose).

Mit de Evolutschoon hefft sik twee Gruppen vun Leevwesen rutbillt, de sik bannig verschelen doot dör de Struktur vun ehre Zellen: Dat een sünd de Prokaryoten. Se bestaht ut eenfache Zellen sunner Zellkarn. Dat annere sünd de Eukaryoten, de ut Zellen bestaht, de man wat kumplexer tohopenboot sünd un en Zellkarn hefft. Prokaryoten un ok Eukaryoten gifft dat as Eenzellers un as Mehrzellers. Bi de Mehrzellers sluut sik Zellen tohopen un wuppt denn sunnerliche Upgaven. Meist deelt se sik dor de Arbeit bi un könnt alleen faken nich mehr leven.

Bi de Grötte verscheelt sik Zellen bannig. Normolerwiese hefft se en Döörmeter vun 1 bit 30 Mikrometer, man de Eizell vun en Vagel Struuß warrt mehr as 7 Zentimeter groot. Ok bi de Minschen is de Eizell mit 110 bit 140 Mikrometer de gröttste Zell, un de eenzigste, de een mit’n bloten Oge sehn kann.

De Zell bi de Prokaryoten

Zell vun en Prokaryoten (Bakterium, schemaatsch dorstellt

De Prokaryoten (Bakterien un Archaeen) ehre Zellen weert ok Procyten oder Protocyten nömmt. Se hefft keen echten Zellkarn, as de Zellen vun de Eukaryoten un sünd alltohopen eenfacher upboot. Allgemeen kann seggt weern, datt se sik so vun de Eukaryoten ehre Zellen verscheelt:

Bi de Procyten is dat roorer, datt se enkelte Unnerdeele billen doot
De DNA mit dat geneetsche Materiol liggt free in dat Zellplasma. Bovento is dat nich dör Histone (sunnerliche Proteine) tosamenknütt‘ un also nich in en echten Chromosom tohopenfaat. Se is in’e Reege brocht in dat so nömmte Nucleoid, wat man lüttsch is.
Dat ganze Genom besteiht meist bloß ut en enkelt DNA-Molekül. Dat warrt „Bakterienchromosom“ nömmt. Faken is düt DNA-Molekül in sik afslaten.
De Zellhüllen sünd faken kumplex tohopensett, to’n Deel bestaht se sogor ut twee Membrans.
De Ribosomen sünd jummers lüttjer (Sedimentatschoonskoeffizient 70 S) as in de Eukaryoten ehre Zellen (80 S).

Prokaryoten verscheelt sik bannig, wat dat Utsehn un de Umwelt angeiht. Dat gifft wecke, de könnt unner extreme Umstänne leven (Temperatur bit over 100 °C; in en Umwelt, wo dat keen fre’en Suerstoff gifft; suer Milieu (pH-Weert 1-4); hogen Druck (1000 bar). Veel Prokaryoten leevt as Parasiten, in en Symbiose oder se nehrt sik vun dood Materiol. En Reeg vun jem maakt krank. Faken sitt dor Plasmide in.

De Eukaryoten ehre Zellen

De Eukaryoten ehre Zellen weert ok Eucyten nömmt. Se verscheelt sik vun de Prokaryoten ehre Zellen sunnerlich dör den Zellkarn mit en Karnhüll um de DNA umto, de tohopenbunnen is in Chromosomen. De Eukaryoten ehre Zellen sünd veel mehr spezialiseert, as Zellen vun Prokaryoten. Dat liggt dor an, datt se unbannig veel verscheden Upgaven to wuppen hefft. De middelste Zellmass vun Eucyten liggt bi 2,5 Nanogramm. In de Längde verscheelt se sik bannig: dat geiht vun en poor Mikrometer bit hen to en poor Zentimeter bi Zellen vun Muskelfasern.

En Sunnerrull mank de Eucyten speelt de Nervenzellen (Neuronen). De langt vun dat Ruggenmark bit hen in de ütersten Liddmaten.

