Biologie: Zellen. Struktur, Zweck, Funktionen

Die Biologie der Zelle ist jedem Lehrplan allgemein bekannt. Wir laden Sie ein, sich an das zu erinnern, was Sie einmal gelernt haben, und etwas Neues über sie zu entdecken. Der Name "Käfig" wurde bereits 1665 vom Engländer R. Hooke vorgeschlagen. Es war jedoch erst im 19. Jahrhundert, dass es begann, systematisch untersucht zu werden. Wissenschaftler interessierten sich unter anderem für die Rolle der Zelle im Körper. Sie können in der Zusammensetzung vieler verschiedener Organe und Organismen (Eier, Bakterien, Nerven, Erythrozyten) oder als unabhängige Organismen (Protozoen) vorliegen. Trotz aller Verschiedenartigkeit haben ihre Funktionen und ihre Struktur viele Gemeinsamkeiten.

Zellfunktion

Sie sind alle unterschiedlich in Form und oft in Funktion. Zellen von Geweben und Organen eines Organismus können sich sehr stark unterscheiden. Die Zellbiologie unterscheidet jedoch Funktionen, die allen ihren Sorten inhärent sind. Hier findet immer die Proteinsynthese statt. Dieser Prozess wird vom genetischen Apparat gesteuert. Eine Zelle, die keine Proteine ​​synthetisiert, ist im Wesentlichen tot. Eine lebende Zelle ist eine Zelle, deren Komponenten sich ständig ändern. Die Hauptstoffklassen bleiben jedoch unverändert.

Alle Prozesse in der Zelle werden mit Energie ausgeführt. Dies sind Ernährung, Atmung, Fortpflanzung, Stoffwechsel. Eine lebende Zelle zeichnet sich daher dadurch aus, dass in ihr ständig ein Energieaustausch stattfindet. Jeder von ihnen hat eine gemeinsame wichtigste Eigenschaft - die Fähigkeit, Energie zu speichern und zu verbrauchen. Andere Funktionen umfassen Teilung und Reizbarkeit.

Alle lebenden Zellen können auf chemische oder physikalische Veränderungen in ihrer Umgebung reagieren. Diese Eigenschaft wird als Erregbarkeit oder Reizbarkeit bezeichnet. In Zellen ändern sich bei Erregung die Zerfallsrate von Substanzen und die Biosynthese, die Temperatur und der Sauerstoffverbrauch. In diesem Zustand führen sie die ihnen innewohnenden Funktionen aus.

Zellstruktur

Zellen-Biologie

Seine Struktur ist ziemlich komplex, obwohl es als die einfachste Lebensform in einer Wissenschaft wie der Biologie angesehen wird. Die Zellen befinden sich in der interzellulären Substanz. Es gibt ihnen Atmung, Ernährung und mechanische Kraft. Der Kern und das Zytoplasma sind die Hauptbausteine ​​jeder Zelle. Jeder von ihnen ist mit einer Membran bedeckt, deren Bauelement ein Molekül ist. Die Biologie hat festgestellt, dass die Membran aus vielen Molekülen besteht. Sie sind in mehreren Schichten angeordnet. Durch die Membran dringen Substanzen selektiv ein. Im Zytoplasma befinden sich Organellen - die kleinsten Strukturen. Dies sind das endoplasmatische Retikulum, Mitochondrien, Ribosomen, Zellzentrum, Golgi-Komplex, Lysosomen. Sie können besser verstehen, wie Zellen aussehen, indem Sie die in diesem Artikel vorgestellten Zeichnungen studieren.

Membran

Teile des Käfigs

Wenn Sie eine Pflanzenzelle unter einem Mikroskop untersuchen (z. B. eine Zwiebelwurzel), werden Sie feststellen, dass sie von einer ziemlich dicken Schale umgeben ist. Der Tintenfisch hat ein riesiges Axon, dessen Schale völlig anderer Natur ist. Es entscheidet jedoch nicht, welche Substanzen in das Axon gelangen sollen oder nicht. Die Funktion der Zellmembran besteht darin, dass sie ein zusätzliches Mittel zum Schutz der Zellmembran darstellt. Die Membran wird als "Festungsmauer des Käfigs" bezeichnet. Dies gilt jedoch nur in dem Sinne, dass es seinen Inhalt schützt und schützt.

Sowohl die Membran als auch der innere Inhalt jeder Zelle bestehen normalerweise aus den gleichen Atomen. Dies sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Diese Atome stehen am Anfang des Periodensystems. Die Membran ist ein Molekularsieb, sehr fein (ihre Dicke ist zehntausendmal geringer als die Dicke eines Haares). Seine Poren ähneln langen schmalen Passagen in der Festungsmauer einer mittelalterlichen Stadt. Ihre Breite und Höhe sind zehnmal kleiner als ihre Länge. Darüber hinaus sind die Löcher in diesem Sieb sehr selten. In einigen Zellen nehmen die Poren nur ein Millionstel der gesamten Membranfläche ein.

