Zellbiologie – die Grundlage

„Wege zur Unsterblichkeit?“: Weg „Naturwissenschaft“ (Zellbiologie)
Naturwissenschaft: Lebenszyklus des Menschen aus zellbiologischer Sicht
Eizelle (Oozyte)
Vor der Reifung (Ovulation) führt die Eizelle eine meiotische Teilung durch, bei der zwei Zellen
entstehen: die Oozyte und ein Polkörperchen. Dieses Polkörperchen verschwindet, während
sich die grössere Eizelle entwickelt und auf die Befruchtung wartet.
Samenzelle (Spermatozoon)
Die winzigen männlichen Samenzellen werden in den Hoden produziert und befruchten die
weibliche Eizelle (Ovum). Samenzellen verfügen über runde Köpfchen, in denen sich das
genetische Material befindet (DNA), und über einen länglichen Schwanz, mit dem sie sich
fortbewegen. Während der Ejakulation eines Mannes kommen rund 300 Millionen Samen frei.
Samenzelle befruchtet Eizelle
Bei der Befruchtung stellen Frauen gewöhnlich nur eine Eizelle (Ovum) bereit, während die
Männer rund 300 Millionen Samenzellen freisetzen, die den Uterus durchqueren müssen, um
das Ei zu erreichen. Nur einige hundert Samenzellen überstehen diesen Weg und treffen im
Eileiter auf die Eizelle. Nur einem Samen kann es gelingen, in das Ei einzudringen und mit
dessen Zellkern zu verschmelzen. Sobald die Befruchtung stattgefunden hat, richtet die
Membran der Eizelle eine Barriere für weitere Samenzellen auf.
6 Tage alter Embryo (embryonale Stammzellen)
Der Embryo im frühen Entwicklungsstadium ist bedeckt von der Zona pelludica, einer Hülle aus
Proteinen, die ursprünglich das unbefruchtete Ei umfasst hat. Die Oberfläche der Zona pelludica
ist uneben, aber intakt. Am sechsten Tag sollte der Embryo (Blastocyste) schon aus dieser Hülle
geschlüpft sein und als hohle Zellkugel vorliegen (Blasenkeim).
Embryonales Nervengewebe aus neuronalen Stammzellen
Die Stammzellen dienen als Vorläufer aller Zellen, die sich in den spezialisierten Geweben des
Körpers bilden. Eine Differenzierung der Stammzellen kann im Laboratorium mit Hilfe
chemischer Wachstumsfaktoren eingeleitet werden. Ziel der Stammzellforschung ist es,
Stammzellen so zu verwenden, dass sie Zellen in krankem Gewebe oder verletzten Organen
ersetzen können.
Text aus der Sonderausstellung „Wege zur Unsterblichkeit? Dialog mit Religion, Naturwissenschaft,
Spiritualität“, 19.9.03-30.11.03 im Schweizerischen Landesmuseum Zürich. www.musee-suisse.ch
„Wege zur Unsterblichkeit?“: Weg „Naturwissenschaft“ (Zellbiologie)
Knochenmarkzellen (adulte Stammzellen)
Dies Stammzellen im Knochenmark sind als multipotente Stammzellen bekannt, da sie als
Vorläufer jeder Art von Blutzellen dienen. Während der Entwicklung von Blutzellen differenzieren
sich die Stammzellen durch einen Vorgang, der Hämatopoese genannt wird. Entweder werden
sie zu roten Blutzellen (Erythrozyten) oder zu drei Arten von weissen Blutzellen (Leukocyten:
Granulozyten, Lymphozyten oderMonozyten). Die Bildung von Blutzellen im Knochenmark ist
lebenswichtig, da deren Lebensspanne sehr kurz ist. Rote Blutkörperchen beispielsweise
sterben nach durchschnittlich 120 Tagen ab.
