Blutgruppe 0 (Null) haben, nur Kinder mit Blutgruppe 0 bekommen?
Wo genau findet man im Erbgut den Unterschied zwischen männlich und weiblich?
Warum verteilt sich Zucker völlig gleichmässig in einem Glas Wasser?
Welche Erklärung haben Sie für die Tatsache, dass ein Gedanke im Gehirn zu einer Muskelbewegung im Bein führen kann?
Weshalb ist es wichtig, dass Ei- und Samenzellen nur halb so viel Erbgut in sich tragen wie die anderen Zellen des Körpers?
Zytologie und Histologie – Lehre von Zellen und Geweben
Vor über drei Milliarden Jahren begann das Leben auf der Erde in Form einzelner Zellen. Zwei entscheidende Teile einer Zelle waren damals bereits vorhanden: die Zellhülle sowie das Erbgut darin. Aus diesen simplen Zellen – die heute noch existieren – entwickelten sich im Verlauf der Zeit sämtliche «modernen» ein- und mehrzelligen Lebewesen. Die Fusion von Zellen liess Gewebe entstehen, in dem die Zellen zum Wohl eines komplexen Organismus zusammenarbeiten.
Der Körper eines Erwachsenen besteht aus etwa 1013 Körperzellen sowie circa 3013 Blutzellen, die alle ihre speziellen Aufgaben erfüllen.
Die Zelle – kleinste Funktionseinheit des Organismus
MEMO Zytologie Die Zytologie ist die Lehre der Körperzellen.
Die Zelle ist die kleinste lebende Bau- und Funktionseinheit. Jedes Lebewesen besteht entweder aus einer einzigen Zelle (Einzeller) oder aus vielen Zellen (Vielzeller).
Zellen besitzen Fähigkeiten, die das Leben eines Organismus erst ermöglichen.
PhagozytoseZellen des Immunsystems phagozytieren (fressen) Fremdkörper, Zelltrümmer sowie Krankheitserreger.
BeweglichkeitSpezialisierte Zellen haben die Fähigkeit, sich im Körper fortzubewegen und an strategisch wichtige Orte zu gelangen. Bewegliche Abwehrzellen spielen beispielsweise bei der Entzündung eine tragende Rolle.
Metabolismus (Stoffwechsel)Metabolismus beschreibt alle Vorgänge, welche Aufnahme und Einbau sowie Abbau und Ausscheidung der Nahrungsstoffe im Organismus betreffen. Die Stoffwechselvorgänge unterteilt man in:Anabolismus (Aufbaustoffwechsel): Aus einfachen Bausteinen produzieren die Zellen komplexe Substanzen.Katabolismus (Abbaustoffwechsel): Stoffabbau zur Energiegewinnung.
Sekretion (Absonderung)Manche Zellen besitzen die Fähigkeit Sekrete (Verdauungssaft, Hormone) abzusondern, die im Organismus verschiedene Aufgaben erfüllen.
VermehrungZellen vermehren sich durch Zellteilung. Das ermöglicht Wachstum und Regeneration. Zellteilung ersetzt abgestorbene Zellen, regeneriert Gewebe und produziert Nachkommen: «Menschsein» beginnt mit einer einzigen Zelle – der Eizelle. Die Zellteilung wird in Mitose und Meiose unterteilt. (Siehe Kapitel «Der Zellzyklus – Leben entsteht aus Leben»)
Exkurs Teilungsfähigkeit Nicht alle Körperzellen haben die Fähigkeit, sich zu teilen: Muskel- und vor allem Nervenzellen sind kaum teilungsfähig. Bei einem Schaden (Herzinfarkt, Hirnschlag) ersetzt der Körper die fehlenden Zellen durch «billiges» Bindegewebe (Narbenbildung).
ReizbarkeitUm zu überleben, muss der Mensch fähig sein, auf die Umwelt zu reagieren. Dazu gehören Reizaufnahme, Reizleitung, die Verarbeitung der Reize sowie die Reaktion darauf. Sinneszellen (Augen, Ohren etc.), Nerven und Muskeln sind dafür die Spezialisten.
