Was ist eine Zelle?
Mitte des 19. Jahrhunderts entdeckte der englische Wissenschaftler Robert Hooke die Grundeinheit des Lebens – die Zelle. Eine Zelle ist der grundlegende, strukturelle Baustein aller Lebewesen. Sie lässt sich als isoliertes chemisches System verstehen, in dem die Chemie des Lebens stattfindet. Die chemische Aktivität innerhalb einer Zelle ist daher durch eine dünne Membran von der Außenwelt getrennt.
Die Plasmamembran reguliert den Austausch zwischen Zelle und Umgebung und fungiert damit als selektive Barriere. Sie ist semipermeabel, da sie nur bestimmte Konzentrationen spezifischer Stoffe hinein- oder hinauslässt. So kann der Stoffaustausch zwischen Zelle und Außenraum kontrolliert ablaufen.
Im Inneren der Zelloberflächenmembran befindet sich eine gelartige, wässrige Substanz, das Zytoplasma. Die Organellen der Zelle sind im Zytoplasma eingebettet. Jede dieser Organellen hat spezialisierte Funktionen, die koordiniert ablaufen, etwa DNA-Replikation, Proteinsynthese und Zellatmung. Das Zytoplasma stellt ein geeignetes Medium für diese Organellen bereit und stabilisiert zudem den pH-Wert und das Wasserpotenzial der Zelle.
Zellen tragen, bewahren, verarbeiten und vervielfältigen außerdem Erbinformationen, die ihnen die Durchführung lebenswichtiger Prozesse ermöglichen. Die von der Zelle getragenen Gene enthalten Informationen, die eine Vielzahl wesentlicher Merkmale eines Organismus bestimmen.
Zelltypen
Zellen werden in zwei Haupttypen eingeteilt: prokaryotisch und eukaryotisch. Die Einteilung richtet sich nach dem Vorhandensein membranumhüllter Organellen. Einfache, einzellige Organismen wie Bakterien und Archaeen sind in der Regel Prokaryoten, während komplexe, vielzellige Organismen wie Pflanzen und Tiere zu den Eukaryoten zählen.
- Prokaryotische Zelle
Einzellige Organismen ohne abgegrenzten Zellkern und ohne membranöse Organellen werden als Prokaryoten bezeichnet. Prokaryotische Zellen sind meist kleiner und einfacher aufgebaut, mit einem Durchmesser von etwa 0,1–5,0 µm. Obwohl heute nur Bakterien und Archaeen als Prokaryoten gelten, ist es wissenschaftlicher Konsens, dass das irdische Leben ursprünglich auf prokaryotischen Zellen beruhte und sich später zu komplexeren Formen entwickelte. Dennoch existieren Prokaryoten weiterhin in großer Zahl und machen einen beträchtlichen Anteil der Biomasse der Erde aus.
Prokaryotische Zellen besitzen eine einfache Struktur und basieren im Wesentlichen auf vier Komponenten: Membran, Zytoplasma, DNA und Ribosomen. Da ihre DNA nicht von einer Membran umschlossen ist, liegt sie in Bereichen des Zytoplasmas, den sogenannten Nukleoiden. Weitere Strukturen prokaryotischer Zellen können Zellwände, Kapseln, Pili, Flagellen und Plasmide sein. Prokaryotische Mikroorganismen spielen eine zentrale Rolle in der Biotechnologie; Beispiele sind E. coli, Streptococcus und Lactobacillus acidophilus. - Eukaryotische Zelle
Eukaryotische Zellen sind durch das Vorhandensein eines Zellkerns und weiterer membranöser Organellen wie Mitochondrien und Golgi-Apparat gekennzeichnet. Eukaryoten sind komplexe Organismen mit zahlreichen Organen und Funktionssystemen. Zu den beiden wichtigsten eukaryotischen Zelltypen zählen Pflanzen- und Tierzellen. Beide verfügen über einen Zellkern mit Doppelmembran und membranumhüllte Organellen, weisen jedoch einige unterscheidende Merkmale auf.
Pflanzenzellen sind eukaryotische Zellen mit Chloroplasten, Zellwand und großer, permanenter Zentralvakuole – allesamt in Tierzellen nicht vorhanden. Tierzellen wiederum besitzen u. a. Zentriolen und kleine, temporäre Vakuolen. Das Vorhandensein membranumhüllter Organellen wie Mitochondrien, einer doppelmembranigen Kernhülle und des endoplasmatischen Retikulums macht sowohl Pflanzen- als auch Tierzellen zu Eukaryoten. Weitere Eukaryoten sind Protisten und Pilze. - Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Zellen
