Tag 318: Zellen – Die Grundbausteine unseres Körpers

Um zu verstehen, wie Krankheiten funktionieren ist es hilfreich, zu wissen, wie unser Körper funktioniert. Nicht bis ins letzte Detail und auch nicht so verkrampft und perfektionistisch wie viele Wissenschaftler an das Thema herangehen, aber es ist gut, eine Vorstellung von seinem Grundaufbau zu haben.

So unglaublich vielfältig und einzigartig das Leben auf der Erde auch ist, so funktioniert doch alles nach dem gleichen Grundbauplan. Jedes Lebewesen ist biologisch betrachtet ein großer Haufen von unterschiedlichen Zellen, die sich zusammengeschlossen haben, um gemeinsam einen Körper zu bilden. Sie sind wie Lego-Steine, aus denen die Natur nahezu alles bauen kann, was sie will. Gleichzeitig sind sie wie winzige Industriegebiete, in denen alles Produziert und gesteuert wird, was dem Lebewesen das Leben ermöglicht. Vollkommen egal, ob wir gerade eine Pizza verdrücken, ob wir über einer kniffligen Denkaufgabe sitzen, ob wir an einem Marathon teilnehmen, ob wir schlafen, atmen, weinen oder pinkeln, alles wird auf der körperlichen Ebene von den mikroskopisch kleinen Zellen koordiniert und ausgeführt.

Doch wie funktionieren diese Zellen eigentlich?

Ähnlich wie bei der Pflanzenkunde kann man auch bei Zellen zwischen zwei Typen unterscheiden, die sich dann jeweils wieder in weitere Kategorien aufteilen lassen.

Die Wissenschaftler unterscheiden dabei zunächst einmal zwischen Zellen mit und Zellen ohne Zellkern.

Zu den Zellen ohne Zellkern zählen die meisten einzelligen Lebewesen, wie beispielsweise das Pantoffeltierchen, das Bärchentier und die Bakterien. Sie besitzen weder einen Zellkern noch die sonst typischen Zell-Organe. Ihre DNS schwimmt also frei in der Zelle herum und ihre Stoffwechselprozesse funktionieren gänzlich anders als es bei unseren Körperzellen der Fall ist.

Unsere gewöhnlichen Körperzellen werden Eucyten genannt. Sie sind die Grundbausteine für nahezu jede Pflanze und jedes Tier, wobei sich die tierischen und die pflanzlichen Zellen auch noch einmal deutlich von einander unterscheiden. Innerhalb eines Organismus haben sich die Zellen dann wiederum auf bestimmte Aufgaben spezialisiert, ähnlich wie die Arbeiter in einer großen Firma. Die Muskelzellen beispielsweise sind besonders gut darin, Energie zu produzieren und haben außerdem die Fähigkeit, sich flexibel zu dehnen oder zusammenzuziehen. Zumindest, wenn der Körper halbwegs gesund ist. Nervenzellen hingegen haben sich darauf spezialisiert, Sinneseindrücke über elektrische Impulse weiterzugeben und stellen damit so etwas wie die Telefongesellschaft unseres Körpers da.

Doch trotz dieser unterschiedlichen aufgaben, ist auch hier der Grundaufbau immer der gleiche.

Wie ist eine typische Körperzelle nun aufgebaut?

Jede Zelle ist eine Art kleiner Blase, die mit einer Zellmembran umgeben ist. Sie ist mit einer gelartigen Flüssigkeit gefüllt, die wir Zytoplasma nennen. Dieses Zytoplasma wiederum ist ein Transportmedium für Proteine, Enzyme, Nährstoffe und Abfallstoffe. Sie werden mit Hilfe der Flüssigkeit dorthin geleitet, wo sie gebraucht werden.

Innerhalb der Zelle befinden sich verschiedene winzige Zellorgane, die so klein sind, dass die Wissenschaftler sie Organelle nennen. Auch sie schwimmen im Zellplasma und sorgen dafür das die Zelle und damit auch unser Körper funktioniert. Jede Organelle hat dabei eine spezielle Aufgabe, genau wie im Großen auch jedes Organ in uns eine spezielle Aufgabe hat. Gemeinsam funktionieren sie ähnlich wie eine Fabrik. Hier werden Stoffe produziert, umgewandelt, verwertet und tansportiert.

