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Der menschliche Körper besteht aus mehr als 100 Billionen Zellen. Sie sind die kleinsten Funktionseinheiten, durch deren organisierte Zusammenarbeit ein funktionsfähiger Mensch entsteht. Innerhalb jeder einzelnen Zelle finden Tausende aufeinander abgestimmte chemische Reaktionen statt, die die Zelle und somit den Menschen am Leben erhalten. Das Steuerzentrum für Betrieb und Reparatur der Zellen befindet sich im Zellkern.
Wie ist der Zellkern zusammengesetzt?
Der Zellkern (Nucleus) besteht aus einer gallertartigen Flüssigkeit, dem Kernplasma (Karyoplasma), das vom Zytoplasma der Zelle durch zwei Membranen getrennt ist. Zusammen werden sie als Kernhülle bezeichnet. Sie ist von zahlreichen Kernporen durchsetzt, die den Durchtritt bestimmter Substanzen erlauben. Das Kerninnere enthält Chromosomen und Kernkörperchen – kugelförmige Gebilde, die Ribosomen produzieren. Die Chromosomen sind fadenartige Gebilde, die sich aus dem Erbmaterial DNA (Desoxyribonukleinsäure) und strukturellen Eiweissen zusammensetzen. Der Zellkern ist die grösste Struktur in der Zelle und fungiert als ihr Steuersystem.
Welche Funktion hat die Zellmembran?
Die Zellmembran, die jede Körperzelle umschliesst, kontrolliert den Durchtritt von Stoffen in das Zellinnere oder nach aussen. Sie besteht aus einer flüssigen Doppelschicht aus Fettmolekülen, in der Eiweisse schwimmen. Die Zellmembran (Plasmalemm) besitzt eine selektive Durchlässigkeit (Permeabilität). Das bedeutet, dass nur bestimmte Substanzen die Zellmembran passieren können. Was ist das Zytoplasma? Das Zytoplasma enthält Zytosol, eine zähe, klare Flüssigkeit, die zu 80 bis 90 Prozent aus Wasser besteht. Darin liegen in gelöster Form Zucker, Salze, Aminosäuren und zahlreiche andere Substanzen vor. Im Zytoplasma finden sich neben dem Zellkern und den Zellorganellen die Zelleinschlüsse. Sie setzen sich zusammen aus Glykogentröpfchen (Energiespeicher), die hauptsächlich in Muskelzellen zu finden sind, oder aus winzigen Melaninpartikeln (braune Pigmentsubstanz), wie sie für die Hautzellen typisch sind. Das Zytoplasma wird von der Zellmembran umhüllt.
Welche Rolle übernehmen die Zellorganellen?
Sie sorgen dafür, dass die verschiedenen chemischen Reaktionen im Zellinnern voneinander getrennt ablaufen. Alle haben spezielle Aufgaben.
Die Mitochondrien: Sie sind die Kraftwerke oder Energiefabriken der Zellen. Aus Glucose und anderen energiereichen Nährstoffen produzieren sie Energie in der Form von ATP (Adenosintriphosphat). ATP wird von den anderen Zellorganellen für deren chemische Reaktionen verwendet.
Die Ribosomen: Sie ähneln in ihrer Form winzigen Körnchen. Innerhalb der Ribosomen findet die Eiweissherstellung statt, eine Hauptaktivität der Zelle. Die Eiweisse werden zum Aufbau der Zellmembranen verwendet oder als Enzyme, die die chemischen Reaktionen im Zellinnern beschleunigen und steuern. Freie Ribosomen schwimmen im Zytosol, membrangebundene Ribosomen haften am endoplasmatischen Retikulum.
Das endoplasmatische Retikulum:Dieses reich verzweigte Netz aus miteinander verbundenen und mehrfach gefalteten Membranen stellt die Zellfabrik dar. Das endoplasmatische Retikulum (ER) produziert und speichert eine Vielzahl von Substanzen. Im Gegensatz zum glatten ist das raue endoplasmatische Retikulum mit Ribosomen bedeckt.
Der Golgi-Apparat: Diese Zellorganelle befindet sich in der Nähe des Zellkerns. Der Golgi-Apparat besteht aus einem Stapel abgeflachter Membransäckchen. Hier werden die im rauen endoplasmatischen Retikulum (ER) hergestellten Eiweisse gespeichert, weiterverarbeitet und mithilfe der Golgi-Vesikel zur Verwendung im Zellinnern oder ausserhalb der Zelle weitertransportiert.
Das Zellskelett: Dieses wird auch Zytoskelett genannt. Es hat eine Stützfunktion im Zellinnern und erleichtert die Bewegungen der Zelle. Mikrofilamente sind dünne Eiweissfasern, die die Zelloberfläche verstärken und Zellbewegungen erzeugen. Mikrotubuli sind hohle Eiweissstäbchen, die für die Zellform mitverantwortlich sind und als Wege dienen, entlang derer andere Zellbestandteile transportiert werden können.
Die Zentralkörperchen: Die paarigen Zentralkörperchen (Zentriolen) sind kleine, säulenartige Zellorganellen, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind und in Kernnähe auftreten. Die Zentriolen spielen eine wichtige Rolle bei der Spindelbildung während der Zellteilung.
