Was ist eine Zelle?
Der Mensch besteht aus Billionen von Zellen - der Grundeinheit des Lebens auf der Erde. In diesem Artikel erklären wir einige der in Zellen vorkommenden Strukturen und beschreiben einige der vielen Zelltypen, die in unserem Körper vorkommen.
Zellen können als winzige Pakete betrachtet werden, die winzige Fabriken, Lagerhäuser, Transportsysteme und Kraftwerke enthalten. Sie funktionieren alleine, erzeugen ihre eigene Energie und replizieren sich selbst - die Zelle ist die kleinste Einheit des Lebens, die sich replizieren kann.
Zellen kommunizieren jedoch auch miteinander und verbinden sich, um ein festes, gut zusammenklebendes Tier zu schaffen. Zellen bilden Gewebe, die Organe bilden; und Organe arbeiten zusammen, um den Organismus am Leben zu erhalten.
Robert Hook entdeckte die Zellen 1665 zum ersten Mal. Er gab ihnen ihren Namen, weil sie den ähnelten Cella (Latein für „kleine Räume“), in denen Mönche in Klöstern lebten.
In der Zelle
Verschiedene Zelltypen können sehr unterschiedlich aussehen und sehr unterschiedliche Rollen im Körper spielen.
Beispielsweise ähnelt eine Samenzelle einer Kaulquappe, eine weibliche Eizelle ist kugelförmig und Nervenzellen sind im Wesentlichen dünne Röhren.
Trotz ihrer Unterschiede teilen sie oft bestimmte Strukturen; Diese werden als Organellen (Mini-Organe) bezeichnet. Nachfolgend einige der wichtigsten:
Ein vereinfachtes Diagramm einer menschlichen Zelle.
Kern
Der Kern kann als Hauptquartier der Zelle betrachtet werden. Normalerweise gibt es einen Kern pro Zelle, aber dies ist nicht immer der Fall, Skelettmuskelzellen haben beispielsweise zwei. Der Kern enthält den größten Teil der DNA der Zelle (eine kleine Menge befindet sich in den Mitochondrien, siehe unten). Der Kern sendet Nachrichten aus, um der Zelle zu sagen, dass sie wachsen, sich teilen oder sterben soll.
Der Kern ist durch eine Membran, die als Kernhülle bezeichnet wird, vom Rest der Zelle getrennt. Kernporen in der Membran lassen kleine Moleküle und Ionen durch, während größere Moleküle Transportproteine benötigen, um sie durchzulassen.
Plasma Membran
Um sicherzustellen, dass jede Zelle von ihrem Nachbarn getrennt bleibt, ist sie von einer speziellen Membran umgeben, die als Plasmamembran bekannt ist. Diese Membran besteht überwiegend aus Phospholipiden, die verhindern, dass Substanzen auf Wasserbasis in die Zelle gelangen. Die Plasmamembran enthält eine Reihe von Rezeptoren, die eine Reihe von Aufgaben ausführen, darunter:
- Gatekeeper: Einige Rezeptoren lassen bestimmte Moleküle durch und stoppen andere.
- Marker: Diese Rezeptoren fungieren als Namensschilder und informieren das Immunsystem darüber, dass sie Teil des Organismus und kein fremder Eindringling sind.
- Kommunikatoren: Einige Rezeptoren helfen der Zelle, mit anderen Zellen und der Umwelt zu kommunizieren.
- Verbindungselemente: Einige Rezeptoren helfen dabei, die Zelle an ihre Nachbarn zu binden.
Zytoplasma
Das Zytoplasma ist das Innere der Zelle, die den Kern umgibt und zu etwa 80 Prozent aus Wasser besteht. Es enthält die Organellen und eine geleeartige Flüssigkeit namens Cytosol. Viele der wichtigen Reaktionen, die in der Zelle stattfinden, finden im Zytoplasma statt.