Kern

lebende Zelle

Die Zellbiologie ist auch unter dem Gesichtspunkt des Kerns interessant. Es ist das größte Organoid, das als erstes die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf sich zieht. 1981 wurde der Zellkern von Robert Brown, einem schottischen Wissenschaftler, entdeckt. Dieses Organoid ist eine Art kybernetisches System, in dem Informationen gespeichert, verarbeitet und dann auf das Zytoplasma übertragen werden, dessen Volumen sehr groß ist. Der Kern ist sehr wichtig im Vererbungsprozess, in dem er eine wichtige Rolle spielt. Darüber hinaus erfüllt es die Funktion der Regeneration, dh es kann die Integrität des gesamten Zellkörpers wiederherstellen. Dieses Organoid reguliert alle wichtigen Funktionen der Zelle. Die Form des Kerns ist meistens sowohl kugelförmig als auch eiförmig. Chromatin ist der wichtigste Bestandteil dieser Organelle. Dies ist eine Substanz, die sich gut mit speziellen Kernfarbstoffen färbt.

Eine Doppelmembran trennt den Kern vom Zytoplasma. Diese Membran ist mit dem Golgi-Komplex und dem endoplasmatischen Retikulum assoziiert. Die Kernmembran hat Poren, durch die einige Substanzen leicht gelangen, während andere schwieriger zu machen sind. Somit ist seine Permeabilität selektiv.

Kernsaft ist der innere Inhalt des Kerns. Es füllt den Raum zwischen seinen Strukturen. Notwendigerweise befinden sich im Kern Nukleolen (eine oder mehrere). In ihnen werden Ribosomen gebildet. Es gibt eine direkte Beziehung zwischen der Größe der Nukleolen und der Aktivität der Zelle: Je größer die Nukleolen sind, desto aktiver ist die Biosynthese des Proteins; und im Gegenteil, in Zellen mit begrenzter Synthese fehlen sie entweder vollständig oder sind klein.

Der Kern enthält Chromosomen. Dies sind spezielle fadenförmige Formationen. Neben dem Genital befinden sich 46 Chromosomen im Zellkern einer menschlichen Zelle. Sie enthalten Informationen über die erblichen Neigungen des Organismus, die an die Nachkommen weitergegeben werden.

Zellen haben normalerweise einen Kern, aber es gibt auch mehrkernige Zellen (in Muskeln, in der Leber usw.). Wenn die Kerne entfernt werden, werden die verbleibenden Teile der Zelle unrentabel.

Zytoplasma

wie Zellen aussehen

Das Zytoplasma ist eine farblose, schleimige, halbflüssige Masse. Es enthält etwa 75-85% Wasser, etwa 10-12% Aminosäuren und Proteine, 4-6% Kohlenhydrate, 2 bis 3% Lipide und Fette sowie 1% anorganische und einige andere Substanzen.

Der Inhalt der Zelle im Zytoplasma kann sich bewegen. Dank dessen sind Organellen optimal platziert und biochemische Reaktionen sowie der Ausscheidungsprozess von Stoffwechselprodukten laufen besser ab. In der zytoplasmatischen Schicht treten verschiedene Formationen auf: oberflächliche Auswüchse, Flagellen, Zilien. Das Zytoplasma wird vom retikulären System (Vakuolar) durchdrungen, das aus abgeflachten Säcken, Vesikeln und Tubuli besteht, die miteinander kommunizieren. Sie sind mit der äußeren Plasmamembran verbunden.

Endoplasmatisches Retikulum

zellbiologischer Test

Dieses Organoid wurde so benannt, weil es sich im zentralen Teil des Zytoplasmas befindet (aus dem Griechischen wird das Wort "Endon" als "innen" übersetzt). EPS ist ein sehr verzweigtes System von Vesikeln, Tubuli, Tubuli verschiedener Formen und Größen. Sie werden durch Membranen vom Zytoplasma der Zelle abgegrenzt.

Es gibt zwei Arten von EPS. Das erste ist körnig, das aus Zisternen und Röhrchen besteht, deren Oberfläche mit Granulat (Körnern) übersät ist. Die zweite Art von EPS ist agranular, dh glatt. Granas sind Ribosomen. Es ist merkwürdig, dass hauptsächlich körniges EPS in den Zellen tierischer Embryonen beobachtet wird, während es in adulten Formen normalerweise agranular ist. Wie Sie wissen, sind Ribosomen der Ort der Proteinsynthese im Zytoplasma. Basierend darauf kann angenommen werden, dass körniges EPS überwiegend in Zellen auftritt, in denen eine aktive Proteinsynthese stattfindet. Es wird angenommen, dass das agranulare Netzwerk hauptsächlich in jenen Zellen vertreten ist, in denen eine aktive Synthese von Lipiden, dh Fetten und verschiedenen fettähnlichen Substanzen, stattfindet.

Beide Arten von EPS sind nicht nur an der Synthese organischer Substanzen beteiligt. Hier werden diese Substanzen angesammelt und auch an die notwendigen Stellen transportiert. EPS reguliert auch den Stoffwechsel zwischen Umwelt und Zelle.

