1.2. Blutgefasse

4
Kreislaufsystem
Mit diesem Experiment hat Harvey vollständig die Lehre von Galen widerlegt und seine Theorie vom
Blutkreislauf bestätigt. Das Blut versickert nicht, sondern fliesst in einem geschlossenen Kreis von
Blutgefässen einmal vom Herz zum Körper und dann vom Körper zum Herzen zurück.
Fazit: Harvey gründete seine Aussagen auf Beobachtungen, Messungen und Rechnungen und nicht nur
auf reine Spekulationen. Er stand damit im Gegensatz zu den Medizinern seiner Zeit und seinen
Vorgängern, die die Lehre von den Funktionen des Körpers in der Regel von vagen Vorstellungen und
Vermutungen des Altertums ableiteten. Diese neue Art des wissenschaftlichen Vorgehens setzte sich so
am Ende der Renaissance immer mehr durch und wird heutzutage von jedem verantwortungsvollen
Wissenschaftler angewendet.
1.2. Blutgefasse
Alle Blutgefasse bestehen aus den gleichen Gewebeschichten. Die Wand einer Arterie oder Vene ist
dreischichtig (siehe Abb. unten). Aussen befindet sich eine Schicht elastischen Bindegewebes, welche es
dem Gefäss erlaubt, sich zu dehnen und wieder zusammenzuziehen. Die mittlere Schicht besteht aus
glatter Muskulatur und elastischen Fasern. Die innere Oberfläche von Blutgefässen ist absolut glatt (und
wird gebildet aus dem Endothel, einem einschichtigen sogenannten Plattenepithel). Unebenheiten würden
den Blutstrom bremsen und zu Ablagerungen führen.
Unterschiede im Bau hängen mit den unterschiedlichen Funktionen von Arterien, Venen und Kapillaren
zusammen.
Arterie
Vene
5
Kreislaufsystem
-
Den Kapillaren fehlen die beiden äussern Schichten, und ihre sehr dünnen Wände bestehen lediglich
aus dem Endothel und dessen Basalmembran (einer stützenden bindegewebigen „Matte"). Das
erleichtert den Stoffaustausch zwischen dem Blut und der interstitiellen Flüssigkeit, welche die Zellen
umgibt.
-
Bei Arterien ist die mittlere und die äussere Schicht dicker als bei Venen. Die Wände der
Hauptarterien sind so die]}, dass sie selbst durch Blutgefässe versorgt werden müssen. Während das
Blut durch die Gefässe des Kreislaufssystems strömt, variieren seine Geschwindigkeit und sein Druck.
Die dickeren Wände der Arterien liefern den nötigen Gegendruck, um das Blut aufzunehmen, das
rasch und unter hohem Druck vom Herzen in sie hineingepumpt wird, und ihre Flexibilität trägt dazu
bei, den Blutdruck auch dann kontinuierlich aufrecht zu erhalten, wenn das Herz zwischen zwei
Kontraktionen erschlafft.
-
Die dünnwandigen Venen transportieren das Blut mit geringer Geschwindigkeit und geringem Druck
zurück zum Herzen. Im Inneren der Venen befinden sich taschenartige Klappen. Sie verhindern,
dass das Blut zurückfliessen kann, lassen es aber ungehindert zum Herzen fliessen. Wird ein
Venenabschnitt zwischen zwei Taschenklappen leicht zusammengedrückt, so wird daher das Blut
zwangsläufig in Richtung Herz gepresst.
Aufgabe:
Es gibt zwei Möglichkeiten, wie die Venen z usa mme ndrückt werden. Welche könnten das sein?
Notiere!
Betrachte dazu den vom Lehrer bereits projizierten mikroskopischen Dünnschnitt, der sowohl Arterien, wie
auch Venen im Querschnitt zeigt, sowie die beiden vom Lehrer vorgeführten Kurzfilme! Klebe
anschliessend auch die ausgeteilten Abbildungen am passenden Ort ein.
