In diesem Artikel befassen wir uns mit den Zellstrukturen, die in einer eukaryotischen Zelle vorkommen, und wie der genaue Aufbau dieser Zellen aussieht. Als eukaryotische Zellen werden solche bezeichnet, die einen Zellkern haben. Diese Zellen kommen in Tieren, Pflanzen, Pilzen und Menschen vor. Ihr Pendant sind die Zellen der Prokaryoten, die in Bakterien und Einzellern vorkommen. Legen wir los und tauchen wir in die spannende Welt der Biologie ein!

Grafische Darstellung einer eukaryotischen Zelle und ihrer Bestandteile.
Die Struktur einer Zelle in Eukaryoten. Quelle: News Medical

Membran an der Zelloberfläche

  • Zum grundlegenden Aufbau jeder Zelle gehört eine Zelloberflächenmembran, die die Zelle umgibt. Die Hauptaufgabe der Membran ist es, den Austausch von Stoffen zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle zu regulieren.
  • Diese Membran ist teildurchlässig, was bedeutet, dass sie zulässt, dass einige Stoffe durch passieren, während anderen das Eintreten in die Zelle verwehrt wird.
  • Die Zellmembran besteht aus einer Doppelschicht von Phospholipiden, die einen Durchmesser von ca. 10 nm haben.
  • Die Zellmembran wird auch als Plasmamembran bezeichnet.
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Los geht's

Zellwand

  • Im Gegensatz zur Zellmembran, die teilweise durchlässig ist, ist die Zellwand eine vollständig durchlässige Membran. Das bedeutet, dass die meisten Stoffe durch sie durchdringen können.
  • Die Zellwand ist außerhalb der Zellmembran zu finden.
  • Die Zellwand gibt dem Plasma oder der Zellmembran Struktur.
  • In Pflanzenzellen gibt die Zellwand der Zellmembran mit Hilfe des Polysaccharids Zellulose Struktur.
  • In vielen Zellen von Bakterien gibt die Zellwand der Zellmembran Struktur mit Hilfe von Peptidoglykan.
  • Die Plasmodesmen, dünne Fäden des Zytoplasmas, die das Zytoplasma einer Pflanzenzelle mit dem Zytoplasma der benachbarten Zelle verbinden, sind auch von einer Zellmembran umgeben.

Nukleus

  • Der Nukleus der Zelle (Zellkern) beinhaltet das genetische Material der Zelle, das als Chromatin bekannt ist.
  • Chromatin beschreibt den Verbund aus DNA und Histonen (Proteine).
  • Der Nukleus kommt in allen eukaryotischen Zellen vor.
  • Der Nukleus in Zellen von Eukaryoten ist relativ groß.
  • Eine Doppelmembran mit mehreren Poren, die als Kernhülle bekannt ist, trennt den Nukleus vom Zytoplasma.
  • Die Poren in der Kernhülle eukaryotischer Zellen sind wichtige Kanäle, die es der mRNA und den Ribosomen erlauben, aus dem Zellkern auszutreten.
  • Die Poren der Kernhülle ermöglichen es außerdem Enzymen, wie DNA-Polymerasen und Signalmolekülen, einzutreten.
  • Der Zellkern hat Chromatin. Chromosomen bestehen aus Chromatin.
  • Allgemein lassen sich in eukaryotischen Zellen eine oder mehrere dunklere Stellen beobachten.
  • Diese Bereiche werden als Nucleoli bezeichnet und in ihnen werden Ribosomen produziert.

Mitochondrien

  • In eukaryotischen Zellen sind Mitochondrien die Orte, in denen die aerobe Atmung vor sich geht. Aerobe Atmung (Zellatmung) ist eine Art der Atmung, die Sauerstoff voraussetzt.
  • Mit Hilfe eines Lichtmikroskops können wir Mitochondrien beobachten.
  • Mitochondrien sind von einer Doppelmembran umgeben, wobei die innere Membran Proteinverbindungen enthält, die für die späteren Phasen der aeroben Atmung von Bedeutung sind.
  • Die innere Membran der Mitochondrien enthält kammartige Einstülpungen, die als Christae bezeichnet werden.
  • Die Matrix, die von den Christae produziert wird, ist für die aerobe Atmung und die Herstellung von ATP essenziell.
  • Die spezielle DNA in den Mitochondrien, das heißt die runden DNA-Stücke und Ribosomen, sind ebenfalls in der Matrix vorhanden.
  • Die DNA der Mitochondrien und die Ribosomen sind für die Zellreplikation notwendig.