Wie sik de Zellen bi Deerter, Planten un Swämme verscheelt

Zellen vun Deerter, Planten un Swämme höört all to de eukaryootschen Zellen, man se verscheelt sik doch in’e Struktur. De sunnerlichen Unnerscheede sünd hier tohopenfaat:

Bestanddeel	Plantenzellen	Zellen bi Deerter	Zellen bi Swämme
Zellwand, wichtigste Deele	gifft dat jummers, mit Zellulose, in Weekholt ok veel Glucomannan, faken as Galactoglucomannan	Jummers sunner Zellwand	gifft dat regelmatig, mit Chitin (Zellwänne könnt avers twuschen Zellen wegfallen)
Plastiden	gifft dat jummers, meist as (gröne) Chloroplasten	gifft dat nie nich	Plastiden gifft dat, man keen Chloroplasten
Vakuolen	gifft dat jummers (Membran umto: Tonoplast)	gifft dat mehrstendeels nich (man charakteristisch for Adipozyten)	gifft dat jummers^[1]
energieriek Kohlenhydrat-Spiekermolekül	Starkde	Glykogen	Glykogen^[2]
Twuschenruum twuschen de Zellen in Geweven	Middellamelle mit Kontaktarreal (Zellgöter), keen Kollagen	Extrazelluläre Matrix, jummers mit Kollagen	keen Kollagen
Zelldeelen (normolerwiese warrt de Zellmembran afsnört, Knuppen kann ok vorkamen)	achternah warrt de Zellwand twuschen de Dochterzellen tostannen brocht
Wie weert Stoffe mit de Naberzellen uttuuscht	to’n Deel over Plasmodesmen, de vun Zelldeelens herkaamt	over Desmosomen oder Gap Junctions, de na Afsluss vun de Zelldeelen nee tostanne brocht wurrn sünd	Gap Junctions oder wat in de Aart
Lysosomen	kann dat geven, mutt avers nich	gifft dat, faken as lyytsche Vakuole
Zellkarn in de Interphase	gifft dat jummers for sik	gifft dat meist (fehlt u. a. in de Minschen ehre Erythrozyten)	gifft dat meist, in Plasmodien oder Synzytien kann dat angahn, datt he nich to finnen is oder datt he mehrfack to finnen is (wenn sik en Reeg vun Naberzellen tohopenslaten hefft, sunner Zellwänne oder Membrans dor twuschen)

Egenaarden vun Plantenzellen

De Zellwand gifft de Zellen un dor dat ganze Lief vun de Planten mit en mehr oder minner faste Form. Se lett Water, uplöste Nehrstoffe un Gase dör. Bestahn deit se sunnerlich ut Zellulose. Wenn bi sunnerlich dicke Zellwänne liekers Stoffee transporteert weern mütt, gifft dat dor Zellgöter. Dat sünd Göter in de Zellwand, wo de Naberzellen bloß man dör en dünne Membran scheedt sünd un dör düssen Kuntakt de Stoffe man eenfack uttuuscht weern könnt.
In de Chloroplasten gifft dat en kumplex System, um de Energie vun dat Licht for de Photosynthese to bruken. Dor höört unner annern de gröne Farvstoff Chlorophyll mit to. Lichtenergie warrt infungen (afsorbeert) un as Druvenzucker (Glukose) in cheemsche Energie umwannelt. Spiekert weern kann düsse Energie denn as Starkde.
De Vakuolen sind Rüme in dat Zellplasma. Se sünd mit Zellssapp füllt. In düssen Ssapp könnt Farvstoffe (as Flavone), Giftstoffe (as Coffein) Duftstoffe oder noch anners wat in ween.
De Tonoplast is en Membran un grenzt de Vakuole af gegen dat Plasma. Se lett bloß ganz bestimmte Stoffe dör.

De Zellen ehre Struktur

All Zellen hefft en Zellmembran. Dor speelt dat keen Rull bi, ob sik dat um Prokaryoten hannelt oder um Eukaryoten. Dör de Membran is de Zell afgrenzt vun dat Umto. Se öövt Kuntroll ut over dat, wat in de Zellen upnahmen un wat rutbrocht warrt. Up jede Siet vun de Membran gifft dat Ionen (dat sünd Atome oder Moleküle, de elektostaatsch upladen sünd). Se finnt sik up beide Sieten vun de Membran in unnerscheedliche Kunzentratschoon. So könnt dor cheemsche Perzesse aflopen. Vun de Zellmembran is dat Zellplasma (Zytoplasma) inslaten. All Zellen, de sik delen könnt <!—nich ALL Zellen hefft DNA, dat fehlt unner annern bi de Erythrozythen vun Minschen--> dreegt DNA in sik. In de DNA is de Arvinformatschoon in spiekert. Bovento sitt in de Zellen Proteine in. Se weert bruukt, wenn se as Enzyme in de Zellen Katalyse bedrievt oder Strukturen upboot. Butendem gifft dat in de Zellen RNA. De is nödig to’n Herstellen vun de Proteine.

