2 Die Zelle als Grundeinheit des Lebens

8  Zellbiologische Grundlagen
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Die Zelle als Grundeinheit des Lebens
Ein Charakteristikum, welches „Leben“ ausmacht, ist die zelluläre Organisation. Darüber hinaus existieren weitere Kennzeichen des Lebendigen, die den
Hauptgegenstand der Biologie charakterisieren. Zu nennen sind hier die arttypische Gestalt von Lebewesen, ihre Fähigkeit, sich zu bewegen und Stoffwie Energiewechsel zu betreiben. Diese drei Charakteristika von Lebewesen
findet man aber ebenso in der unbelebten Natur. Ähnliches gilt auch für die Erregbarkeit bzw. Reizbarkeit von und die Informationsverarbeitung durch Lebewesen. Die gerade genannten Beispiele zeigen, dass es eindeutige und weniger
eindeutige Kriterien für die Bestimmung von „Leben“ gibt. Über den zellulären
Organisationsstatus hinaus sind die folgenden Kriterien eindeutige Kennzeichen des Lebendigen: Lebewesen verfügen über eine eigenständige Reproduktionsfähigkeit (Fortpflanzung), besitzen eine Individualentwicklung (Ontogenese) und sind zu einer Selbstregulation (Homöostase) befähigt. Zudem können sich lebende Strukturen an ihre Umwelt anpassen. Allen Lebewesen
kommt darüber hinaus eine „Komplexität“ zu, die in der unbelebten Natur
nicht anzutreffen ist. Ein letztes, charakteristisches Kennzeichen für vielzellige
Lebewesen ist der Tod des Einzelorganismus – nur Einzeller sind potenziell
unsterblich.
Eindeutige Kennzeichen des Lebendigen sind Reproduktionsfähigkeit, Individualentwicklung, Selbstregulation und ein hohes Maß an Komplexität, welche in der unbelebten Natur nicht anzutreffen ist.
Viren (Sing. das Virus, von lat. virus: Gift) sind mit 25 – 300 nm äußerst klein.
Ihre Größe liegt damit zwischen der der größten Proteinmoleküle (20 nm)
und der der kleinsten Bakterien (300 nm). Als Parasiten auf zellulärem Niveau
können sie Menschen, Tiere, Pflanzen und Bakterien (als Bakteriophagen) befallen und sind sehr einfach gebaut. An ihrem Bau sind stets die folgenden
Elemente beteiligt: In einem aus Protein bestehenden Capsid, der Strukturkomponente, die das Genom umschließt, ist die Erbsubstanz (DNA oder
RNA) untergebracht. Das Capsid wird häufig noch von einer Lipoprotein-Hülle, dem Envelope, umschlossen. Über diese prinzipiellen Bauelemente hinaus
können am Viruspartikel noch Anhänge vorhanden sein, die ein Anheften an
die Wirtszelle ermöglichen (wie z. B. bei T-Bakteriophagen).
Die meisten der Eigenschaften, die auf Lebewesen zutreffen, fehlen den Viren.
Obwohl sie spezifische, arttypische Gestalten aufweisen und auch komplexe
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Moleküle besitzen, fehlt ihnen vor allem die zelluläre Organisation. Da Viren
auch keinen eigenen Stoffwechsel besitzen und deshalb auf die Reproduktionsmechanismen ihrer Wirtszellen angewiesen sind, ist nicht eindeutig geklärt, ob Viren als Lebewesen angesehen werden können.
Zusammenfassung
• Prokaryoten unterscheiden sich von Eukaryoten dadurch, dass sie weniger komplex gebaut und geringer differiert sind.
• Einen Zellkern, eine Kompartimentierung durch Membranen und ein Zytoskelett
besitzen nur Euzyten.
• Zellorganellen können von einer Membran (z. B. ER und Dictyosomen) oder einer
Doppelmembran (Mitochondrien, Plastiden) umschlossen sein oder keine umhüllende
Membran aufweisen (z. B. Ribosomen).
• Eine Zelle entsteht – als Grundbaustein des Lebens – immer aus einer Zelle.
• Die Fähigkeit, sich zu reproduzieren, individuell zu entwickeln und selbst zu regulieren,
sind charakteristische Kennzeichen des Lebendigen.
Aufgaben
1
Erläutern Sie, warum der Satz „omnis cellula ex cellula“ (Jede Zelle entstammt einer Zelle) des deutschen Mediziners Rudolf VIRCHOW von 1855
auch als „Hauptsatz der Biologie“ bezeichnet wird.
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Welche Organellen der Zelle sind umgeben von
a einer Doppelmembran
b einer einfachen Hüllmembran oder
c keiner Membran?
3
Kerzen zeigen einen Stoff- und Energiewechsel, indem sie den Ausgangsstoff Paraffin in einem Verbrennungsvorgang unter Verwendung von Sauerstoff in CO2, Wasser und Wärme umwandeln.
Warum ist eine Kerze trotzdem kein Lebewesen?
4
Beschreiben Sie den Aufbau eines Virus.
5
Erläutern Sie, warum man Viren auch als „Parasiten auf zellulärem Niveau“ bezeichnet.