•
•
6
Kreislaufsystem
2. Zusammensetzung und Aufgaben des Blutes
Unser Blut setzt sich zusammen aus Blutzellen (rote und weisse Blutkörperchen), Zellstücken
(Blutplättchen) und Blutflüssigkeit (Blutplasma). Der erwachsene Mensch besitzt 5 bis 7 Liter Blut (70 ml
pro kg Körpergewicht). Rund 44% des Blutes bestehen aus Zellen und Zellstücken, 56% bestehen aus
Blutplasma. Um die Übersicht über die Blutbestandteile zu behalten, orientieren wir uns an folgendem
Schema und ergänzen es:
Die einzelnen Blutbestandteile sehen wir uns genauer an:
Blutplasma (Blutflüssigkeit)
Aussehen: gelbliche, durchsichtige, eiweisshaltige, wässrige Flüssigkeit (90% Wasser)
enthält meist zusätzlich: Glucose, Salze, Abfallstoffe, Hormone und einen Blutgerinnungsstoff
Rote Blutkörperchen (Erythrocyten)
Form:
scheibenförmig, in der Mitte „eingedellt", rot
Entstehung: im roten Knochenmark (z.B. Brustbein, Hüfte, Rippen, Wirbelkörper)
Es entstehen pro Sekunde ca. 2.5 Millionen neue rote Blutkörperchen!
Anzahl:
ca. 5 Millionen pro ml Blut
Lebensdauer: ca. 100 Tage - täglich wird rund 1 % der roten Blutkörperchen ersetzt
Abbau:
in der Leber und der Milz
Der Farbstoff wird teilweise abgebaut und gibt dann der Gallenflüssigkeit die Farbe.
Bei der Gelbsucht (Hepatitis) kann dieser Farbstoff nicht mehr mit der Galle abtransportiert
werden und lagert sich dann anderswo im Körper ein. Deswegen färben sich dann die Haut
und die Augen gelb!
Aufgabe.
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#K«*Y»r/»eriw»
L ^ ^ ^ e ^ ^ ' j ^ r ?
Sfuert^f^
l\^n^eV]
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Weisse Blutkörperchen (Leukocyten)
Form:
kugelig (mit „Anhängseln") oder unregelmässig, „zipflig"
Viele weisse Blutkörperchen können sich kriechend fortbewegen und ändern dabei laufend
ihre Form.
Entstehung: Bildung im roten Knochenmark (Brustbein und Becken), dann „Prägung" im Lymphsystem
(d.h. in Lymphknoten, Thymus, Milz, Mandeln und Knochenmark)
Anzahl:
ca 5'000-8'000 pro ml Blut
Lebensdauer: einige Wochen (z.T. bis viele Jahre)
Aufgabe:
Kreislaufsystem
7
Biutplättchen (Thrombocyten)
Form:
kleine, unregelmässig geformte Zellstücke
Entstehung: besondere Zellen des Knochenmarks (Megakaryocyten) bilden durch Abschnürung
(Fragmentierung) Biutplättchen, wobei pro Zelle insgesamt ca. 4'000-8'000 Biutplättchen
gebildet werden können
Anzahl:
ca. 150'000 - 300'000 pro ml Blut
Lebensdauer:
einige Tage (bis Wochen)
Aufgabe:
,
br,^t*\
cf&si/v^/}
* Kurl belfern
~ M^X
I
V
Aufgaben der Blutbestandteile
1) Lese den Text aufmerksam durch!
2) Suche die Aufgaben der einzelnen Blutbestandteile heraus und notiere diese in den vorgegebenen
Lücken auf der vorhergehenden Seite (S. 6)!
Das Blut erfüllt wichtige Transportaufgaben im Körper: Die roten Blutzellen transportieren den
lebensnotwendigen Sauerstoff von den Lungen in alle Organe und Muskeln unseres Körpers, die ständig
Sauerstoff brauchen. Das dabei gebildete Kohlenstoffdioxid wird im Gegenzug vom Blut zur Lunge
transportiert.
Die kleinsten Bestandteile der Nährstoffe sowie Mineralsalze und Vitamine, die durch die Darmwand in
den Blutkreislauf gelangen, sind im Blutplasma gelöst. Mit dem Blutstrom gelangen sie in alle Bereiche
des Körpers und stehen den Körperzellen als Energieträger oder Baustoff zu Verfügung. Ausserdem
werden verschiedene Abfallprodukte, die bei der Verwertung von Stoffen aus der Nahrung und bei der
Herstellung von körpereigenen Stoffen entstehen, in gelöster Form im Blutplasma zu den
Ausscheidungsorganen, den Nieren, befördert.