Lysosomen und Peroxisomen
Sowohl Lysosomen als auch Peroxisomen sind im Wesentlichen Beutel mit Enzymen. Lysosomen enthalten Enzyme, die große Moleküle abbauen, einschließlich alter Teile der Zellen und Fremdmaterial. Peroxisomen enthalten Enzyme, die toxische Materialien, einschließlich Peroxid, zerstören.
Zytoskelett
Das Zytoskelett kann als Gerüst der Zelle betrachtet werden. Es hilft, die richtige Form beizubehalten. Im Gegensatz zu normalen Gerüsten ist das Zytoskelett jedoch flexibel. Es spielt eine Rolle bei der Zellteilung und der Zellmotilität - der Fähigkeit einiger Zellen, sich zu bewegen, wie beispielsweise Spermien.
Das Zytoskelett hilft auch bei der Signalübertragung von Zellen, indem es an der Aufnahme von Material von außerhalb der Zelle beteiligt ist (Endozytose) und an der Bewegung von Materialien innerhalb der Zelle beteiligt ist.
Endoplasmatisches Retikulum
Das endoplasmatische Retikulum (ER) verarbeitet Moleküle in der Zelle und hilft, sie zu ihren endgültigen Zielen zu transportieren. Insbesondere synthetisiert, faltet, modifiziert und transportiert es Proteine.
Die Notaufnahme besteht aus länglichen Säcken, sogenannten Zisternen, die vom Zytoskelett zusammengehalten werden. Es gibt zwei Arten: grobe ER und glatte ER.
Golgi-Apparat
Sobald Moleküle vom ER verarbeitet wurden, wandern sie zum Golgi-Apparat. Der Golgi-Apparat wird manchmal als Postamt der Zelle angesehen, in dem Gegenstände verpackt und etikettiert werden. Sobald Materialien austreten, können sie innerhalb der Zelle verwendet oder außerhalb der Zelle zur Verwendung an anderer Stelle entnommen werden.
Mitochondrien
Mitochondrien werden oft als Kraftwerk der Zelle bezeichnet und helfen dabei, Energie aus der Nahrung, die wir essen, in Energie umzuwandeln, die die Zelle nutzen kann - Adenosintriphosphat (ATP). Mitochondrien haben jedoch eine Reihe anderer Aufgaben, einschließlich der Kalziumspeicherung und einer Rolle beim Zelltod (Apoptose).
Ribosomen
Im Kern wird DNA in RNA (Ribonukleinsäure) transkribiert, ein DNA-ähnliches Molekül, das dieselbe Botschaft trägt. Ribosomen lesen die RNA und übersetzen sie in Protein, indem sie Aminosäuren in der durch die RNA definierten Reihenfolge zusammenkleben.
Einige Ribosomen schweben frei im Zytoplasma; andere sind an die Notaufnahme angeschlossen.
Zellteilung
Unser Körper ersetzt ständig Zellen. Zellen müssen sich aus einer Reihe von Gründen teilen, einschließlich des Wachstums eines Organismus, und zum Beispiel Lücken füllen, die tote und zerstörte Zellen nach einer Verletzung hinterlassen haben.
Es gibt zwei Arten der Zellteilung: Mitose und Meiose.
Mitose
Mitose ist, wie sich die meisten Zellen im Körper teilen. Die "Eltern" -Zelle teilt sich in zwei "Tochter" -Zellen.
Beide Tochterzellen haben die gleichen Chromosomen wie die anderen und die Eltern. Sie werden als diploid bezeichnet, da sie zwei vollständige Kopien der Chromosomen haben.
Meiose
Meiose erzeugt Geschlechtszellen wie das männliche Sperma und die weiblichen Eizellen. Bei der Meiose bricht ein kleiner Teil jedes Chromosoms ab und haftet an einem anderen Chromosom. Dies nennt man genetische Rekombination.
