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Einführung in Zellen

Eine Einführung in Zellen, einschließlich der Geschichte ihrer Entdeckung und der Entwicklung der Zelltheorie.

Einführung

Schließe deine Augen und stell dir eine Mauer vor. Aus welchen Grundbausteinen besteht diese Mauer? Natürlich aus einem einzelnen Ziegelstein. Wie eine Mauer besteht auch dein Körper aus Grundbausteinen, und zwar aus den Zellen.
Glücklicherweise sind deine Zellen viel interessanter als Ziegelsteine. (Genau wie du ohne Zweifel viel interessanter als eine Mauer bist!). Ziegelsteine besitzen in der Regel eine quadratische Form, wie alle Ziegelsteine, während Zellen viele Formen haben können—rund, quadratisch, spindel- und sternenförmig. Ziegelsteine verharren im Allgemeinen an Ort und Stelle, während viele Arten von Zellen sich gerne von einem Ort zum anderen bewegen. Und wenn du einen Ziegelstein halbierst, findest du nur mehr Ziegelstein. Aber wenn du eine Zeile halbierst—was richtig cool ist, wenn man bedenkt, wie klein sie sind—findest du eine komplexe und schöne Anordnung von spezialisierten Strukturen, die der Zelle bei ihrer Arbeit helfen. Ja, Zellen sind Bausteine, aber sie sind die faszinierendsten Bausteine der Welt!
Zellen führen eine Vielzahl an verschiedenen Aufgaben in deinem Körper durch. Epithelzellen schützen zum Beispiel die äußere Oberfläche deines Körpers als Teil der Haut und bedecken Organe und Körperhöhlen innerhalb deines Körpers. Knochenzellen bauen Knochen auf. Zellen des Immunsystems bekämpfen eindringende Bakterien. Blut und Blutzellen transportieren Nährstoffe und Sauerstoff durch den Körper, während sie Kohlendioxid entfernen. Jede dieser Zellarten spielt eine lebenswichtige Rolle für Wachstum, Entwicklung und die tägliche Wartung des Körpers.
Trotz ihrer enormen Vielfalt teilen Zellen aller Organismen—sogar so unterschiedliche wie Zellen vom Menschen, Zwiebeln und Bakterien (zu sehen von links nach rechts im Bild unten)—bestimmte grundlegende Eigenschaften. Wir werden uns diese genauer in späteren Artikeln anschauen. Hier werfen wir einen kurzen Blick auf die Zelltheorie und wie die ersten Zellen entdeckt wurden.
Bildquelle: verändert nach "Introduction: Figure 1", OpenStax College, Biology, CC BY 3,0; a: Modifikation der Arbeit von Ed Uthman, MD; b: Modifikation der Arbeit von Umberto Salvagnin; c: Modifikation der Arbeit von Anthony D'Onofrio, William H. Fowle, Eric J. Stewart und Kim Lewis des Lewis Labs der Northeastern University; Maßstabsdaten von Matt Russell

Zelltheorie

Es mag offensichtlich erscheinen, dass wir, und andere Lebewesen, aus Zellen bestehen. Aber vor dem 17. Jahrhundert war das ganz und gar nicht offensichtlich, aus dem einfachen Grund, dass niemand jemals eine Zelle hautnah gesehen hatte. Einzelne Zellen in einem Gewebe oder einzelne Bakterien in einer flüssigen Probe erkennen zu können, erforderte die Entwicklung von ziemlich leistungsstarken Mikroskopen, Instrumenten, die zur Vergrößerung von Objekten dienen, die sonst zu klein sind, um sie zu sehen. Schau dir den Artikel über Mikroskope an, um mehr darüber zu erfahren, wie Mikroskope heutzutage in der Bioogie eingesetzt werden.
Die Person, die Zellen als mikroskopische Strukturen entdeckt hat, war der britische Wissenschaftler Robert Hooke. Tatsächlich war er die Person, die Zellen ihren Namen gegeben hat. In seinem Buch Micrographie verwendete er den Begriff Zelle, um die kastenähnlichen Strukturen zu bezeichnen, die er in totem Korkgewebe durch ein einfaches Mikroskop sah.1 Er wählte den Namen Zelle, weil diese Strukturen ihn an Zellen in einem Kloster, die einfachen Räume in denen die Mönchen schlafen, erinnerten.2
Die Zellen, die Hooke beobachtet hatte, befanden sich jedoch in totem Gewebe und waren in Wirklichkeit Zellwände, die nach dem Tod von echten Zellen übrigblieben. Die erste Person, die lebende, sich bewegende Zellen beobachtete, war Anton van Leeuwenhoek, ein niederländischer Kaufmann und Linsenschleifer. In den 1670er Jahren, inspiriert durch Hookes Buch, begann er, seine eigenen, stärkeren Mikroskope zu bauen.3 Mit diesen konnte er lebende, einzellige Organismen—wie Bakterien—und Spermazellen beobachten, die er alle als Animalcula bezeichnete.
Trotz der Entdeckung der Existenz von Zellen dauerte es noch ziemlich lange, bis Wissenschafter erkannten, dass sie die essenziellen Bausteine aller Pflanzen, Tiere und anderer Lebewesen sind. Tatsächlich veröffentlichten erst in den 1830ern der Botaniker Matthias Schleiden und der Zoologe Theodor Schwann eine revolutionäre Idee: Alle verscheidenen Teile von Pflanzen und Tieren bestehen aus Zellen und Zellen können aus anderen Zellen hergestellt werden.4
Der deutsche Wissenschaftler Rudolf Virchow fügte dieser Theorie später hinzu, dass alle Zellen aus anderen Zellen entstehen müssen—nicht nur, dass einige Zellen, unter den richtigen Umständen, auf diese Weise hergestellt werden können.5 Es scheint jedoch, dass er diese Idee eigentlich vom polnischen Wissenschaftler Robert Remak gestohlen hat.6
Die Ideen aller dieser frühen Denker sind in der modernen Zelltheorie zusammengefasst, die besagt:
  1. Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehr Zellen.
  2. Die Zelle ist die Grundeinheit des Lebens.
  3. Neue Zellen entstehen aus bereits vorhandenen Zellen.
Das ist alles schön und gut, aber wirft vielleicht eine Frage auf: Wenn alle Zellen aus Zellen entstehen, woher kam dann die erste Zelle? Wir werden auf diese Frage in einem späteren Artikel zurückkommen, wenn wir uns die Ursprünge des Lebens anschauen.

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