Die
weissen
Blutzellen
gehören
zum
Abwehrsystem des Körpers und haben die
Aufgabe, eingedrungene Krankheitserreger zu
vernichten.
Sie
können
ihre
Form
stark
verändern und sogar durch die Wände der
Haargefässe
hindurch
den
Blutkreislauf
verlassen. Trifft eine weisse Blutzelle auf einen
Krankheitserreger, so stülpt sie sich über den
schliesst ihn ein und frisst ihn regelrecht auf.
Ein weisses B l u t k ö r p e r c h e n n ä h e n sich einer A n h ä u f u n g v o n Bakterien, bildet A u s läufer, w e l c h e die Bakterien u m f l i e s s e n . u m sie darnach i m Innern zu verdauen .
A b b i l d u n g 59
Weisses B i m n i c h i e i Bakterien
,
ny
Bakterien
Weisses B l u t kö r p e rc he n
Zellkern
Fremdling,
Bei einer Verletzung von Blutgefässen werden die Biutplättchen
benötigt. An der Wunde zerfallen sie und bewirken damit, dass
austretendes Blut gerinnen kann. Dadurch wird die Wunde
verschlossen und die Blutung kommt zum Stillstand.
Zugleich mit dem Stofftransport ist das Blut auch
Einstellung der richtigen Körpertemperatur beteiligt.
Verarbeitung von Stoffen entsteht in den Körperzellen
die an das Blut abgegeben wird. Mit dem Blutstrom
Wärme im Körper verteilt. Überschüssige Wärme wird
Haut an die Luft abgegeben.
an der
Bei der
Wärme,
wird die
über die
t Vorgänge beim WundverscMuss
10
Kreislaufsystem
3. Das Herz
3.1. Aufbau und Funktionsweise des Herzens
Das Herz eines Erwachsenen ist ein faustgrosser Hohlmuskel.
Die Herzscheidewand teilt den Hohlmuskel in zwei ungleiche
Hälften. Jede Herzhälfte ist nochmals durch Segelklappen
unterteilt. Dadurch entstehen linker bzw. rechter Vorhof und
linke bzw. rechte Kammer. In den rechten Vorhof münden die
obere und die untere Körperhohlvene, in den linken die von
den Lungen kommenden Lungenvenen. Aus der rechten
Herzkammer entspringt die Lungenarterie, aus der linken die
grosse Körperschlagader oder Aorta.
Ein System von Ventilen regelt die Blutströmung im Herzen.
Zwischen den Vorhöfen und Herzkammern befinden sich die
Segelklappen. Am Übergang vom Herzen zur Lungen- und
Körperarterie befinden sich die dreiteiligen Taschenklappen.
I N T E R E S S A N T ZU W I S S E N :
Bin eigenes Blutgefässsystem, die
Herzkranzgefässe,
versorgt
den
Herzmuskel ständig m i t Sauerstoff
und Nährstoffen.
Das Herz ist umgeben vom Herzbeutel. Dieser besteht aus zwei
Häuten, zwischen denen sich ein
schmaler flüssigkeitsgefüllter Spalt
befindet. Die innere Haut ist m i t der
Herzwand verwachsen, die äussere
mit
dem Brustfell.
Ober
den
Herzbeutel ist das Herz so i m
Brustraum aufgehängt, dass es sein
Volumen verändern kann.
Das Herz ist eine Doppelpumpe. Die beiden Herzhälften
pumpen das Blut
gleichzeitig in den Körper- und den
Lungenkreislauf. Sie befördern die gleiche Menge Blut. Weil der Widerstand im Körperkreislauf höher ist
als im Lungenkreislauf, muss das Blut aus der linken Kammer mit höherem Druck in die Aorta gepresst
werden als rechts in die Lungenarterie. Darum ist der Muskel der linken Kammer dicker und stärker.
