Aufbau einer Zelle und Funktion ihrer Bestandteile
Ein jeglicher Organismus zeichnet sich dadurch aus, dass er aus einzelnen Zellen aufgebaut ist. Die Zelle stellt die kleinste funktionelle Einheit allen Lebens dar. Woraus Zellen bestehen und einige grundlegenden Funktionen möchten wir Dir in diesem Text erklären.
Wesentliche Eigenschaften einer Zelle
- Eine Zelle bildet die kleinste Einheit des Lebens.
- Jeder Organismus ist aus Zellen aufgebaut.
- Wenn eine neue Zelle gebildet wird, geht diese aus einer schon existierenden Zelle hervor. Das geschieht durch Zellteilung. Aus einer Mutterzelle entstehen dann zwei identische Tochterzellen (während der sogenannten Mitose) oder vier Keimzellen (durch die Meiose).
- Die Größe einer Zelle ist durch das Oberflächen-Volumen-Verhältnis begrenzt. Sobald ein Objekt an Größe gewinnt, wächst das Volumen (r^3) viel stärker als die Oberfläche (r^2). Für die Funktionalität der Zellen ist es jedoch sehr wichtig, dass das Volumen in der Relation zur Oberfläche nicht zu groß wird. Denn die Ernährung der Zelle kann nur über die Oberfläche laufen, aber der zu ernährende Teil (Volumen) wächst stärker an. Des Weiteren werden die Wege zwischen den einzelnen Zellorganellen im Zellkörper zu groß. Also ist es notwendig, dass das Verhältnis zwischen der Oberfläche und dem Volumen in einem gewissen Rahmen bleiben. Aus diesem Grund setzen sich Organismen auch aus vielen kleinen Zellen zusammen und nicht aus einigen großen.
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Woraus besteht eine Zelle?
Wie wir Dir schon mitgeteilt haben, ist die Zelle die kleinste Einheit allen Lebens, aber auch diese setzen sich aus einigen molekularen Grundbausteine zusammen.
Die chemischen Grundbausteine der Zelle sind sogenannte biologische Makromoleküle, auch Polymere genannt, die aus den Grundelementen Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff aufgebaut sind. Diese Polymere gehen aus Monomeren hervor, welche durch Kondensationsreaktionen miteinander verknüpft bzw. durch Hydrolysereaktionen wieder getrennt werden. Man unterscheidet hierbei Kohlenhydrate (Zucker), Lipide und Proteine.
Verschiedene Makromoleküle und ihre Funktionen
Kohlenhydrate
Der Zucker, der sich aus den Kohlenhydraten gewinnen lässt, fungiert als Energieträger. Die Zellen benötigen ihn, um ATP zu gewinnen, damit sie Arbeitsabläufe umsetzen können. Je nachdem wie langkettig der Zucker vorkommt, bezeichnet man ihn als Mono-, Di-, oder Polysaccharid (Einfachzucker $\rightarrow$ Mehrfachzucker)
Proteine
Proteine sind Eiweiße, die als Bausubstanz für die Zellen notwendig sind. Sie werden aus einzelnen Aminosäuren zu Peptidketten zusammengesetzt. Diese bilden verschieden Strukturen mit unterschiedliche Funktionen (Primär-, Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur). Darüber hinaus fungieren sie als Biokatalysatoren, bei der Signaltransduktion, beim Stofftransport und als Signalstoffe. Wichtig sind die Proteine auch bei der Synthese der DNS (Desoxyribonukleinsäure).
Lipide
Fette sind ebenfalls notwendig für den Aufbau der Zellen. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie Linolsäure und Linolensäure dienen als Substanzen zum Aufbau der Zellmembranen, für Zellorgane und zur Herstellung von bestimmten Gewebshormonen. Diese Fettsäuren sind essentiell für das Funktionieren der Zellen. Des Weiteren dienen Fette, neben den Kohlenhydraten, als Energiespeicher.
Die genannten Makromoleküle bauen die Zelle auf. Sie tragen verschiedene funktionelle Gruppen mit spezifischen Eigenschaften, die für ihre biologischen Funktionen und Wechselwirkungen wesentlich sind.
Den Ursprung von Zellen sieht man in stabilen Tröpfchen, Aggregaten (Anhäufungen) aus Makromolekülen, die sich von der Umgebung abgrenzen. Diese werden auch als Mikrosphären bezeichnet. Sie sind keine Lebewesen, können aber eine bestimmte chemische Zusammensetzung erhalten. Bei mikroskopischer Vergrößerung sind sie zellähnlich und werden deshalb auch als Protobionten bezeichnet.
Nun hast Du die die Grundlagen des Aufbaus einer Zelle und die Funktionen der Bestandteile kennengelernt. Teste dein Wissen auch in unseren Übungen. Dabei wünschen wir Dir viel Spaß und Erfolg!
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