Ribosomen

Dies sind zelluläre Nichtmembranorganellen. Sie bestehen aus Protein und Ribonukleinsäure. Diese Teile der Zelle sind aus Sicht der inneren Struktur noch nicht vollständig verstanden. In einem Elektronenmikroskop sehen Ribosomen aus wie pilzförmige oder abgerundete Körnchen. Jeder von ihnen ist durch eine Nut in kleine und große Teile (Untereinheiten) unterteilt. Mehrere Ribosomen sind häufig durch einen Strang spezieller RNA (Ribonukleinsäure) miteinander verbunden, der als i-RNA (informativ) bezeichnet wird. Dank dieser Organellen werden Proteinmoleküle aus Aminosäuren synthetisiert.

Golgi-Komplex

Biologie Zellzusammensetzung

Die Produkte der Biosynthese gelangen in die Lumen der Tubuli und Hohlräume des EPS. Hier sind sie in einem speziellen Apparat konzentriert, der Golgi-Komplex genannt wird (im obigen Bild wird er als Golgi-Komplex bezeichnet). Dieser Apparat befindet sich in der Nähe des Kerns. Er ist am Transfer von Biosyntheseprodukten beteiligt, die an die Zelloberfläche abgegeben werden. Der Golgi-Komplex ist auch an ihrer Entfernung aus der Zelle, an der Bildung von Lysosomen usw. beteiligt.

Dieses Organoid wurde von Camilio Golgi, einem italienischen Zytologen (Jahre seines Lebens - 1844-1926), entdeckt. Zu seinen Ehren wurde er 1898 zum Golgi-Apparat (Komplex) ernannt. Die in den Ribosomen produzierten Proteine ​​gelangen in dieses Organoid. Wenn sie von einem anderen Organoid benötigt werden, wird ein Teil des Golgi-Apparats abgetrennt. Somit wird das Protein an den gewünschten Ort transportiert.

Lysosomen

Wenn es darum geht, wie Zellen aussehen und welche Organellen Teil von ihnen sind, müssen unbedingt Lysosomen erwähnt werden. Sie haben eine ovale Form und sind von einer einschichtigen Membran umgeben. Lysosomen enthalten eine Reihe von Enzymen, die Proteine, Lipide und Kohlenhydrate zerstören. Wenn die lysosomale Membran beschädigt ist, werden Enzyme abgebaut und der Inhalt in der Zelle zerstört. Infolgedessen stirbt sie.

Zellzentrum

Es kommt in Zellen vor, die sich teilen können. Das Zellzentrum besteht aus zwei Zentriolen (stabförmigen Körpern). Da es sich in der Nähe des Golgi-Komplexes und des Kerns befindet, ist es an der Bildung der Teilungsspindel und am Prozess der Zellteilung beteiligt.

Mitochondrien

Molekülbiologie

Zu den Energieorganellen gehören Mitochondrien (siehe Abbildung oben) und Chloroplasten. Mitochondrien sind eine Art Energiestation in jeder Zelle. In ihnen wird Energie aus Nährstoffen gewonnen. Mitochondrien sind unterschiedlich geformt, meistens jedoch Granulate oder Filamente. Ihre Anzahl und Größe sind nicht konstant. Dies hängt von der funktionellen Aktivität einer bestimmten Zelle ab.

Wenn Sie sich eine elektronenmikroskopische Aufnahme ansehen, können Sie sehen, dass Mitochondrien zwei Membranen haben: eine innere und eine äußere. Der innere bildet mit Enzymen bedeckte Auswüchse (Kristalle). Aufgrund des Vorhandenseins von Kristallen nimmt die gesamte Mitochondrienoberfläche zu. Dies ist wichtig, damit die Aktivität von Enzymen aktiv verläuft.

In Mitochondrien haben Wissenschaftler spezifische Ribosomen und DNA gefunden. Dadurch können sich diese Organellen während der Zellteilung selbstständig vermehren.

Chloroplasten

Bei Chloroplasten handelt es sich um eine Scheibe oder eine Kugel mit einer Doppelschale (innen und außen). In dieser Organelle befinden sich auch Ribosomen, DNA und Körner - spezielle Membranformationen, die sowohl mit der inneren Membran als auch untereinander verbunden sind. Chlorophyll kommt genau in Gran-Membranen vor. Dank dessen wird die Energie des Sonnenlichts in chemische Energie Adenosintriphosphat (ATP) umgewandelt. In Chloroplasten wird es zur Synthese von Kohlenhydraten (aus Wasser und Kohlendioxid gebildet) verwendet.

Stimmen Sie zu, die oben dargestellten Informationen müssen Sie nicht nur wissen, um den Test in Biologie zu bestehen. Die Zelle ist das Baumaterial, aus dem unser Körper besteht. Und jede lebende Natur ist eine komplexe Ansammlung von Zellen. Wie Sie sehen können, sind viele Komponenten in ihnen hervorzuheben. Auf den ersten Blick scheint es keine leichte Aufgabe zu sein, die Struktur einer Zelle zu untersuchen. Wenn Sie es sich ansehen, ist dieses Thema jedoch nicht so schwierig. Sie müssen es wissen, um sich in einer Wissenschaft wie der Biologie gut auskennen zu können. Die Zusammensetzung der Zelle ist eines ihrer Grundthemen.

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