Die Segelklappen sorgen dafür, dass das Blut aus den Kammern nicht rückwärts fliessen kann. Weil sie
bei der Kammerkontraktion geschlossen sind, kann das Blut aus den Venen aber auch nicht in die
Herzkammer gelangen. Die Vorhöfe haben darum die Aufgabe, während der Kammerkontraktion das Blut
aus den Venen zu sammeln.
Bei einem Erwachsenen schlägt das Herz in Ruhe zwischen 50- und 70-mal pro Minute. Ein Herzschlag
oder besser eine Herzaktion dauert also etwa eine Sekunde. Sie beginnt, wie wir gleich ausführlich
besprechen werden, mit der Kontraktion oder Systole der Vorhöfe und der Kammern, bei der sich das
Volumen verkleinert, und endet mit der Entspannung oder Diastole, bei der das Volumen zunimmt.
Aufgaben:
1. Beschrifte die Abbildung!
2. Zeichne den Weg ein, den das Blut nimmt, das aus der Lunge kommt und in den Körper gepumpt wird.
Benutze dazu einen roten Stift und male Pfeile.
3. Zeichne den Weg ein, den das Blut nimmt, das aus dem Körper kommt und in die Lunge gepumpt
wird. Benutze dazu einen blauen Stift und male Pfeile.
6
8
t£r&<£
Kreislaufsystem
11
Ablauf einer Herzaktion
Taschenklappe
Weil die beiden Herzhälften gleich und synchron arbeiten, stellen
wir im Folgenden nur die rechte Herzhälfte dar.
Vorhof
Segelklappe
Rechte
Herzkammer
© Vorhof-Systole
Er presst
Die Kontraktion beginnt im
Blut durch die offenen
-4P-elÄLtf^^i
in
die Kammer, die sich noch etwas dehnt und so ihre maximale
Füllung erreicht.
© Kammer-Systole: Anspannung
Die Segelklappe wird
y&tiJUjri-ijt*^
Die Muskulatur in der Kammer
bti/frdit*^
Ciyj^M.
(1. Herzton, dumpf) und der Druck in der Kammer steigt.
Sobald der Druck in der Kammer hoch genug ist, wird die
aufgestossen und
® Kammer-Systole: Austreibung
das Blut wird
ausgestossen.
Das Volumen der Kammer vermindert sich bei der Systole von
etwa 140 ml auf die Hälfte. Gleichzeitig wird der Vorhof grösser.
Dadurch saugt das Herz Blut aus den Cf^£^
an.
Während der Systole sinkt der Druck in der Kammer. Sobald er
kleiner ist als in der
die Taschenklappe
-/u^ir4
M
J**-//Ur<£'
schliesst
sich
(2. Herzton, hell). Die Systole ist beendet.
© Kammer-Diastole
Dem Schliessen der Taschenklappen folgt die
Der Herzmuskel
?^/LupJütyji/l
Kammer-Diastole.
sich und das Herz
kehrt seiner Elastizität folgend zur Ausgangsform zurück.
Sobald der Druck der Kammer
-^CiLr-
als im Vorhof, öffnet sich die Segelklappe.
ist
Das Blut fliesst aus
den Venen via Vorhof in die Kammer. Die Kammer füllt sich.
12
Kreislaufsystem
Die Phasen der Herzaktion sind im folgenden Schema zusammengefasst.
Vorhofvolumen
Segelklappe
L-
0 sec
0.8 sec
2. Herzton
Aufgaben:
1. Wofür stehen im obigen Schema die Zeichen x, O, A, B, C?
A
M^i^lAn^n
HJAA ' 6 W / t
tv?
(2~J!*£ f
2. Fülle den folgenden Lückentext zum Druckverlauf in der linken Kammer bei der Systole aus!
geschlossen und die
Zu Beginn der Kammer-Systole ist die Taschenklappe zur.
_j
-^J2y&sLJ££it>f fl£.
l
v/W
die
steil ansteigen, bis di
verlangsamt sich der Druckanstieg, .weil _
Kammermuskulatur endet, _
schliesst sich. Die Kontraktion der Kammermuskulatur lässt den
JAsuAtd&Afl
aufgestossen wird. Dann
in die Aorta gedrückt wird. Sobalddie Kontraktion der
. der Druck und die Taschenklappe
3. Welche Phase der Herzaktion ist nachfolgend beschrieben?
•J-Ar^r&r-
Mj'M^i/f.
sich.
