mit biologischen Prinzipien: Lebewesen bestehen aus Zellen

RÜCKBLICK
mit biologischen Prinzipien: Lebewesen bestehen aus Zellen
Bereits vor über 2000 Jahren untersuchte
der Mensch Pflanzen und Tiere. Dabei beschäftigte ihn zunächst die äußere Gestalt der Lebewesen. Erste Beobachtungen über ihren inneren Aufbau wurden
von ARISTOTELES (384–322 vor Christi
Geburt) festgehalten. Er vermutete, dass
die verschiedenartig aussehenden Pflanzen und Tiere aus ähnlich aussehenden
Grundbausteinen zusammengesetzt sind.
Dies war jedoch bis vor etwa 300 Jahren
nicht nachprüfbar, denn der Feinbau der
Lebewesen aus Zellen lässt sich mit dem
bloßen Auge nicht erkennen. Erst die Erfindung des Mikroskops ermöglichte den
Blick auf Gewebe und Zellen.
Einer der ersten, die einen Vorstoß in die
Welt des Unsichtbaren wagten, war der
Niederländer Anthony VAN LEEUWENHOEK (1632–1723). Sein Mikroskop bestand aus einer einfachen Metallplatte,
in die eine Linse aus Diamant oder Bergkristall eingelassen war. Hiermit konnte
er eine bis zu 270fache Vergrößerung
erzielen. So entdeckte und beschrieb er
rote Blutkörperchen, Bakterien und andere Kleinstlebewesen. Die Entdeckung
weiterer Zellen und vor allem der Zellbestandteile war von der Entwicklung wesentlich leistungsfähigerer Mikroskope
abhängig.
Der Engländer Robert HOOKE (1635–
1703) untersuchte die Rinde von Korkeichen und war von der besonderen Nachgiebigkeit dieses Pflanzenmaterials beeindruckt. Mit einem selbstgebauten Mikroskop betrachtete er einige Schnitte
durch die Korkrinde. Er entdeckte ein
Muster von hohlen „Kämmerchen“, die
ihn an die Zellen von Bienenwaben erinnerten. HOOKE zeichnete seine Beobachtungen und nannte die „Kammern“
Zellen. In den folgenden Jahrzehnten
wurden die Mikroskope ständig verbessert. Dies führte zu ständig neuen Entdeckungen über den Bau von Lebewesen. So konnten Jakob Matthias
SCHLEIDEN (1804–1881) und Theodor
SCHWANN (1810–1882) um 1840 eine
allgemeine Zelltheorie aufstellen. Sie besagt, dass alle Lebewesen aus Zellen aufgebaut sind. Diese Erkenntnis wurde
durch Rudolf Ludwig VIRCHOW um 1855
erweitert. Er beobachtete mit seinem Mikroskop die Teilung von Zellen und behauptete: „Jede Zelle (entsteht) aus einer
Zelle.“
37.1 Einlinsenmikroskop nach
VAN LEEUWENHOEK
37.2 Darstellung von Zellen und
Kleinstlebewesen nach VAN LEEUWENHOEK
A
B
37.3 Darstellung von Zellen mit einem
modernen Mikroskop. A Moosblattzellen;
B Nervenzellen
Allen Zellen gemeinsam ist ihr Aufbau
aus einem Protoplasten. Darunter versteht man das Zellplasma mit Zellbestandteilen, das von einer Zellmembran
begrenzt ist. Jede Zelle besitzt einen Zellkern. Er ist vom Zellplasma durch eine
Kernhülle getrennt und weist Kernkörperchen auf. Diese Aufteilung der Zelle in
unterschiedliche Reaktionsräume entspricht dem biologischen Prinzip der
„Kompartimentierung“. Der Zellkern
steuert sämtliche Lebensvorgänge in der
Zelle. Pflanzliche Zellen besitzen zusätzlich zum Protoplasten eine Zellwand aus
Cellulose. Sie gibt der Zelle ihre Form
und Festigkeit. Auch unterscheiden sich
pflanzliche von tierischen Zellen durch
den Besitz von Vakuolen und Chloroplasten. Vakuolen können große Teile des
Zellinneren ausfüllen. Sie sind von einer
Membran, dem Tonoplast, begrenzt. Die
Vakuole kann im Zellsaft bestimmte Stoffe, zum Beispiel Farbstoffe, speichern.
Der grüne Farbstoff, das Chlorophyll, befindet sich hingegen in den Chloroplasten. Sie sind körnchenförmig und von einer Hülle umgeben. Chloroplasten dienen
der Ernährung der Pflanze. Jeder Zellbestandteil hat also eine bestimmte Funktion. Dieser Zusammenhang entspricht
dem biologischen Prinzip „Struktur
und Funktion“.
Pflanzen, Tiere und Menschen gehen jeweils aus einer befruchteten Eizelle
durch Zellteilungen hervor. Die Tochterzellen differenzieren sich in ihrer Entwicklung und erfüllen unterschiedliche
Aufgaben. Ein Zusammenschluss gleich
gestalteter Zellen heißt Gewebe. Verschiedenartige Gewebe können zur Ausübung einer bestimmten Aufgabe des Lebewesens als Organe zusammenwirken.
Solche Organe bilden wiederum die
Funktionseinheit Organsystem. Am Ende
dieser Organisationsstufen steht der Organismus.
Grundlagen des Stoffwechsels 37