Achternah weert de wichtigsten Deele vun de Zellen kort upföhrt un beschreven:

Zellmembran – de Hüllen, de schuult

Um elke Zellen is en Zellmembran umto. Se scheedt de Zellen vun allens, wat buten is un schuult ehr ok. Se besteiht sunnerlich ut en Dubbellipidschicht un allerhand Proteine. De maakt dat mööglich, Ione un Moleküle twuschen de Zellen un dat Umto ut to tuuschen. Se is 4 bit 5 Nannometer dick.

Zellskelett – de Zellen ehr Gerüst

Dat Zellskelett (Zytoskelett) is en wichtigen un kumplexen Deel vun de Zellen. Ofschoonst sik de Naam anners anhöört, is dat dor tostännig for, datt de Zellen un ehre ütere Form just so leifig, as ok stebig sünd, datt se sik rögen kann un datt sik in de Zellen wat röögt. En wichtige Rull speelt dat, wenn sik de Zellen delen deit. Tolest spöört dat Zellskelett, wenn de Zellen vun buten her targt warrt un gifft dat na dat Zellbinnerst wieter. Dat Zellskelett besteiht ut Proteine. Se sorteert sik in dree grote Afdeelen, dat sünd de Mikrofasern, de Mikrotubuli un de Intermediärfasern.

Datt düsse dree Elemente vun dat Zellskelett as Grundlaag in jede Zellen to finnen sünd, is de 1960er Johre rutfunnen wurrn, as dat mit den Insatz vun Elektronenmikroskope un en nee Aart vun Fixeern (Gluturaldehydfixeern) un Detektschoon (Aktindekoratschoon dör Myosinkoppgruppen) mööglich weer. Sunnerlich Sabatini un Ishekawa hefft de Kennis dör ehre Arbeiden bannig voranbrocht.^[3]^[4]

Das geneetsche Material

Dat gifft twee Aarden vun geneetschen Material in de Zellen: de Desoxyribonukleinsüern (engelsch afkört: DNA, düütsch DNS) un de Ribonukleinsüern (RNA, düütsch RNS). Wenn Informatschonen over en lange Tied hen spiekert weern schöllt, denn bruukt de Organismen dor DNA for. De RNA warrt faken bruukt, wenn Informatschonen wietergeven weern schöllt (u. a. mRNA) un for Reaktschonen in de Aart vun Enzyme (u. a. rRNA). Bi Prokaryoten is de DNA eenfack un in sik afslaten (as „Zingel“). Dor warrt Bakterienchromosom to seggt, ofschoonst sik dat bannig verscheelt vun de Chromosomen in de Zellen vun Eukaryoten. In de ehre Zellen is de DNA verdeelt up allerhand Stäen: In’n Zellkarn un in de Mitochondern un Plastiden. Dat sünd Zellorganellen mit Dubbelmembran. In de Mitochondern un Plastiden is de DNA as „Zingel“ ansiedelt, just as bi de Prokaryoten. In’n Zellkarn is se tohopenslaten to so nömmte Chromosomen. De Chromosomen ehre Tahl verscheelt sik vun Aart to Aart. In de Minschen ehre Zellen finnt sik 46 Chromosomen.

Ribosomen – De Proteinfabriken

Ribosomen gifft dat in de Zellen vun Pro- un Eukaryoten. Se bestaht ut RNA un Proteine un sünd tostännig for de Produktschoon vun Proteine ut Aminosüern. De mRNA gifft Informatschonen over de Aart vun de Aminosüern un over de Reege, wie se to Kedenmolekülen tohopensett weern schöllt. Sunner de Proteinbiosynthese löppt in de Zellen gor nix. Vundeswegen gifft dat in elke Zellen allerhand Ribosomen, to’n Deel Hunnerte oder Dusende in man een Zellen. De Döörmeter liggt bi 18 bit 20 nm.

Zentriolen

Zentriolen sünd bi 170 × 500 Nanometer groot un hefft de Form vun en Zylinner. Se maakt mit bi dat Herstellen vun MTOC (Mikrotubuli-organizing centers). In düsse Centers warrt bi de Mitose de Spill-Apraat tostanne brocht, de de Chromosomen scheden deit. Man he hölpt ok bi de Organisatschoon un Stabiliseern vun de Zellen in de Interphase. Zentriolen gifft dat bi de meisten Zellen vun Deerter un in de Zellen vun neddere Planten, man nich bi de högern Planten (Angiospermen).