Dies bedeutet, dass jede der neuen Zellen über einen einzigartigen Satz genetischer Informationen verfügt. Es ist dieser Prozess, der die genetische Vielfalt ermöglicht.
Kurz gesagt, Mitose hilft uns zu wachsen und Meiose stellt sicher, dass wir alle einzigartig sind.
Zelltypen
Wenn man die Komplexität des menschlichen Körpers betrachtet, ist es keine Überraschung, dass es Hunderte verschiedener Zelltypen gibt. Nachfolgend finden Sie eine kleine Auswahl menschlicher Zelltypen:
Stammzellen
Stammzellen sind Zellen, die noch nicht ausgewählt haben, was sie werden sollen. Einige differenzieren sich, um ein bestimmter Zelltyp zu werden, andere teilen sich, um mehr Stammzellen zu produzieren. Sie kommen sowohl im Embryo als auch in einigen adulten Geweben wie dem Knochenmark vor.
Knochenzellen
Es gibt mindestens drei primäre Arten von Knochenzellen:
- Osteoklasten, die Knochen auflösen.
- Osteoblasten, die neuen Knochen bilden.
- Osteozyten, die von Knochen umgeben sind und die Kommunikation mit anderen Knochenzellen unterstützen.
Blutzellen
Es gibt drei Haupttypen von Blutzellen:
- rote Blutkörperchen, die Sauerstoff durch den Körper transportieren
- weiße Blutkörperchen, die Teil des Immunsystems sind
- Blutplättchen, die das Blutgerinnsel unterstützen, um einen Blutverlust nach einer Verletzung zu verhindern
Muskelzellen
Muskelzellen, auch Myozyten genannt, sind lange, röhrenförmige Zellen. Muskelzellen sind wichtig für eine Vielzahl von Funktionen, einschließlich Bewegung, Unterstützung und interner Funktionen wie Peristaltik - die Bewegung von Nahrungsmitteln entlang des Darms.
Spermazellen
Diese kaulquappenförmigen Zellen sind die kleinsten im menschlichen Körper.
Sie sind beweglich, was bedeutet, dass sie sich bewegen können. Diese Bewegung erreichen sie mit ihrem Schwanz (Flagellum), der mit energiespendenden Mitochondrien gefüllt ist.
Spermien können sich nicht teilen; Sie tragen nur eine Kopie jedes Chromosoms (haploide), im Gegensatz zu den meisten Zellen, die zwei Kopien tragen (diploid).
Weibliche Eizelle
Im Vergleich zur Samenzelle ist die weibliche Eizelle ein Riese; Es ist die größte menschliche Zelle. Die Eizelle ist auch haploide, so dass sich die DNA aus Sperma und Ei zu einer diploiden Zelle verbinden kann.
Fettzellen
Fettzellen werden auch Adipozyten genannt und sind der Hauptbestandteil im Fettgewebe. Sie enthalten gespeicherte Fette, sogenannte Triglyceride, die bei Bedarf als Energie verwendet werden können. Sobald die Triglyceride aufgebraucht sind, schrumpfen die Fettzellen. Adipozyten produzieren auch einige Hormone.
Nervenzellen
Nervenzellen sind das Kommunikationssystem des Körpers. Sie werden auch Neuronen genannt und bestehen aus zwei Hauptteilen - dem Zellkörper und den Nervenprozessen. Der Zentralkörper enthält den Kern und andere Organellen, und die Nervenprozesse (Axone oder Dendriten) verlaufen wie lange Finger und tragen Botschaften weit und breit. Einige dieser Axone können über 1 Meter lang sein.
In einer Nussschale
Zellen sind ebenso faszinierend wie vielfältig. In gewisser Hinsicht sind sie autonome Städte, die alleine funktionieren und ihre eigene Energie und Proteine produzieren. In einem anderen Sinne sind sie Teil des riesigen Netzwerks von Zellen, das Gewebe, Organe und uns erzeugt.