Chloroplasten

  • Chloroplasten sind in den grünen Teilen einer Pflanze vorhanden. Die grüne Farbe stammt aus dem Photosynthesepigment Chlorophyll.
  • Wie Mitochondrien ist Chlorophyll ebenso von einer Doppelmembran umgeben.
  • Chloroplasten sind größer als Mitochondrien.
  • Thylakoide sind stapelartige Anordnungen membrangebundener Kammern, die als Grana (Einzahl: Granum) bezeichnet werden. In ihnen befindet sich Chlorophyll.
  • Lamellen sind dünne, flache Thylakoidmembranen, die Grana miteinander verbinden.
  • Chloroplasten sind der Hauptort der Photosynthese, also des Prozesses, über den Pflanzen ihre Nahrung herstellen.
  • Die lichtabhängige Phase der Photosynthese findet in den Thylakoiden statt (Lichtreaktion).
  • Die lichtunabhängige Phase, die als Calvin-Zyklus bekannt ist, findet im Stroma statt (Dunkelreaktion).
  • Chloroplasten haben ebenfalls runde DNA-Stücken und Ribosomen, die eine wichtige Rolle in der Herstellung von Proteinen spielen.
  • Proteinherstellung ist für die Replikation der Chloroplasten sowie für die Photosynthese notwendig.

Ribosomen

  • Ribosomen werden im Zellkern hergestellt und bestehen zu gleichen Teilen aus Proteinen und RNA.
  • Diese Strukturen tauchen überall im Zytoplasma aller Zellen oder als Bestandteil des endoplasmatischen Retikulums in eukaryotischen Zellen auf.
  • Jedes Ribosom ist ein Verbund von ribosomaler RNA (rRNA) und Proteinen.
  • In eukaryotischen Zellen kommen 80S-Ribosomen vor, die aus den Untereinheiten 60S und 40S zusammengesetzt sind.
  • 70S-Ribosomen bestehen aus den Untereinheiten 50S und 30S und kommen in Prokaryoten, Chloroplasten und Mitochondrien auf.
  • Ribosomen sind der Ort der Translation, das heißt der Ort der Proteinsynthese/Proteinherstellung.

Endoplasmatisches Retikulum

Rauhes endoplasmatisches Retikulum (RER)

  • Bezeichnet eine Oberfläche, die mit Ribosomen überzogen ist.
  • Entsteht als Erweiterung der Kernhülle aus einer kontinuierlichen Aneinanderreihung von Falten in der Membran.
  • RER verarbeitet Proteine, die von den Ribosomen hergestellt werden.

Glattes endoplasmatisches Retikulum

  • Enthält keine Ribosomen an der Oberfläche.
  • Seine zentralen Funktionen unterscheiden sich von denen des RER (rauhes endoplasmatisches Retikulum).
  • Es spielt eine entscheidende Rolle in der Herstellung, Verarbeitung und Speicherung von Kohlenhydraten und Fetten.

Golgi-Apparat (Golgi-Komplex)

  • Sind flache Säcke in der Membran, die dem glatten endoplasmatischen Retikulum ähneln.
  • Die Funktion des Golgi-Apparats ist es, Proteine zu verändern und zu Lysosomen oder Vesikeln zu bündeln.

Große Vakuole

  • Beschreibt einen Hohlraum im Inneren der Pflanzenzelle, der von einer semi-permeablen Membran, dem Tonoplast, umgeben ist.
  • In tierischen Zellen treten Vakuolen nur temporär auf und sind kleiner.

Vesikel

  • Das Vesikel ist ein von einer Membran umgebenes Bläschen, das für den Transport und die Speicherung von Stoffen zuständig ist.

Lysosom

  • Lysosomen sind eine bestimmte Art von Vesikeln, die hydrolytische Enzyme enthalten.
  • Die Funktion hydrolytischer Enzyme ist der Abbau biologischer Stoffe.
  • Die Funktion dieser Strukturen ist es, Abfallprodukte wie ausgediente Organellen abzubauen, die in großem Maße in den Zellen des Immunsystems vorkommen, welche den Zelltod vorprogrammiert haben, die sogenannte Apoptose.

Zentriole

  • Zentriolen sind hohle Fasern, die aus Mikrotubuli bestehen.
  • Zwei im rechten Winkel zu einander stehende Zentriolen ergeben zusammen ein Zentrosom.
  • Während der Zellteilung bietet ein Zentrosom die Spindelfasern.
  • Diese Strukturen kommen in blühenden Pflanzen und in Pilzen nicht vor.

Mikrotubuli

  • Mikrotubuli bilden das Zytoskelett der Zelle, das einen Durchmesser von 25 nm hat.
  • Alpha-(α) und Beta-(β)Tubuli schließen sich zusammen, um Protofilamente zu bilden.
  • Ein Mikrotubuli besteht aus 13 zylindrisch angeordneten Protofilamenten.
  • Das Zytoskelett bietet nicht nur Struktur, es hilft der Zelle auch in ihrer Bewegung.

Mikrovilli

  • Mikrovilli bezieht sich auf Ausstülpungen der Zellmembran, die die Oberfläche zur Aufnahme von Stoffen vergrößern.

Zilien

  • Zilien bezieht sich auf fadenartige Fortsetzungen der Zellen, die aus Mikrotubuli bestehen.
  • Die Funktion der Zilien ist es, Substanzen die Bewegung über die Zelloberfläche zu ermöglichen.

Flagellen

  • Die Struktur der Flagellen ähnelt der Struktur der Zilien. Sie bestehen aus längeren Mikrotubuli.
  • Zilien ziehen sich zusammen, um die Fortbewegung der Zelle zu ermöglichen, zum Beispiel in Spermazellen.
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