Die Zilien: Haarförmige Ausstülpungen auf der freien Oberfläche bestimmter Zellen bezeichnet man als Zilien. Zellen mit Zilien kleiden bestimmte Gänge und Hohlsysteme aus, beispielsweise die Luftröhre oder die Eileiter. Mit ihren rhythmischen Schlägen sorgen die Zilien für den Transport von Substanzen über die Zelloberfläche hinweg.
"Mitochondrien sind, abgesehen von den roten Blutkörperchen, in allen menschlichen Zellen vorhanden. Wir leben nur dank ihnen und trotzdem wissen wir über die Mitochondrien nur wenig."
Was sind Mitochondrien und was ist ihre Aufgabe?
Mitochondrien sind die Kraftwerke der eukaryotischen Zelle (Zellen mit Zellkern): Aus Sauerstoff und Zucker gewinnen sie Energie, die die Zellen verwerten können. In jeder einzelnen Zelle produzieren bis zu tausende von Mitochondrien unaufhörlich, Tag und Nacht die Energie für den ganzen Körper wie z.b. für den Denkapparat, für die Pumpe des Herzens, für unsere Sehzellen und für jeden Nerv.
Wo kommen Mitochondrien vor?
Mitochondrien kommen in allen eukaryotischen Zellen vor, die Sauerstoff verbrauchen. Ihre Zahl pro Zelle kann je nach Zelltyp stark variieren, stoffwechselaktive Zellen enthalten besonders viele Mitochondrien: Leberzellen enthalten ca. 1'000 bis 2'000, ein Amphibienei enthält sogar ca. 300'000 Mitochondrien, - die roten Blutkörperchen (den Erythrozyten) enthaltn keine Mitochondrien.
Wie sehen Mitochondrien aus?
Mitochondrien besitzen eine in etwa elliptische Form und sind aufgrund ihrer geringen Größe lichtmikroskopisch oft nur schwer zu erkennen (Länge: ca. 2-4 Mikrometer, Dicke: ca. 1 Mikrometer). Allerdings sind Mitochondrien in ihrer Form und Gestalt relativ flexibel, sie können sogar miteinander fusionieren ("verschmelzen") und sich auch wieder trennen.
Wie werden die Mitochondrien bei der Zellteilung weitergegeben?
Vor der Bildung von Tochterzellen werden die Mitochondrien zunächst verdoppelt (die Tochterzellen erhalten somit die gleiche Zahl an Mitochondrien) und dann offenbar rein zufällig (also ohne erkennbaren Sortiervorgang) auf die Zellen verteilt.
Besitzen Mitochondrien eigene DNA?
Mitochondrien enthalten eigene DNA (so genannte mitochondriale DNA, kurz: mtDNA). Anders als die DNA im Zellkern ist die DNA der Mitochondrien ringförmig (zirkulär). Die mitochondriale DNA umfasst vergleichsweise wenig Gene - beim Menschen sind es 37 (ein durchschnittliches Chromosom des Menschen enthält etwa 100-mal mehr). Diese 37 Gene der mtDNA beim Menschen sind 16569 Basenpaare lang, haben keine Introns und kodieren für 13 Proteine, 22 tRNAs und 2 rRNAs. Allgemein kann man sagen, dass die mtDNA ungefähr 0,5 bis 1 % der Gesamt-DNA-Menge einer Körperzelle ausmacht.
Wie werden Mitochondrien von Eltern an ihre Kinder weitergegeben?
Im Hinblick auf die Vererbung der Mitochondrien ist interessant, dass Mitochondrien unter anderem beim Menschen immer nur von der Mutter an die Kinder vererbt werden: Bei der Befruchtung der Eizelle "bricht" gewissermaßen der Schwanz des Spermiums, der die Mitochondrien enthält, ab, sodass sich in der befruchteten Eizelle (Zygote) nur die Mitochondrien der Eizelle (also der Mutter) befinden. Aus dieser Zygote entwickelt sich dann das neue Lebewesen.
Wie beeinflussen Mitochondrien unsere Gesundheit?
Die Gewinnung der Energie ist ein lebenswichtiger Stoffwechselprozess. Durch Umwelteinflüsse von Schwermetallen, Chemikalien, Medikamenten oder Stress können Mitochondrien so stark in Mitleidenschaft gezogen werden, dass sie die lebensnotwendigen Stoffwechselprozesse nicht mehr ausführen können. Im Endeffekt führt es dazu, dass unser Immunsystem geschwächt ist und wir anfälliger für Krankheiten sind. Chronische Volkskrankheiten wie Übergewicht, Diabetes, Depressionen, Erschöpfungssyndrom oder chonische Schmerzen sind typische Krankheiten, welche auf einen gestörten Stoffwechsel und mangelnder Energiegewinnung der Zellen zurückzuführen sind.
Kann der Gesundheitszustand der Mitochondrien gemessen werden?
Mit unserer Stoffwechsel-Messung können wir z.B. die Energiegewinnung, den Energieverbrauch oder auch die Sauerstoffverwertung der Zellen messen. Die Analyse zeigt zudem das Potenzial der Leistungssteigerung der Mitochondrien auf. Daraus können zugeschnittene Behandlungen mit dem ZELLTRAINING erstellt werden.