Lexikon der Neurowissenschaft: Zelle
Zelle w [von latein. cella = Behältnis], Cellula, E cell, kleinste lebens- und vermehrungsfähige Einheit von Organismen mit einem mittleren Durchmesser von ca. 0,1-0,01 mm; Nervenzellen können jedoch bis über 1 m lang werden. Sogenannte Lebenskriterien zeichnen die Zelle als kleinste Einheit des Lebendigen aus: 1) ein oder mehrere, die Struktur, Funktion und Selbstreproduktion der Zelle gewährleistende Informationsmoleküle, allgemein als Genom bezeichnet (Gen). In allen heute lebenden Organismen übernimmt Doppelstrang-DNA diese Aufgabe (Desoxyribonucleinsäuren). Die Gesamtheit der zum (Über)leben der Zelle benötigten Proteine entsteht ausgehend von dieser genetischen Information durch die Vorgänge der Transkription und Translation. 2) Stoffwechsel: Nur im Zustand eines Fließgleichgewichts kann die Zelle dem thermodynamischen Gleichgewicht (d.h. dem Tod) entgehen, was die ständige Zufuhr von freier Enthalpie erfordert. Energiefreisetzender Stoffabbau (Katabolismus) oder die Energiegewinnung durch Lichtabsorption ermöglichen die energieverbrauchenden anabolischen Reaktionen. In allen Zellen sind hierfür die gleichen energiereichen Metaboliten zwischengeschaltet (z.B. Adenosintriphosphat). 3) Als Barriere zur Außenwelt umgibt jede Zelle eine Plasma-Membran, durch die hindurch ein kontrollierter Stoffaustausch stattfinden kann. 4) Die Zelle kann Reize in Form chemischer und physikalischer Signale von außen über spezifische Rezeptoren empfangen und auf sie reagieren (Signaltransduktion). Manchmal wird auch Motilität als eine grundlegende Eigenschaft der Zelle genannt. – Man kann 2 Grundformen der Zellorganisation im gesamten Organismenbereich klar unterscheiden: Eucyten, die Zellen der Eukaryoten, zeichnen sich durch den Besitz eines Zellkerns aus, während den Protocyten, den Zellen der Prokaryoten, ein solcher stets fehlt. Alle Protocyten sind relativ einheitlich organisiert; sie umfassen die beiden Organismenreiche der Archae- und Eubakterien. Meist umschließt die Plasmamembran nur ein einziges cytoplasmatisches Kompartiment. In einer besonderen Region des Cytoplasmas befindet sich die DNA. Eucyten, die mit dem Zellkern als genetisches Steuerzentrum ein eigenes Organell als DNA-Speicher besitzen, sind sehr viel komplexer aufgebaut, was sich auf strukturellem Niveau in einer ausgeprägten internen Gliederung des Protoplasten durch Membranen in zahlreiche Reaktionsräume oder Kompartimente äußert ( siehe Abb. ). Hinzu kommt der Besitz semiautonomer Organelle (Mitochondrien). Schließlich führte bei den Eukaryoten die Evolution von Einzelzellen zu großen vielzelligen Organismen. Eine Folge der Vielzelligkeit sind die Differenzierung der Zellen zu unterschiedlichen Funktionen, ihre Anordnung in Geweben und Organen und ihre Kooperation im Gesamtorganismus. Die unterschiedlich differenzierten Zellen haben in einem vielzelligen Organismus keine einheitliche Lebensdauer. Während z.B. Nervenzellen oder Skelettmuskelzellen so lange wie der Organismus selbst leben können, werden andere Zellen abgebaut und durch Teilung von Stammzellen bzw. dedifferenzierten Zellen ersetzt (z.B. Blutzellen, Epithelzellen). Nur die Zellen der Keimbahn behalten in einem höheren Organismus die Fähigkeit, nach Meiose und Syngamie wieder einen neuen Organismus entstehen zu lassen. Für alle übrigen Zellen ist der physiologische Tod unvermeidlich (Altern).
Lit.: Alberts, B., Bray, D., Lewis, J.: Molekularbiologie der Zelle. Weinheim 1995. Darnell, J., Lodish, H., Baltimore, D.: Molekulare Zellbiologie. Berlin 1996. Ude, J., Koch, M.: Die Zelle. Atlas der Ultrastruktur. Heidelberg 1994.
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Zelle
Allgemeine Struktur einer tierischen Zelle mit Zellkompartimentierung
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