Zellen sind komplexe Strukturen, die für die Existenz mehrzelliger Organismen unerlässlich sind. Die Organelle einer Zelle haben verschiedene Funktionen, welche in diesem Tafelbild in vereinfachender Art und Weise zusammengefasst werden.
In der Beschreibung dieses Tafelbildes wird ein stark vereinfachter Überblick über die Aufgaben der einzelnen Organelle einer tierischen eukaryotischen Zelle gegeben. Genauere Aspekte zu den Funktionen der jeweiligen Organelle findest du bei den dazugehörenden verlinkten Tafelbildern. Die Zellorganelle und Bestandteile werden im Uhrzeigersinn beginnend beim Zellkern beschrieben.
Cytoplasma, Zellplasma oder Cytosol (weiss)
Das Cytoplasma, also die Flüssigkeit, in der die Zellorganelle sitzen, macht etwas mehr als die Hälfte des Volumens einer durchschnittlichen Zelle aus. Hier werden Proteine auf und abgebaut, daneben findet ebenfalls ein grosser Teil der zellulären Stoffwechselprozesse im Cytoplasma statt. Dazu gehören die ersten Schritte des Energiestoffwechsels genauso wie der Um- und Aufbau verschiedenster Moleküle.
Zellkern oder Nucleus (violett)
Der Zellkern ist der Speicherort der Erbinformation in Form der DNA. Daneben werden hier auch die unterschiedlichen Formen der RNA synthetisiert. Der Nucleolus (Kernkörperchen) befindet sich ebenfalls im Zellkern und gilt als Ort der rRNA Synthese. Die Membran des Zellkerns ist dank grosser Kernporen durchlässig für Makromoleküle, wodurch die RNA-Typen leicht ins Cytoplasma gelangen können.
Endoplasmatisches Retikulum (ER) (grün)
Etwa die Hälfte der gesamten Membranfläche einer Zelle umschliesst die Kompartimente des endoplasmatischen Retikulums. Die Membran des rauen endoplasmatischen Retikulums (rER) ist mit Ribosomen besetzt, die Proteine ins Innere des rER oder direkt in die Membran synthetisiert. Anschliessend werden diese entweder exportiert, in eine Membran eingebaut oder in ein membranumhülltes Organell transportiert.
Das glatte endoplasmatische Retikulum ist der Bildungsort der Lipide die für den Membranaufbau gebraucht werden.
Golgiapparat oder Dictiosom & Vesikel (gelb)
Der Golgiapparat dessen Kompartimente oft gestapelt erscheinen, bekommt die Proteine und Lipide vom ER und fungiert als Lager und Verteilzentrum in der Zelle. Für den Empfang und Versand der Proteine werden kleine membranumhüllte Kompartimente, die als Vesikel bezeichnet werden, verwendet. Da diese aus den gleichen Bestandteile wie die Zellmembran bestehen, können sie mit dieser fusionieren und so ihren Inhalt aus der Zelle oder in ein von einer Membran umhülltes Organell abgeben.
Lysosom & Peroxisomen (orange)
Das Lysosomen funktioniert als Verdauungsapparat der Zelle. Dank der darin enthaltenen Verdauungsenzyme können darin defekte Moleküle und sogar ganze Organellbestandteile verdaut und somit recycelt werden. Auch von aussen durch Endocytose aufgenommene Bestandteile können hier verdaut werden. Neben dem Lysosome gibt es auch Peroxisome, welche zur Durchführung oxidativer Reaktionen dienen und den Lysosomen äusserst ähnlich sehen. Lysosome und Peroxisome kommen entgegen vielen anders lautenden Aussagen im Internet sowohl in tierischen als auch in pflanzlichen Zellen vor. (1)
Ribosome (hellblau)
Der Prozess der Proteinbiosynthese findet am Ribosom statt. Ribosome sitzen entweder auf der Membran des rER oder kommen frei im Cytoplasma vor. Dieser komplexe Prozess findet mithilfe der ribosomalen RNA (rRNA) und mehr als 50 Proteinen statt und wird auf anderen Tafelbildern detailliert erklärt.
Mitochondrien (rot)
Mitochondrien kommen je nach Zelltyp in grosser Anzahl vor und können einen substanziellen Anteil des Zellvolumens einnehmen. Im Gegensatz zum Cytoplasma findet hier der aerobe (sauerstoffabhängige) Teil des Energiestoffwechsels statt, wobei 15-mal mehr Energie umgesetzt werden kann. Dabei wird die Energie in Form der energiereichen Verbindung ATP (Adenosintriphosphat) aus den Mitochondrien exportiert. ATP kann nun überall dort in der Zelle zu ADP umgesetzt werden, wo Energie benötigt wird.
Membran, Biomembran oder Zellmembran (schwarz)
Membranen kommen bei den meisten Organellen zur Abgrenzung von Kompartimenten vor und bestehen aus Phospholipiden und darin sitzenden Proteinen. Dank der Anordnung der Phospholipide in Form einer Lipiddoppelschicht können Membranen zwei wässrige Bereiche voneinander trennen. Phospholipide bestehen aus einem hydrophilen Köpfchen und hydrophoben Schwänzen, wodurch sie für die meisten Moleküle nicht durchlässig und somit semipermeabel sind. Damit haben Membranen eine wichtige Funktion in der Regulation von Konzentrationen verschiedener Stoffe in der Zelle und ihren Kompartimenten.
Andere Eukaryoten
Neben den hier beschriebenen Organellen verfügen andere eukaryotische Zellen, wie etwa Pflanzenzellen, über weitere spezialisierte Organelle, die hier der Vollständigkeitshalber ebenfalls kurz erwähnt werden:
- Chloroplasten: Ort der Photosynthese.
- Vakuole: Speicherorganell, sowie für den Wasserdruck verantwortlich.
- Zellwand: Starre Abgrenzung zwischen den Zellen, die zur Stabilität der Pflanzen beiträgt.
Quellen:
- B. Alberts et. all; Molecular Biology of the Cell, 5th Edition
(1) British Society of Cell Biology; https://bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/lysosome/