De Organellen

Bi Veelzellers sünd de Zellen tohopenfaat to Geweeve, de sunnerliche Upgaven overnehmen könnt. Faken sünd sockse Geweeven tosamenboot to Organe. So is bi den Minschen de Lungen tostännig for den Uttuusch vun Köhlendioxid un Suerstoff. Just so’n „Organe“ gifft dat nu, ganz lüttsch, ok in de Zellen. Vundeswegen weert se „Organellen“ nömmt, d. h. „lüttje Organe“. De finnt sik in jede Zellen bi de Eukaryoten. Bi Planten un Deerter verscheelt sik de Tahl un de Funktschoon vun de wecken Organellen to’n Deel.

Zellkarn –de Zellen ehre Stüerbrugge

De Zellkarn is bi de Eukaryoten de Stüerbrugge vun de Zellen. Dor sitt de DNA in Chromosomen in. Dat is de Mehrderheit vun de Gene, de en Zellen hett. Bi Söögdeerter hett he en Döörmeter vun bi 6 µm.

Mitochondern – de Kraftwarke

De Mitochondern höört to de Organellen to, de sik sülms vermehren doot. Se gifft dat bloß man in Zellen vun de Eukaryoten. Dor sitt se in unnerscheedliche Tahl in. Se hefft en egen Genom, man dor finnt sik nich all Gene in, de vun de Mitochondern bruukt warrt. De annern Gene sitt in de Chromosomen in den Zellkarn. Vundeswegen sünd de Mitochondern „semiautonom“ (half sülvstännig). Mitochondern weert faken „de Kraftwarke vun de Zellen“ nömmt. Se oxideert orgaansche Stoffe mit Suerstoff-Moleküe. Dor warrt Energie bi free un kann achternah spiekert weern in Form vun cheemsche Energie as ATP. Se hefft en Döörmeter vun bi 0,5 bit 1,5 µm un sünd bi 0,8 bit 4 µm lang.

Plastiden

Plastiden gifft dat bloß bi Eukaryoten, de Photosynthese bedrieven doot. Dat sünd Planten un Algen. Just, as de Mitochondern, hefft de Plastiden ehr egen Genom un vermehrt sik sülms. Se sünd also ok semiautonom. Dat gifft verscheden Plastiden un all stammt se af vun de so nömmten „Proplastiden“. Se könnt sik sülms ummuddeln in en annere Plastidenform. De Plastide, vun de an’n meisten snackt warrt, is de Chloroplast. He warrt bi de Photosynthese bruukt, um mit Licht orgaansche Stoffe to produzeern. En annern is de Amyloplast. He kann Starkde spiekern, de bi de Photosynthese herstellt warrt.

Binnenplasma-Nett un Golgi-Apraat

Düsse beiden Organellen bestaht ut holle Rüümte mit Membrans dor umto. Se sünd bi de meisten Eukaryoten to finnen. Se arbeit eng mit’nanner tosamen. Dör dat Binnenplasma-Nett (BN, wetenschopplich ok: Endoplasmaatsch Retikulum weert cheemsche Stoffe gau transporteert. Butendem snöört dat BN bi de Mitose de nee Karnmembran af. Ok for allerhand annere Upgaven speelt dat en Rull. De Proteine, de mit Hölp vun dat BN herstellt wurrn sünd, weert achternah vun’n Golgi-Apparaat „verdeelt“. In den Apparaat weert de Proteine dor eerst mol bi modifizeert, in’e Reege brocht un denn dorhen brocht, wo se hen hören doot. Proteine, de twei sünd, weert dor bi utsorteert un afboot.

Lysosome un Peroxisome – de Zellen ehre Organellen to’n Verdauen

Lysosome sünd luerlüttje Zellorganellen in Eukaryoten. Dor is en Zellmembran umto. In de Lysosome gifft dat hydrolyytsche Enzyme un Phosphatasen in. Ehre sunnerliche Upgave is dat, Frömdstoffe to verdauen, de de Zellen upnahmen hett. Dat maakt se dör de Enzyme. Bi Planten overnehmt Zellssappvakuolen de Upgaven vun de Lysosome.