Genau wie die Zelle selbst ist auch jede Organelle von einer Membran umschlossen, so dass die unterschiedlichen Stoffwechselprozesse gleichzeitig stadtfinden können.

Die Membranen sind dabei ähnlich aufgebaut, wie ein Zollsystem, das einige Stoffe einfach hindurchlässt, andere jedoch nicht. Damit dieser Zoll richtig funktionieren kann, braucht er zum einen die nötigen Nährstoffe und zum anderen ein Säure-Basen-Milieu, in dem er sich wohl fühlt. Wird die Membran aufgrund des falschen Milieus oder eines Nährstoffmangels undurchdringlich, kann die Zelle nicht mehr funktionieren.

Der Zellkern stellt die Komandozentrale unserer Zellfabrik da. Von hier aus werden alle Abläufe geplant und gesteuert, die in der Zelle stattfinden. Dabei verläuft alles nach einem großen Masterplan, der sich in Form der DNS auf den Chromosomen im Zellkern befindet. Die DNS ist eine Art Verhaltenscode, der von speziellen Enzymen ausgelesen wird. Dadurch erhalten sie die Baupläne für neue Enzyme, Botenstoffe und Hormone, die dann an die sogenannten Ribosomen weitergeleitet werden. Dies ist auch der Grund, warum eine Beschädigung der DNS, beispielsweise durch Strahlung, Funkwellen oder Gifte, so schwerwiegende Folgen haben kann. Wenn in einer Produktionskette ein Fehlerhaftes Produkt erzeugt wird, dann ist das nicht so tragisch. Man kann es austauschen und durch ein neues ersetzen. Ist jedoch der Grundbauplan beschädigt, so werden daraufhin alle Produkte fehlerhaft sein und dies bring das ganze Körpersystem in Gefahr.

Die Ribosomen sind dann die Planungs- und Vorbereitungsstätte der Zelle. Mit Hilfe der Botenstoffe werden hier Proteine gebildet, die die Grundlage für alle Abläufe und Prozesse in der Zelle bilden. Zur Weiterverarbeitung gelangen die Proteine dann in das endoplasmatische Retikulum, das aufgrund seines unnötig komplexen Namens oft auch einfach nur ER genannt wird. Es ist die Produktionsstätte der Zelle, in der Stoffe aufgebaut und gespeichert werden. Die fertigen Stoffe werden dann im Golgi-Apparat für den Weitertransport bereitgestellt. Somit ist der Golgi-Apparat eine Art Verpackungs- und Lagerstätte der Zelle. Darüber hinaus hat er noch einige weitere Aufgaben, von denen noch nicht alle erforscht sind. Eine von ihnen ist jedoch die Produktion von sogenannten Vesikeln. Dies sind kleine Transport-Teilchen, die in den ganzen Körper entsandt werden, um die Nährstoffe, Proteine, Gift- Abfall- und Botenstoffe dorthin zu bringen wo sie gebraucht werden, bzw. entsorgt werden können. Die Vesikel sind damit eine Art Paketdienst für den Körper, dessen Koordinationszentrale der Golgi-Apparat ist. Sie selbst sehen dabei aus wie kleine Bläschen, die von einer Membran umgeben sind und in ihrem inneren die Stoffe für den Transport speichern können. Dabei gibt es auch einige Vesikel-Arten mit Sonderfunktionen, wie beispielsweise eine saure Variante, die mit Verdauungsenzymen ausgestattet ist und so Nährstoffketten zersetzen kann.

Andere Vesikel werden vom Golgi-Apparat zum ER geschickt und holen dort die Proteine ab, die im Golgi-Apparat noch einmal für ihren weitere Verwendung modifiziert und anschließend in den Körper ausgesandt werden.