KommunikationUm gemeinsam Aufgaben zu bewältigen, kommunizieren Zellen und Körperregionen miteinander. Als Kommunikationsmittel stehen dem Organismus das Nervensystem, die Hormone und andere chemische Stoffe zur Verfügung.
Die Zellen des Körpers spezialisieren sich im Verlauf der embryonalen Entwicklung auf ihre Aufgaben. Das nennt man Differenzierung. Aus einer Stammzelle entstehen auf die Weise viele spezialisierte Zellen. Verbände solch gleichartiger Zellen schliessen sich zu Geweben zusammen. (Siehe Kapitel «Das Gewebe – Teamwork der Zellen»)
Form und Grösse der Zellen sind ihrer Funktion angepasst («Form follows Function»). Rote Blutkörperchen sind zum Beispiel ziemlich flach und ohne Zellkern unterwegs, damit sie durch winzige Blutgefässe passen; Nervenzellen besitzen lange Ausläufer, um Signale von A nach B zu leiten.
Der Grundbauplan der Zellen
Durchschnittlich hat eine Körperzelle einen Durchmesser von 20–30 μm. Die Spanne reicht allerdings von 7 μm (rote Blutkörperchen) bis zu 200 μm (Eizellen).
Exkurs von klein zu gross 1 Meter (m) entspricht 1’000’000’000 Nanometer (nm), 1’000’000 Mikrometer (μm), 1’000 Millimeter (mm) oder 100 Zentimeter (cm). (Entspräche die Distanz von der Erde zur Sonne 1 m, so wäre die Cheopspyramide in Ägypten in diesem Massstab 1 nm hoch.)
Abb. 1 Körperzelle mit ihren Organellen [Roland Sommer]
Trotz Unterschiede in Form und Grösse findet man in jeder Körperzelle dieselben Bestandteile (Abb. 1).
Plasmalemm (Zellmembran)
Zytoplasma (Zellflüssigkeit)
Zellorganellen (Zellkörperchen)
Nukleus (Zellkern) (ausser in den roten Blutkörperchen)
Das Plasmalemm ist eine Doppelhülle aus Phospholipiden, die den Zellinhalt umschliesst und die Zelle nach aussenabdichtet. Im gelartigen Zytoplasma schwimmen die Zellorganellen. Sie sind Spezialisten und sorgen für den reibungslosen Ablauf des Zellstoffwechsels (Energie- und Eiweissherstellung, Zellteilung etc.). Der Nukleus steuert den Stoffwechsel und fungiert als Hüter des Erbguts.
Das Plasmalemm – Schutz und Stoffaustausch
Jede Körperzelle ist von einer Membran umschlossen, die den Stoffaustausch zwischen innen und aussen reguliert (Abb. 2). Der grösste Teil des Plasmalemms setzt sich zusammen aus einer Kombination von Lipiden (Fett) und Phosphaten. Diese Phospholipide sind in einer Doppelschicht angeordnet und bilden das Plasmalemm. Dabei richten sich die Fettmoleküle nach innen und die Phosphatmoleküle nach aussen. Nebst den Phospholipiden findet man im Plasmalemm von menschlichen Zellen Cholesterin und Glykolipide (Zucker-Fett-Verbindungen).
Abb. 2 Plasmalemm mit Membranproteinen und Glykokalyx [M. Ruiz Villarreal; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]
Da Fett hydrophob (wasserabweisend) ist, bleibt der Innenteil der Doppelschicht wasserdicht. Der Phosphatteil ist hingegen hydrophil (wasserliebend). Diese beiden Eigenschaften garantieren ein gleichbleibendes Milieu in der Zelle.
Phospholipide besitzen bei Körpertemperatur (37° C) eine flüssige Konsistenz. Deshalb sind Zellen enorm flexibel. Dass das Plasmalemm nicht «wegschwimmt»,