Peroxisome (Glyooxisome in dat Spiekergeweev vun Plantensaat) weert ok „Microbodies“ nömmt. Vun de Evolutschoon her bekeken, sünd se unbannig ole Organellen in de Zellen vun Eukaryoten. Se sünd de Apparaate, de dat Gift in de Zellen unschäädlich maakt. In de Peroxisome gift dat bi 60 Enzyme. De weert Monooxygenasen un Oxidasen nömmt un hölpt bi den Afbo vun Fettsüür, Alkohol un annere schäädliche Verbinnen.

Vakuole – de Zellen ehre Spiekerorgane

Vakuolen sünd grote Rüümten, sunnerlich in Plantenzellen, mit en Membran dor umto. Se könnt bit hen to 90 % vun de Zellen ehr Volumen innehmen. Ok bi Puuschendeertken (Paramecium) kaamt se vör. Se overnehmt allerhand verscheden Upgaven un hoolt den Zelldruck (Turgor) hooch, deent as Giftlager, geevt de Zellen ehre Farv, verdaut Makromoleküle un scheedt Water ut (Kontraktile Vakuole).

Zellen as Medizin

Zellen un Geweeve könnt ok as Medizin for nee Therapien to’n Behanneln vun Krankheiten bruukt weern.

Literatur

May-Britt Becker, Armin Zülch, Peter Gruss: Von der undifferenzierten Zelle zum komplexen Organismus: Konzepte der Ontogenie. In: Biologie in unserer Zeit. Bd. 31, Nr. 2, 2001, ISSN 0045-205X, S. 88–97.
David S. Goodsell: Wie Zellen funktionieren. Wirtschaft und Produktion in der molekularen Welt. 2. Uplage. Spektrum, Akademischer Verlag, Heidelbarg 2010, ISBN 978-3-8274-2453-2.
Friedrich Marks: Datenverarbeitung durch Proteinnetzwerke: Das Gehirn der Zelle. In: Biologie in unserer Zeit. Bd. 34, Nr. 3, 2004, S. 159–168.
Sabine Schmitz: Der Experimentator. Zellkultur. Elsevier, Spektrum, Akademischer Verlag, München 2007, ISBN 978-3-8274-1564-6.
Sven P. Thoms: Ursprung des Lebens (= Fischer 16128 Fischer-kompakt). Fischer, Frankfort an‘n Main 2005, ISBN 3-596-16128-2.
Joachim Ude, Michael Koch: Die Zelle. Atlas der Ultrastruktur. 3. Uplage. Spektrum, Akademischer Verlag, Heidelbarg u. a. 2002, ISBN 3-8274-1173-4.
Klaus Werner Wolf, Konrad Joachim Böhm: Organisation von Mikrotubuli in der Zelle. In: Biologie in unserer Zeit. Bd. 27, Nr. 2, 1997, S. 87–95.

Weblenken

Zellbiologie. Mehr Biller, Videos oder Audiodateien to’t Thema gifft dat bi Wikimedia Commons.

de Zellen upboot is un wie se funktschoneren deit – Grafik to all Organellen
Wie de Zell upoot is un wie se funktschoneert –mit virtuell Zellmodelle, Lernvideos un Tests
Elektronenmikroskoopsche Originalbiller vun de Zellorganellen
Cells Alive! – Allerhand Biller, Filme etc., up Engelsch, hett en Pries kregen
Inside the Cell (a science education booklet)

Belege

↑ C. J. Alexopoulos, C. W. Mims, M. Blackwell: Introductory Mycology. John Wiley and Sons, 1996, ISBN 0-471-52229-5.
↑ J. Lomako, W. M. Lomako, W. J. Whelan: Glycogenin: the primer for mammalian and yeast glycogen synthesis. In: Biochim. Biophys. Acta., Band 1673, 2004, S. 45–55 (PMID 15238248).
↑ Sabatini et al., 1963 J. Cell Biol.
↑ Ishikawa et al., 1968 J. Cell Biol.

[1] C. J. Alexopoulos, C. W. Mims, M. Blackwell: Introductory Mycology. John Wiley and Sons, 1996, ISBN 0-471-52229-5.

[2] J. Lomako, W. M. Lomako, W. J. Whelan: Glycogenin: the primer for mammalian and yeast glycogen synthesis. In: Biochim. Biophys. Acta., Band 1673, 2004, S. 45–55 (PMID 15238248).

[3] Sabatini et al., 1963 J. Cell Biol.

[4] Ishikawa et al., 1968 J. Cell Biol.

[1]

[2]

[3]

[4]