Thieme: Gesundheits- und Krankheitslehre für die
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● GRUNDLAGEN DER ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE 1 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Dominik von Hayek 1 1.1 Zelle als Grundbaustein DE FINIT ION Die Zelle ist der Grundbaustein des Organismus, die kleinste lebensfähige Einheit aller Lebewesen. Zytoskelett Lysosom Zellmembran Mitochondrium Der Körper eines erwachsenen Menschen besteht aus bis zu 10 Billionen (= 10 000 000 000 000) Zellen. Um ihre speziellen Funktionen zu erfüllen, haben die Zellen ein sehr unterschiedliches Aussehen und schließen sich jeweils zu Zellverbänden, dem Gewebe (s. u.), zusammen. Trotz ihrer unterschiedlichen Formen findet man bei allen Zellen aber gemeinsame Bestandteile. Die Zellmembran grenzt die Zelle nach außen ab und umschließt das Zytoplasma, den Zellinhalt mit Zellwasser (Zytosol). Neben anderen Zellorganellen spielt der Zellkern eine wichtige Rolle: Er steuert den Zellstoffwechsel und die Vererbung. Zellkern Kernkörperchen (Nukleolus) Golgi-Apparat Ribosomen raues endoplasmatisches Retikulum Abb. 1.1 Die Zelle. Darstellung einer Zelle mit Zellmembran, Zellkern und Zellorganellen. 2 Definition Merke Fallbeispiel Pflege Wissen Lernaufgabe aus: Andreae, Hayek, Weniger, Gesundheits- und Krankenpflege für die Altenpflege (ISBN 9783131270139) © 2011 Georg Thieme Verlag ● ZELLE ALS GRUNDBAUSTEIN 1.1.1 Zellmembran und Zytoplasma Zellmembran. Die Zellmembran bildet die Hülle um den Zellleib. Sie ist die Grundvoraussetzung für ein eigenes Zellleben. Sie trennt das Zellinnere vom „Außen“. Für die Funktion und das Überleben der Zelle ist es unerlässlich, dass diese Schutzhülle nicht starr und undurchlässig, sondern flexibel und für bestimmte Stoffe durchlässig ist. Sie besteht aus 2 Schichten mit Fettmolekülen (Phospholipiden) und enthält spezielle Kanäle (Carrier-Proteine), die je nach Bedarf Stoffe in die Zelle hinein bzw. wieder heraustransportieren. In der Zellmembran findet man auch Rezeptoren, an die sich nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip (S. 8) jeweils passende Botenstoffe (z. B. Hormone) binden können. Die Zelle kann so Informationen aus dem gesamten Körper erhalten und sich als Antwort darauf verändern. Das Hormon Insulin z. B. bindet an Rezeptoren in der Zellmembran und bewirkt eine Aufnahme von Zucker in die Zellen. Die Funktion der Zellmembran besteht also gleichzeitig im Schutz vor der äußeren Umgebung und der Verbindung der Zelle nach außen. WISSEN Wird die Zellmembran beschädigt, so dringt unkontrolliert Flüssigkeit ein und gefährdet das Überleben der Zelle. Diese Tatsache macht man sich bei der Anwendung von Antibiotika zunutze, die die Bildung der Zellmembran von Bakterien stören und sie dadurch abtöten. Zytoplasma. Im Zellinneren (Zytoplasma) befindet sich neben den Zellorganellen die Zellflüssigkeit (Zytosol). Sie besteht zum überwiegenden Teil aus Wasser, in dem zahlreiche Moleküle wie Elektrolyte, Eiweiße, Fette und Kohlenhydrate gelöst sind. Das Zytoplasma dient dem Stoff- und Informationsaustausch innerhalb der Zelle. Durch die unterschiedliche Durchlässigkeit der Zellmembran und aktive Transportprozesse (z. B. „Elektrolyt-Pumpen“) können für viele Stoffe Konzentrationsunterschiede zwischen dem Zellinneren und der Zellumgebung aufrechterhalten werden. 