~ lÄzu±/brf £
/
Taschenklappen schliessen sich (wenn der Druck in der Kammer tiefer ist als in der Arterie) Kammermuskulatur entspannt sich - Segelklappen öffnen sich - Kammer füllt sich, bis die
Segelklappen wieder schliessen.
Frontansicht (inkl. Herzkranzarterien)
1 T /i koß,fi,ffl^C
links
2
1
Herzklappen (Vorhöfe entfernt)
.
-.
4?rjf*U*pf&
Zellbiologie
7
Zelle und Industriekomplex - der Versuch eines Vergleiches
Eine Zelle ist theoretisch vergleichbar mit einem grossen Industriekomplex. Es werden Rohstoffe importiert,
verarbeitet, neue Stoffe produziert, Produkte hergestellt und exportiert. A u f dem G e l ä n d e
des
Industriekomplexes stehen verschiedene G e b ä u d e - in der Zelle werden diese G e b ä u d e "Organellen" genannt.
Eine Organelle ist der Zellkern:
Der Zellkern - das Büro
Der Zellkern ist so etwas wie das B ü r o des Industriekomplexes. In seinem Innern gibt es vor allem eine riesige
Bibliothek, in der die Bauanleitungen für alle erdenklichen Produkte archiviert sind. Beim Menschen sind diese
Bauanleitungen in jeder Zelle in 23 verschiedenen A k t e n s c h r ä n k e n gelagert - zur Sicherheit gibt es jeden
Aktenschrank zwei M a l . Insgesamt findet man also 46 A k t e n s c h r ä n k e . Der biologische Name dieser
A k t e n s c h r ä n k e ist "Chromosomen". V o n den Bauanleitungen gibt es in jedem Aktenschrank zwei Kopien. Die
Bauanleitungen sind in der Sprache der D N A geschrieben. D N A steht für das englische „ d e o x y r i b o n u c l e i c
acid". Die parallel bestehende deutsche A b k ü r z u n g D N S (für „ D e s o x y r i b o n u c l e i n s ä u r e " ) w i r d hingegen seltener
verwendet und ist laut Duden „ v e r a l t e n d " .
In einem B ü r o gibt es natürlich auch K o p i e r g e r ä t e . I m Zellkern gibt es zwei Typen davon. Der eine G e r ä t e t y p
wird dazu verwendet, die Bauanleitungen zu kopieren. Dies ist dann w i c h t i g , wenn sich eine Zelle teilt. Es
entstehen zwei Zellen mit zwei Zellkernen - jeder Zellkern, also jedes B ü r o muss wieder alle Bauanleitungen (in
doppelter Ausführung ) besitzen. Das für diesen Fall verwendete K o p i e r g e r ä t heisst "DNA-Polymerase".
Der zweite T y p K o p i e r g e r ä t heisst "RNA-Polymerase". Er wird benutzt, wenn die Bauanleitungen in die
Werkhallen des Industriekomplexes verschickt werden sollen, damit dort die entsprechenden
Produkte
hergestellt werden k ö n n e n . N a t ü r l i c h wird dazu nicht das D N A - O r i g i n a l versendet, sondern es wir d eine
Arbeitskopie erstellt, welche R N A genannt w i r d ( R i b o n u c l e i n s ä u r e , engl. ribonucleic acid). Der Vorteil davon
ist, dass jeweils v o n . einer Bauanleitung gleich mehrere Arbeitskopien erstellt werden k ö n n e n . Diese
Arbeitskopien könne n dann in der Werkhalle an mehreren Maschinen gleichzeitig eingesetzt werden und so das
gleiche Produkt parallel produziert werden.
Im Zellkern gibt es meist eine (oder mehrere) auffallend dunkle, k u g e l f ö r m i g e Struktur(en). Diese nennt man
"Nucleolus" (Mehrzahl „ N u c l e o l i " ) oder " K e r n k ö r p e r c h e n " . Sie ist ein spezielles Entwicklungslabor, in dem die
wichtigsten Maschinen der Zelle - die Ribosomen - vorgefertigt werden.