Nervenzellen (Neuronen)
Neuronen bestehen typischerweise aus einem Zellkörper, von dem aus sich mehrere lange
Ausläufer erstrecken. Diese Ausläufer bestehen aus einem grossen Axon und mehreren
Dendriten (dünner). Im Organismus erhalten die Dendriten die bioelektrischen Impulse, die dann
vom Zellkörper gewichtet und zum Axon weitergeleitet werden. Neuronen sorgen dafür, dass
Informationen schnell durch den Körper gelangen.
Rote und weisse Blutzellen (Erythrocyten und Leukocyten)
Die scheibenförmigen roten Zellen transportieren den Sauerstoff durch den Körper. Ihre Farbe
kommt durch das Protein Hämoglobin zustande. Jeder Kubikmillimeter Blut enthält ungefähr 5
Millionen rote Blutzellen. Weisse Blutzellen sind rundlich und weisen Mikrovilli (dünne Fäden)
auf, die von ihrer Oberfläche ausgehen. Sie reagieren hauptsächlich auf Infektionen des
Körpers.
Krebszelle der Lunge
Krebszellen teilen sich schnell und unkontrolliert. Es kommt zu Zellwucherungen, den
sogenannten Tumoren. Die Tumore dringen in Gewebe ein und zerstören es. Lungenkrebs
gehört zu den verbreiteten Formen von Krebs. Er hängt häufig mit Tabakkonsum und dem
Kontakt mit Industrieabgasen zusammen. Lungekrebs verursacht Husten und Brustschmerzen
und kann auf andere Gebiete des Körpers übergreifen. Behandelt werden kann Lungenkrebs
durch chirurgische Eingriffe, Bestrahlung und Chemotherapie.
Herzzelle
Herzzellen verfügen über ein Netzwerk von Myofibrillen (winzige Fasern), die es ihnen erlauben,
sich zusammenzuziehen (Kontraktionen). Die Fibrillen sind kettenartig aus den gleichen
Gliedern aufgebaut, die man auch im übrigen Muskelgewebe findet.
Text aus der Sonderausstellung „Wege zur Unsterblichkeit? Dialog mit Religion, Naturwissenschaft,
Spiritualität“, 19.9.03-30.11.03 im Schweizerischen Landesmuseum Zürich. www.musee-suisse.ch
„Wege zur Unsterblichkeit?“: Weg „Naturwissenschaft“ (Zellbiologie)
Stäbchenzellen
Stäbchenzellen in der Netzhaut des Auges sind sehr lichtempfindlich und reagieren auf
schwaches Licht, weshalb sie vor allem für das Sehen bei Dunkelheit verantwortlich sind. Da sie
im Gegensatz zu Zapfenzellen keine Farben unterscheiden, sehen für den Menschen nachts
alle Katzen grau aus. Wenn Licht eine Stäbchenzelle erreicht, sendet eine chemische Reaktion
einen elektrischen Impuls zum Sehnerv, der die Information weiter zur Sehrinde im Gehirn leitet.
Nierenzellen
Nierenzellen (Podocyten) verfügen über sich verzweigende Fortsätze. Die Fortsätze von
benachbarten Podocyten verweben sich und bilden kleine Schlitze, die die glomeruläre
Membran bedecken. Der Glomerulus ist ein Knäuel aus Blutgefässen, die das Blut filtern. Aus
dem Blut wird eine Flüssigkeit abgesondert, während es die Filtrationsschlitze passiert. Nach der
Reabsorption einiger Substanzen wird die Flüssigkeit als Urin zur Blase transportiert.
Haarzellen des Innenohres (Cortisches Organ)
Die empfindliche Struktur in der Cochlea des Innenohres wandelt Vibrationen in Nervenimpulse
um. Die Haarzellen sitzen zwischen zwei Membranen in der Perilymphe. Tonvibrationen, die
vom Mittelohr her übertragen werden, bringen die Membranen dazu, ihre Haarzellen
zusammenzuziehen. Dadurch werden Nervenimpulse erzeugt, die zum Gehirn gelangen.
Text aus der Sonderausstellung „Wege zur Unsterblichkeit? Dialog mit Religion, Naturwissenschaft,
Spiritualität“, 19.9.03-30.11.03 im Schweizerischen Landesmuseum Zürich. www.musee-suisse.ch