1.1.5

Zellorganellen (EM-Bild)

Die Zelle kann mit einer Fabrik verglichen werden. Diese Fabrik stellt verschiedene Produkte her:

Dazu benötigt sie Maschinen, Arbeiter, Rohstoffe und Baupläne nach denen die Stoffe hergestellt werden.

 

Die Maschinen sind die Zellorganellen.

Die Arbeiter sind die Enzyme.

Die Rohstoffe sind in der Nahrung enthalten, die die Zelle aufnimmt.

Die Baupläne sind als Erbinformation im Zellkern in den Chromosomen in Riesenmolekülen (Makromoleküle) genannt: DNA gespeichert.

Wir wollen uns nun die "Maschinen" (= Zellorganellen) genauer ansehen.

Tierzelle
Zellorganell

Zellkern (Nukleus) : Träger der Erbinformation

Mitochondrien : Kraftwerke der Zelle
Golgi-Apparat : Stoffwechsel und Syntheseorganell
Endoplasmatisches Retikulum (ER) : Transportkanäle
Ribosomen : Proteinsynthese
Lysosomen, Peroxisomen: Oxidationszentren
Centriol (nur in Tierzellen): Zellteilung
Mikrotubuli: Stützfunktion
Zellmembran , Cytoplasma: Zellhülle
Pflanzenzelle
Zellorganell

Fast alle anderen Zellorganellen wie bei Tierzellen und zusätzlich:

Zellwand: Zellform und Festigkeit

Vakuole: Speicherplatz
Plastiden: Photosynthese

 

Apoptose (= programmierter Zelltod)

So merkwürdig es klingt, Zellen sind nicht nur dazu da, in bestimmten Organen bestimmte Aufgaben zu übernehmen und bestimmte Stoffe herzustellen, sondern müssen zum Wohle des gesamten Organismus auch gezielt getötet werden. Dazu besitzen alle Zellen im Zellkern Erbgut, das diesen Zelltod auslöst, sobald das Erbgut aktiviert wird. Man nennt diesen programierten Zelltod Apoptose.

Am bekanntesten sind in der Haut die Epidermiszellen. Sie wandern von den unteren Hautschichten bis an die Oberfläche und sterben dort durch gezielte Apoptose. Hier bilden sie die oberste Hautschicht verhornter, toter Zellen, genannt Epidermis.

Bei der Differenzierung (= Individualentwicklung) der Organismen machen diese normalerweise verschiedene Stadien durch. Beispiele sind beim Mensch: Embryo - Kleinkind - Kind - Erwächsener, beim Frosch: Ei - Kaulquappe - Frosch.

Dabei werden bestimmte Zellen, wenn sie Ihre Aufgabe erfüllt haben und im nächsten Entwicklungsstadium nicht mehr gebraucht werden gezielt durch Apoptose getötet. Beim Frosch sind das z.B. bei der Metamorphose von der Kaulquappe zum Frosch die Zellen des Schwanzes. Baim Menschen in der Embryonalentwicklung die Zellen zwischen den Fingern.

Apoptose ist ist ein genetisch gesteuertes Selbstmordprogramm, das entweder durch äußere Signale wie UV-Strahlung oder bestimmte chemische Stoffe wie Lymphotoxin (= Botenstoff von weißen Blutkörperchen) oder zellinnere Faktoren ausgelöst wird. Jede Zelle hat dazu spezielle Rezeptoren an der Außenmembran.

Werden diese Gene aktiviert, entstehen proteinverdauende Enzyme namens
Caspasen, die in einer Kaskade von zellinternen Vorgängen die Zelle auflösen. Die Überreste werden dann von einer benachbarten Zelle aufgenommen und verdaut.


 

 

Abb. 25
ELMI-Bilder von Zellen


Polygonale Nierenzellen aus
einem Carcinom mit Zellkern und definierter Zellmembran
(TEM)

Allgenzelle mit Zellkern, Vakuole, Mitochondrien u. a. (TEM)

Wurzelzellen der Zwiebel bei der Zellteilung mit Zellkkern, Nucleolus, Zellwand usw.
(lichtmikroskop. Bild)

Tierzelle mit allen Zellorganellen
(ELMI verändert)

Pflanzenzellen mit Chloroplasten im Lichtmikroskop

 

 

Abb. 26
Apoptose bei Hautzellen


1 Keratinozyte mit Melanin
2 Melanozyte
3 sich teilende Melanozyte
4 Basalmembran zur Dermis
(= Unterhaut)
5 Blutgefäß


Abb. 27
Apoptose während der Entwicklung bei Fröschen und Menschen

 

 

 

Abb. 28
Prinzip der Apoptose

2002 wurde für Aufkärung der genetischen Regulation der Apoptose im Zusammenhang mit der Organentwicklung der Nobelpreis in Physiologie und Medizin an die drei Wissenschaftler S. Brenner, H. Horvitz und J. E. Sulston vergeben

 


Weiterführende Quellen:
Apoptose: http://www.critpath.org/aric/library/art006.htm und
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/A/Apoptosis.html und
http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/special/apoptosis.htm
Nobelpreis 2002: http://www.nobel.se/medicine/laureates/2002/