Werkhalle und Maschinen - das " E R " und die Ribosomen
Die RNA-Arbeitskopie n gelangen also aus dem B ü r o hinaus und werden in die Werkhalle gebracht. Die
Werkhalle der Zelle w i r d "Endoplasmatisches Reticulum" - kurz ER - genannt. A m ER stehen viele baugleiche
Maschinen bereit, welche die Bauanleitung der R N A ablesen und das entsprechende Produkt herstellen k ö n n e n .
Diese Maschinen werden "Ribosomen" genannt. Die Produkte der Ribosomen nennt man "Proteine" oder
"Eiweisse". A n gewissen Teilen der Werkhalle stehen keine Maschinen - diesen T e i l des ER nennt man "glattes"
ER, den Teil m i t Ribosomen nennt man "raues" ER.
Es gibt auch Maschinen, welche nicht an der Werkhalle, sondern irgendwo auf dem W e r k g e l ä n d e stehen - sie
nennt man freie Ribosomen.
Zellbiologie
8
Verpackungshalle - der Goigi-Apparat
Die in der Werkhalle produzierten Produkte - also die Proteine - werden oftmals noch etwas angepasst und dann
für den Versand innerhalb des Industriekomplexes oder sogar nach draussen (also aus der Zelle hinaus) verpackt.
Dies geschieht in einem dem ER anschliessenden G e b ä u d e , dem so genannten Golgi-Apparat (manchmal auch
Dictyosom genannt). Die fertig verpackten Produkte werden v o m Golgi-Apparat in bläschenförmige Pakete
geschnürt und an ihren Bestimmungsort innerhalb oder ausserhalb der Zelle gebracht.
Es gibt Pakete m i t gefährlichem Inhalt die so genannten
"Lysosomen".
Sie
werden vom
Betriebssicherheitsdienst benutzt, um in den Industriekomplex eingedrungene Einbrecher und Fremdkörper zu
neutralisieren. Lysosomen finden sich N U R in tierischen Zellen.
Mitochondrien - die Kraftwerke der Zelle
Ein Industriekomplex braucht verständlicherweise auch Energie. Diese w i r d in den Mitochondrien bereitgestellt,
den Zellkraftwerken. Die Zellkraftwerke werden gespiesen von Traubenzucker, welcher von aussen in die Zelle
aufgenommen w i r d . Die produzierte Energie wird in wiederaufladbaren Batterien gespeichert, welche A T P
genannt werden. Die ATPs werden dann überall in der Zelle verteilt und als Energiequellen angezapft. Ist eine
Batterie leer, w i r d sie i m Mitochondriu m wieder aufgeladen.
Mikrotubuli - Transportwege und Strukturelemente
Mikrotubuli sind eine A r t Gerüst- oder Schienenstränge, die überall durch den Industriekomplex führen. A n
ihnen entlang werden Stoffe transportiert. Die M i k r o t u b u l i geben der Zelle aber auch Form und Halt, indem sie
das so genannte "Cytoskelett" bilden. Dieses Zellskelett muss aber nicht starr sein, sondern kann flexibel und bei
Bedarf rasch umbaubar sein. Die R ä u m e zwischen dem Cytoskelett sind m i t dem Cytoplasma gefüllt - einer
gelartigen Flüssigkeit. (Der Vergleich zum Industriekomplex fällt hier schwer).
Zaun und Mauer - Zellmembran und Zellwand
Natürlich muss ein Industriekomplex gut bewacht und abgegrenzt werden. Dies kann mittels eines Zaunes oder
einer Mauer - oder gleich beidem geschehen. A l l e Zellen besitzen als Abgrenzung eine flexible Zellmembran.
Pflanzenzellen besitzen zusätzlich noch eine starre Wand: die Z e l l w a n d . In dieser Ummantelung gibt es
verschiedene T o r e , durch die ausgewählte Stoffe hinein oder heraus gelangen können. Einige Tore haben m i t
Energie betriebene Mechanismen, die ausgesuchte Stoffe aktiv in oder aus der Zelle befördern können.