Und schließlich ist der Golgi-Apparat noch dafür zuständig, die Bestandteile für die Zellmembran herzustellen, so dass diese Aufgebaut und instant gehalten werden kann.

Wie jede Fabrik kann auch unsere Zelle nur dann richtig Arbeiten, wenn sie dafür die benötigte Energie bekommt. Dafür hat die Zelle ein eigenes Kraftwerk, die sogenannten Mitochondrien. Hier findet die Zellatmung statt, bei der energiereiche Glukose in Wasser und Kohlenstoffdioxid umgewandelt wird. Wie bei der Verbrennung von Holz wird dabei Energie frei, die die Zelle für ihre Arbeit nutzen kann. Das Kohlenstoffdioxid, das dabei als Abfallprodukt entsteht, wird aus der Zelle ausgeschieden und gelangt in den Zellzwischenraum, der nach seinem Entdecker „Pischinger Raum“ genannt wird. Hier aus wird es dann von den roten Blutkörperchen eingesammelt, die es weiter in die Lunge transportieren. Über die Ausatemluft verlässt es dann unseren Körper und gelangt in die Atmosphäre.

Pflanzenzellen unterscheiden sich von den tierischen dadurch, dass sie ein paar zusätzliche Organellen besitzen. Dazu zählen die sogenannten Chloroplasten, die man sich wie winzige Sonnenkollektoren vorstellen kann. Mit ihrer Hilfe gewinnt die Pflanzenzelle aus Wasser und Kohlenstoff Zucker und Sauerstoff. Es findet also genau der entgegengesetzte Prozess wie in der tierischen Zelle statt. Der Sauerstoff ist für die Pflanze ein Abfallprodukt, dass sie an die Luft abgibt. Die Glukose ist nun eine Art Energiespeicher, in dem die aufgenommene Sonnenenergie enthalten ist. Sie wird für den Aufbau weiterer Zellen verwendet. Daher können unsere Zellen bei der Verwertung von Es funktioniert ähnlich wie mit Sonnenkollektoren. Die Sonnenenergie wird im Gebildeten Zucker gespeichert.

Darüber hinaus besitzen Pflanzenzellen sogenannte Vakuolen. Dies sind kleine Lagerbläschen, in denen Nähr-, Farb- und andere Stoffe gespeichert werden können. Die Zellen können dabei sowohl viele kleine Vakuolen besitzen, als auch eine große Gesamtvakuole, die in ihrer Mitte einen großen Raum einnimmt.

Ebenso wie die tierischen Zellen sind auch die Pflanzenzellen von einer Membran umgeben. Darüber hinaus besitzen Pflanzenzellen jedoch noch eine Zellwand, die die Zellmembran umschließt. Diese besteht aus Zellulose und schützt und stabilisiert die Pflanzenzelle.

Wie ist ein Organismus aufgebaut?

Jede Zelle, sowohl die pflanzliche als auch die tierische ist also ein geschlossenes System, das eine Reihe von unterschiedlichen Aufgaben bewältigen kann. Die Zellen eines Zelltyps schließen sich dann wiederum zu Verbänden zusammen, die Gewebe genannt werden. Mehrere Gewebe, die sich gemeinsam der gleichen Aufgabe widmen, bilden wiederum ein Organ und alle Organe und Gewebe zusammen bilden den Organismus. So gibt es beispielsweise in unserem Magen die Drüsenzellen, die sich zum Drüsengewebe zusammengeschlossen haben. Gemeinsam mit anderen Gewebearten bildet das Drüsengewebe unseren Magen. Zusammen mit allen anderen Organen sowie dem Bindegewebe ergibt dies dann unseren Organismus, also unseren Körper. Egal wie unterschiedlich das Leben auf der Erde auch erscheinen mag, der Grundaufbau ist immer wieder der gleiche.

Spruch des Tages: Die Natur ist so voller Wunder, dass man ganze Leben verbringen kann, ohne je alle zu entdecken.

Höhenmeter: 20 m

Tagesetappe: 12 km

Gesamtstrecke: 6076,37 km