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Labor Zelle. Molekulare Prozesse des Lebens


Das Abbild einer Zelle und ihrer Bestandteile, wie die moderne Licht- und Elektronenmikroskopie es zeichnet, bleibt aus prinzipiellen Gründen unvollständig. Wichtige Abläufe und Wirkzusammenhänge, die mit optischen Mitteln nicht darstellbar sind, bleiben verborgen. Dagegen leiden die bewundernswert wirksamen Erkenntnismittel der Molekularbiologie und der Biochemie zunächst unter dem Mangel an Anschaulichkeit: Die Elementsymbole und Strichgefüge sind wie Schaltpläne nur von demjenigen zu verstehen, der diesen abstrahierenden Umgang mit der Materie erlernt und eingeübt hat.

Das vorliegende Buch unternimmt mit dem Leser einen stufenweisen Abstieg von makroskopisch erfahrbaren Objekten über den Aktionsraum der einzelnen Zelle bis hinab in die Welt der Moleküle. Es versucht jedoch, auf jeder Betrachtungsebene Anschaulichkeit zu bewahren. Dazu benutzt David Goodsell, Molekularbiologe an der Universität von Kalifornien in Los Angeles (UCLA) und am Scripps-Forschungsinstitut in La Jolla (Kalifornien), überraschend einfache, aber überzeugende Vergleiche: Das Endglied eines kleinen Fingers besteht aus rund einer Milliarde Zellen – vorstellbar als mittelgroßes Zimmer, das bis zur Decke mit Reiskörnern angefüllt ist. Für die einzelnen Zellen mit ihrem Molekülinventar gilt – wiederum mehrere Größenordnungen kleiner – das gleiche Bild.

Obwohl sich das "Labor Zelle" recht detailliert mit dem komplexen Geschehen in der "Machinery of Life" (so der amerikanische Originaltitel) befaßt, kommt es erstaunlicherweise völlig ohne die üblichen Formelbilder aus. Der Autor verwendet statt dessen zwei Darstellungsweisen: eine sehr einfache Skizze der (mutmaßlichen) Kontur eines Moleküls zur Verdeutlichung von Größe und Form und eine halbplastische Wiedergabe (überwiegend in Schwarzweiß) nach Art von Kalottenmodellen, wie man sie auch aus Molekülbaukästen zusammensetzen könnte. Dabei bezeichnet jede Kugel die Lage eines Atoms und des Volumens, das seine Elektronenwolke beansprucht. Der Abbildungsmaßstab beträgt je nach Aussageabsicht und Größe des Objekts einheitlich eine, zehn oder dreißig Millionen.

Die Molekülgraphiken wurden jeweils per Computer verfertigt; sie beruhen auf detaillierten experimentellen Daten der Stereochemie und genügen in ihren Einzelaussagen durchaus professionellen Ansprüchen. Sie zeigen, wie Moleküle aussehen oder sich anfühlen würden, wenn man mit unserer normalen Sinneserfahrung ohne weiteres in so kleine Dimensionen hinabsteigen könnte. Da sich aber die Physik im Kleinen deutlich von der Alltagserfahrung unterscheidet, ist Vorsicht angebracht.

Nach einer Einführung in Stil und Aussagemöglichkeiten der Molekülbilder erläutert das Buch die wichtigsten Klassen der Biomoleküle: Nucleinsäuren, Proteine, Lipide und Polysaccharide; es wendet sich den grundlegenden Lebensprozessen Energienutzung und Herstellung von Molekülkopien zu und betrachtet dann im Abschnitt "Moleküle in der Zelle" die molekulare Architektur eines typischen Prokaryonten (des Bakteriums Escherichia coli) sowie eines Eukaryonten (der Bäckerhefe), ehe am Beispiel menschlicher und tierischer Blut- und Nervenzellen die Folgen der Spezialisierung in den Vordergrund rücken und zur pflanzlichen Biochemie das Wichtigste über Photosynthese und Zellwandaufbau folgt. Beispiele für molekularen Kleinkrieg (Vitamine, Viren, Gift- und Arzneistoffe) bilden die Themen des Schlußkapitels.

Den Unterhaltungs- und Informationswert der detaillierten bildlichen Darstellung fast aller Enzyme der Glykolyse (Seiten 37 bis 46) mag man unterschiedlich beurteilen. Auch die Galerie der Molekularstrukturen (16 Farbbilder ab Seite 60), die biologisch aktive Substanzen wie Transfer-RNA, Glutamin-Synthetase, Hämoglobin, Calmodulin und das photosynthetische Reaktionszentrum porträtiert, erinnert ein wenig an einen – hervorragend gestalteten – Werkzeugkatalog, aus dem man auch nicht ohne weiteres erschließen kann, wie ein einzelnes Gerät funktioniert. Die graphisch höchst originelle und ästhetisch ansprechende Umsetzung elektronenmikroskopischer Befunde in vereinfachende Bilder zur molekularen Architektur (Seite 97 und folgende) läßt dagegen ungleich mehr Prozeßdynamik verspüren.

Die einzelnen Kapitel lesen sich überwiegend sehr flüssig und unterscheiden sich von konventionellen Sachbuchtexten durch einen erfrischend saloppen Stil: "Bei den letzten drei Schritten gibt es etwas chemische Gymnastik; als Ergebnis hängen sich die Phosphat-Henkel wieder an ein ATP-Molekül" (Seite 36). Stellenweise stolpert der nicht vorgebildete Leser über ein paar Fachbegriffe, die nicht genügend erläutert werden (Seite 15: Hydrophobizität, Seite 145: Thylakoidscheiben).

Insgesamt bietet das Buch einen ernstzunehmenden Einstieg in die biochemische Zellbiologie in Form einer kurzweiligen Kaffeehauslektüre und ein durchaus reizvolles Kontrasterlebnis zu Lehrbüchern, die den gleichen Gegenstand auf mehr als 1000 Seiten abhandeln.



Aus: Spektrum der Wissenschaft 8 / 1994, Seite 120
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
8 / 1994

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 8 / 1994

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