Solarkraftwerke - Chloroplasten
Pflanzenzellen besitzen Solarkraftvverke, in denen sie Sonnenenergie in Brennstoffe für ihre Zellkraftwerke
(Mitochondrien) umwandeln können. Dies sind die Chloroplasten - unter dem M i k r o s k o p gut sichtbare, grüne
Kügelchen.
Flüssigkeitstank - Vakuole
Ebenfalls nur in Pflanzenzelle zu finden sind Vakuolen - riesige, ballonartige Flüssigkeitstanks, welche einen
grossen T e i l des Industriekomplexes einnehmen können (Je nach Füllstand des Tanks).
Hinweis: Dieser Text enthält viele Vereinfachungen, viele hinkende Vergleiche, viele Ungenauigkeiten, viele
Verallgemeinerungen! Dennoch, so hoffe ich, sollte er dir das Verständnis dieses komplexen Themas (mit seinen
vielen Fremdwörtern) erleichtern.
© B . Brun del R e , 2008 (abgeändert durch M . Lichlsieiner)
A b b . 6 Schematische Darstellung einer Tierzelle (5'000fache Vergrösserung)
Zellbiologie
11
Cytoplasma
Den gesamten Bereich zwischen dem Zellkern und der die Zelle umgebenden Membran nennt man
Cytoplasma (auch Zellplasma). Es besteht aus dem halbflüssigen Cytosol, in das die Organellen
eingelagert sind.
Zellmembran
Membranen unterteilen das Zellinnere in eine Vielzahl gegeneinander abgegrenzter Räume, die als
Kompartimente bezeichnet werden. Jene Membran, welche die Zelle gegen aussen abgrenzt, wird
Zellmembran genannt. Es handelt sich dabei um ganz dünne Häutchen an welchen diverse
Stoffaustauschvorgänge stattfinden. Durch die Abgrenzung nach aussen kann innerhalb der Zelle ein
anderes Milieu herrschen als ausserhalb.
Endoplasmatisches Reticulum (ER)
Das ER ist ein Membransystem, das in Form eines Netzwerkes das gesamte Cytoplasma durchzieht.
Die Membranen umschliessen lamellen- oder röhrenförmige Innenräume. Das ER steht mit anderen
Membranen, zum Beispiel der Kernhülle, in Verbindung. Im Inneren des ER werden Stoffe gebildet,
umgewandelt und gespeichert. An der ER-Membran werden mit Hilfe sogenannter „Ribosomen"
Proteine (= Eiweisse) gebildet. Ein mit Ribosomen „beladenes" ER sieht rau aus und heisst daher
„raues ER", ER ohne Ribosomen heisst „glattes ER". Ausserdem dient das ER dem Stofftransport in
der Zelle. Manchmal schnüren sich von den Membranen Bläschen (= Vesikel) ab, in denen Stoffe
transportiert werden.
Golgi-Apparat
Der Golgi-Apparat ist aus vielen flachen, membranumschlossenen Reaktionsräumen, Dictyosomen
genannt, aufgebaut. Im Innern befinden sich vor allem Proteine. Sie werden dort nicht gebildet
sondern nur konzentriert, umgewandelt und gelagert. Am Rande der Membranstapel können sich wie beim ER - Bläschen, sogenannte Golgi-Vesikel, abschnüren und entweder innerhalb der Zelle zu
den Orten wandern an denen die Stoffe benötigt werden oder als Sekret, aus der Zelle ausgeschleust
werden.
Zellkern
Der Zellkern ist das grösste Zellorganell der eukaryotischen Zelle und liegt oft zentral im Cytoplasma.
Das Plasma des Zellkerns wird durch eine Doppelmembran vom Cytoplasma getrennt. Die äussere
Kernmembran setzt sich in der Membran des ER fort. Die Kernhülle enthält Poren durch die Moleküle
transportiert werden können. Der Zellkern enthält vor allem die DNA (Erbgut) und steuert die
Stoffwechselprozesse innerhalb der Zelle. Der Zellkern enthält die Kernkörperchen. Diese sind
Ribosomenfabriken.