1.1.2 Zellorganellen Im Zellinneren befinden sich die Zellorganellen. Dies sind kleinste Zellorgane, die jeweils ganz bestimmte Aufgaben haben und je nach der Zellfunktion unterschiedlich verteilt sind. Man unterscheidet – Mitochondrien, – Ribosomen, – endoplasmatisches Retikulum, – Zytoskelett, – Golgi-Apparat, – Zellkern. Mitochondrien. Die Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle. Sie stellen die für das Überleben jeder Zelle notwendige Energie bereit. Ihre äußere Form ist oval mit einer doppelten Hülle (Membran), deren innerer Anteil zahlreiche Auffaltungen aufweist (Abb. 1.3 ). Die Energiegewinnung erfolgt hauptsächlich durch Sauerstoff verbrauchende Zuckerverbrennung (aerobe Glykolyse). Der von den Mitochondrien erzeugte Energieträger ist das ATP (Adenosintriphosphat), das für verschiedene Prozesse in der Zelle verwendet werden kann. Zellen mit einem sehr hohen Energiebedarf (z. B. Muskelzellen) besitzen sehr viele Mitochondrien, träge Zellen (z. B. Knorpel- oder Bindegewebezellen) dagegen nur wenige. Ribosomen. Ribosomen sind kugelförmige Eiweißkörper, die in großer Zahl im gesamten Zytoplasma vorkommen und für die Eiweißherstellung (Proteinbiosynthese) zuständig sind. Sie sind die „Arbeiter“, die – vom Zellkern gesteuert – aus einfachen Aminosäuren komplizierte Proteine zusammenbauen. Endoplasmatisches Retikulum. Dabei handelt es sich um ein kanalartiges Netzwerk von Röhren innerhalb der Zelle, also um das „Straßennetz“ der Zelle. Hier findet der Stoff- und Flüssigkeitstransport innerhalb der Zelle statt. Sind die Außenwände des Hohlraumsystems mit Ribosomen bedeckt, so spricht man vom rauen endoplasmatischen Retikulum. Es enthält von den aufsitzenden Ribosomen gebildete „Exportproteine“, die für den Transport aus der Zelle bereitstehen. Zytoskelett. Das Zytoskelett ist das Gerüst der Zelle. Es besteht aus zahlreichen fadenförmigen Eiweißstoffen und trägt zur Stabilisierung des Zellkörpers bei. Auch die für manche Zellen charakteristischen Ausstülpungen der Zellmembran (z. B. beim Flimmerepithel, s. u.) werden vom Zytoskelett gebildet und dann Mikrovilli genannt. Bei manchen Zellen können sich die Eiweißfasern des Zytoskeletts aktiv bewegen (z. B. Muskelzellen), sie werden dann als Mikrofilamente bezeichnet. Golgi-Apparat. Dabei handelt es sich um Stapel aus flachen, scheibenförmigen Membransystemen, die sich meist in der Nähe des endoplasmatischen Retikulums und des Zellkerns befinden. Hier werden die von den Ribosomen produzierten Exportproteine verändert und in Transportbläschen eingeschlos- Außenseite der Zellmembran Stoffe (z. B. Elektrolyte) Botenstoff (Insulin) innere Mitochondrienmembran Rezeptor Stoffe (z. B. Glukose) äußere Mitochondrienmembran Carrier Transporteiweiß wasserlösliche Seite wasserabweisende Seite Phospholipiddoppelschicht Kanal Innenseite der Zellmembran Abb. 1.2 Schematische Darstellung der Zellmembran. In der Phospholipiddoppelschicht sind Transporteiweiße (Carrier-Proteine) eingebaut, die verschiedene Stoffe in die Zelle transportieren können. Auf der rechten Seite wird ein Kanal durch die Bindung eines Botenstoffs an einen Rezeptor geöffnet. Abb. 1.3 Mitochondrium. Im Querschnitt des Mitochondriums sind die äußere und innere Membran sowie deren zahlreiche Auffaltungen zu sehen. 3 aus: Andreae, Hayek, Weniger, Gesundheits- und Krankenpflege für die Altenpflege (ISBN 9783131270139) © 2011 Georg Thieme Verlag 1
