Cytologie - Zellorganellen

Alle Lebewesen bestehen aus Zellen, in denen zahlreiche Organellen mit bestimmten Funktionen schwimmen. Die Organellen können sich nicht selbständig vermehren oder außerhalb der Zelle existieren. Man kann sich das so vorstellen: Die Organellen sind für die Zellen das, was für die Menschen Organe sind. Auf diese Art und Weise kann man sich das besser vorstellen. Nun werden die wichtigsten Zellorganellen mit ihren wichtigen Funktionen vorgestellt:

Zellkern (= Nukleus):

• Steuerzentrale der Zelle
• wichtige Prozesse wie z.B. DNA-Replikation finden statt
• enthält DNA (Erbinformation)

Kernkörperchen (= Nukleolus):

• eine kleine Kugel im Zellkern
• nicht deutlich vom restlichen Kern abgegrenzt
• Transkription der rRNA (= ribosomale RNA) finden hier statt, welche wichtige Bestandteile von Ribosomen sind

Endoplasmatisches Retikulum (= ER):

• ein Membransystem, das große Teile der Zelle netzartig durchzieht und dabei Kanäle bildet 
• Unterscheidung zwischen glattem (= sER: s für smooth) und rauem (= rER: r für rough) Endoplasmatischem Retikulum → unterschiedliche Funktionen

 → raues ER (ER mit Ribosomen) = Synthese von Proteinen    → glattes ER (ER ohne Ribosomen) = 1. Calcium - und Kohlenhydratspeicher (Calcium ist wichtig für die Muskelzellen, deshalb wird es dort auch als sarkoplasmatisches Retikulum bezeichnet), 2. Synthese von Membranproteinen, aber auch von Steroidhormonen und 3. Biotransformation (= Entgiftung der Zelle) → hierbei spielt die Leber eine sehr große Rolle

Ribosomen:

• bestehen aus Proteinen und rRNA
• bei Eukaryoten: 80S (kleine und große Untereinheit: 40S und 60S), bei Mitochondrien und Prokaryoten: 70S (kleine und große Untereinheit: 30S und 50S)
• synthetisieren Proteine
• Polysom = eine Perlenkette von Ribosomen und mRNA (eine Reihe vieler Ribosome an der mRNA während der Translation)

Golgi Apparat:

• Membrane, die Hohlräume bilden (= Zisternen) → mehrere Zisternen bilden sogenannte Diktyosomen
• Stoffe werden hierbei in Vesikel (= Bläschen) verpackt für den Transport → der Golgi-Apparat wird deshalb auch als Postbote/Paketzentrum der Zelle bezeichnet
• cis-Golgi-Netzwerk: Dem rauen ER zugewandt, von dem es frisch synthetisierte Proteine bekommt     trans-Golgi-Netzwerk: Die verarbeiteten Proteine werden in Vesikel gepackt und abgeschnürt für den weiteren Transport
• Posttranslationale Modifikationen (= Proteine werden nochmal verändert) finden ebenfalls statt: N-/O-Glykosylierung (Anhängen von Zuckergruppen), Anhängen von Sulfat- oder Phosphationen oder das Abspalten von Peptidketten aus dem Protein 

Vesikel:

• Bläschen, die wichtig für den Transport sind
• Vesikel können mit der Zellmembran verschmelzen (= Exozytose)

Lysosomen:

• Enzyme, die für den Abbau von Makromolekülen zuständig sind
• verschiedene Stoffe werden zersetzt, d.h. es werden auch verschiedene Enzyme gebraucht (Nukleasen, Lipasen, Proteasen etc.)
• wird von einer Membran umgeben, die Protonenpumpen enthält (H⁺-ATPasen), die unter Verbrauch von ATP Protonen ins innere der Lysosomen pumpen → wichtig für die Aufrechterhaltung des sauren pH-Werts im Lysosoym (pH zwischen 4-5)
• entstehen als Vesikel, die sich dann vom Golgi-Apparat abschnüren

Mitochondrien:

• Bezeichnung als ,,Kraftwerke der Zelle"
• Beta Oxidation (Abbau von Fettsäuren), Citratzyklus (= Zitronensäurezyklus) und die Atmungskette statt
• verfügen über eine eigene DNA, eine Doppelmembran (innere Membran stark gefaltet) und vermehren sich azyklisch (= unabhängig vom Zellzyklus) → zwischen der inneren und äußeren Membran befindet sich der Intermembranraum
• besitzen wie die Prokaryoten 70S Ribosome 
• maternaler Erbgang (lat. mater = Mutter) → alle Mitochondrien eines Kindes stammen von der Mutter
• der Energieträger der Zellen ATP (= Adenosintriphosphat) wird hergestellt

Peroxisomen:

• zuständig für den Abbau der in den Zellen anfallende Zellgift Wasserstoffperoxid
• besitzt zwei wichtige Enzyme für den Abbau: Peroxidase und Katalase
• Reaktion: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
• Abbau von Fettsäuren (eigentlich erledigen dies die Mitochondrien), aber hierbei werden von langkettigen Fettsäuren einige C-Atome abgespalten und die kurzen Fettsäuren werden nun für den endgültigen Abbau zu den Mitochondrien transportiert
• Synthese von Fetten
• Entstehung aus Knospungen anderer Perixosomen oder aus Abschnürungen des rauen ER

Cytoplasma:

• besteht zu 80% aus Wasser, 10% Proteine, 5% Lipide, 4% sonstige Stoffe und 1% DNA/RNA
• besteht aus dem Zytoskelett (= Zellskelett), Zytosol (= Zellflüssigkeit) und Zellorganellen
• ,,beherbergt" unterschiedliche Zellorganellen (= Füllmaterial)
• speichert überschüssige Glucose (= Glykogen)
• Vielzahl an chemischen Reaktionen findet statt z.B. Gluconeogenese (= Synthese neuer Glucose) oder Glykolyse (= Spaltung von Glucose), aber auch die Translation

Zellwand:

• feste Form der Zelle (Stabilität)
• Tiere besitzen keine Zellwand, Pflanzen und einige Bakterienarten besitzen eine Zellwand

Zellmembran:

• semipermeable Membran (= halbdurchlässig) → nur bestimmte Stoffe können die Membran problemlos passieren, nämlich hydrophobe/lipophile Moleküle
• wichtigster Grundbaustein: Phospholipide (amphiphil = können sich sowohl in polaren als auch in unpolaren Lösungsmitteln lösen) → lipophiler Schwanz und hydrophiler Kopf
• grenzt die Zelle gegenüber ihrer Umgebung ab und hält das Zellinnere zusammen
• Bilayer (= Phospholipiddoppelschicht) ist das Grundgerüst der Zellmembran, auch die Anordnung als Kugel möglich → Liposom (= Phospholipiddoppelschicht) oder Mizelle (= Monolayer, also einfache Phospholipidschicht)
•  hydrophobe Wechselwirkungen zwischen den unpolaren Bereichen der Fettsäuren halten die Zellmembran zusammen

                                                                          Übersicht über alle wichtigen Zellorganellen

Legende:

1) Kernkörperchen

2) Zellkern

3) Ribosom

4) Vesikel

5) raues ER

6) Golgi-Apparat

7) Zytoskelett

8) glattes ER

9) Mitochondrium

10) Lysosom

11) Zytoplasma (mit Zytosol und Zytoskelett)

12) Peroxisomen

13) Zentriolen (sind an den Zellpolen und Mitosespindel entstehen aus den Zentriolen)

14) Zellmembran

Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Animal_Cell.svg