Kernkörperchen
Der Nukleolus ist ein kleines rundliches Gebilde und dient der RNA-Synthese. In ihm werden die
Bestandteile der Ribosomen gebildet, welche anschliessend im Cytoplasma zusammengesetzt
werden.
Ribosomen
Ribosomen bestehen aus Proteinen und RNA und sind von keiner Membran umschlossen. Diese
Partikel haben nur einen Durchmesser von 15 bis 30 nm. Ribosomen sind also sehr klein. Sie sind die
Proteinfabriken der Zelle.
Zellbiologie
12
Mitochondrien
Mitochondrien sind bohnenförmig und von einer Hülle aus zwei Membranen umgeben. Dadurch
entstehen zwei Kompartimente: das eine liegt zwischen der inneren und äusseren Hüllmembran, das
andere wird nur von der inneren Membran umgeben. Diese ist stark gefaltet. Mitochondrien sind für
die Zellatmung verantwortlich. Dabei wird die in den Nährstoffen (-> Traubenzucker) enthaltene
Energie in eine für die Zelle unmittelbar verwertbare Form (-> ATP) umgewandelt. Mitochondrien kann
man deshalb als die "Kraftwerke" der Zelle bezeichnen. Mitochondrien findet man im Cytoplasma von
allen Zellen, je nach Zellenart jedoch verschieden häufig.
Lysosomen
Lysosomen sind von einer einfachen Membran umhüllte Bläschen. Sie werden im Golgi-Apparat
gebildet und enthalten vor allem Verdauungsstoffe. In den Lysosomen werden auch gealterte
Organellen abgebaut. Die Hauptfunktion der Lysosomen besteht darin, körperfremde (z.B. bakterielle
und virale) Proteine und Substanzen mittels der in ihnen enthaltenen Enzyme zu verdauen.
Mikrotubuli (sing. Mikrotubulus)
Dies sind röhrenförmige Strukturen. Sie sind Bestandteil des Cytoskeletts (= intrazelluläres
Stützsystem). Sie sind somit mitverantwortlich für die mechanische Stabilisierung der Zelle und ihrer
äusseren Form, für aktive Bewegungen der Zelle als Ganzes, sowie für Bewegungen und Transporte
innerhalb der Zelle.
Zentriolen
Die Zentriolen kommen fast nur in tierischen Zellen vor. Ihr wichtigstes Bauelement sind Mikrotubuli. In
jeder Zelle ist nur ein Paar Zentriolen zu finden. Dieses spielt eine Rolle bei der Zellteilung.
Chloroplasten
Diese gibt es nur in Pflanzenzellen. Sie sind von einer Doppelmembran umgeben, wodurch zwei
Kompartimente entstehen (wie bei Mitochondrien). Die innere Membran umschliesst einen Raum, der
flächige, lamellenförmige Membranstapel (-> Thylakoide) enthält. Diese sind z.T. wie Geldrollen sehr
dicht gestapelt (-> Grana). Die Chloroplasten enthalten den grünen Farbstoff „Chlorophyll" und
betreiben Fotosynthese.
Zellwand
Die Zellwand ist eine typische Struktur von Pflanzen- und Pilzzellen. Die Wand ist ein Abscheidungsprodukt der lebenden Zellen. Die meisten Zellwände enthalten zahlreiche Tüpfel. Durch diese Tüpfel
sind Pflanzenzellen mit ihren Nachbarinnen mittels Cytoplasmafortsätzen verbunden. Ihre zwei
Hauptfunktionen sind der Zelle Stabilität zu geben und zu verhindern, dass die Zelle anschwillt, wenn
Wasser eindringt.
Vakuole
Zellsaftgefüllte Vakuolen sind typisch für Pflanzenzellen. Ihr Volumen kann mehr als 90 % des
Gesamtvolumens einer Zelle betragen. Sie sind gegen das Cytoplasma durch eine Vakuolenmembran
abgegrenzt. Vakuolen sind häufig Speicherkompartimente. Bei den im Zellsaft gelösten Stoffen
handelt es sich, neben einigen Salzen, vor allem um organische Stoffe wie Zucker und organische
Säuren.