Die Zelle: Struktur und Funktion
Problemstellung — Was ist eine Zelle? Wie ist sie aufgebaut und welche Aufgaben hat sie im Lebendigen?
Was ist eine Zelle? Wie ist sie aufgebaut und welche Aufgaben erfüllt sie im Lebewesen?
- Die Vorstellung der Zelle als Grundeinheit des Lebens verstehen.
- Die verschiedenen Teile einer Zelle erkennen und beschreiben.
- Die Hauptfunktionen der Zelle erklären.
- Tierische und pflanzliche Zellen unterscheiden.
Teil 1: Die Zelle, Grundeinheit des Lebens
Die Zelle ist die Grundeinheit des Lebens: Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen. Man sagt, die Zelle sei die strukturelle Einheit des Lebens, weil sie die Organismen aufbaut, und die funktionelle Einheit, weil sie die lebensnotwendigen Funktionen ausführt.
Hinweis: Viren bestehen nicht aus Zellen.
Ein Mensch besteht aus Milliarden Zellen, während eine Bakterie ein Organismus ist, der aus nur einer einzigen Zelle besteht.
Geschichte und Entdeckung
Die Zelle wurde im 17. Jahrhundert mit Hilfe des Mikroskops entdeckt. 1665 beobachtete Robert Hooke in einer Korkscheibe kleine Hohlräume, die er „Zellen“ nannte, weil sie ihn an kleine Kammern erinnerten.
Ein Mikroskop ist ein Instrument, mit dem man sehr kleine, mit bloßem Auge nicht sichtbare Objekte beobachten kann.
Die Zelle ist die kleinste lebende Struktur, die lebenswichtige Funktionen ausführen kann. Alle bekannten Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen, was zeigt, dass die Zelle ein grundlegender gemeinsamer Bestandteil der Lebewelt ist. Die Erfindung des Mikroskops ermöglichte das Entdecken dieser für das bloße Auge unsichtbaren Organisation und hat das Verständnis des Lebens tiefgreifend verändert. In der 6. Klasse ist vor allem wichtig, zu wissen, dass die Zelle die gemeinsame Basis aller Lebewesen ist, auch wenn deren Zellanzahl und Organisation stark variieren können.
Teil 2: Der Aufbau der Zelle
Die wichtigsten Zellbestandteile
- Eine dünne Hülle, die die Zelle umgibt.
- Sie schützt die Zelle und kontrolliert den Austausch mit der Umgebung.
- Sie lässt bestimmte nützliche Stoffe hinein und manche Abfälle hinaus.
- Eine gelartige Substanz im Zellinneren.
- Es enthält verschiedene Zellbestandteile.
- Wichtige chemische Reaktionen finden dort statt.
- Eine Struktur, die in vielen lebenden Zellen vorhanden ist, besonders bei Tieren und Pflanzen.
- Er enthält das genetische Material, also die DNA.
- Die DNA trägt die Informationen für die Funktion und Fortpflanzung der Zelle.
Das sind spezialisierte Strukturen, die bestimmte Aufgaben in der Zelle erfüllen.
Zum Beispiel:
- Die Mitochondrien helfen bei der Freisetzung von für die Zelle nutzbarer Energie.
- Die Ribosomen sind an der Herstellung von Proteinen beteiligt.
- Andere Organellen gibt es in einigen Zellen, aber in der 6. Klasse ist wichtig zu verstehen, dass jeder Zellbestandteil eine bestimmte Aufgabe hat.
Unterschied zwischen tierischer und pflanzlicher Zelle
| Element | Tierische Zelle | Pflanzliche Zelle |
|---|---|---|
| Zellwand | Fehlt | Vorhanden, steif, schützt und gibt Form |
| Chloroplasten | Fehlen | Vorhanden, ermöglichen Photosynthese |
| Vakuole | Klein oder fehlt | Große zentrale Vakuole, speichert hauptsächlich Wasser und andere Substanzen |
- Zellwand: starre Schicht, die die Membran der Pflanzenzellen umgibt.
- Chloroplasten: Organellen mit Chlorophyll, die Licht zur Photosynthese einfangen.
- Vakuole: mit Flüssigkeit gefülltes Kompartiment, wichtig für Speicherung und Formgebung der Pflanzenzelle.
Eine Zelle ist kein einfacher „kleiner Beutel“: Sie hat eine präzise Organisation. Die Membran umgibt sie und kontrolliert den Austausch, das Cytoplasma enthält die verschiedenen inneren Elemente, und der Kern bewahrt die DNA in vielen Zellen auf. Einige spezialisierte Strukturen, sogenannte Organellen, übernehmen besondere Funktionen. Tierische und pflanzliche Zellen haben Gemeinsamkeiten, aber pflanzliche Zellen besitzen zusätzlich eine Zellwand, Chloroplasten und eine große Vakuole. Diese Unterschiede erklären, warum sie nicht genau die gleiche Form oder Funktion haben.
Teil 3: Die Funktionen der Zelle
Die Zelle nimmt Stoffe auf, die für ihr Überleben notwendig sind, wie Wasser, Mineralsalze und Nährstoffe. Sie verwendet sie, um ihre eigene Substanz aufzubauen und zu funktionieren.
Viele Zellen nutzen Sauerstoff und Nährstoffe, um nutzbare Energie freizusetzen. Diese Energie ist für alle Zellaktivitäten notwendig. Dabei entstehen auch Kohlendioxid und Wasser. In vielen Zellen findet dieser Prozess hauptsächlich in den Mitochondrien statt.
Die Zelle kann sich teilen, um meist zwei identische Tochterzellen zu bilden. Dies ermöglicht Wachstum, Gewebereparatur und bei einzelligen Lebewesen die Fortpflanzung.
Die Zelle gibt unnötige oder manchmal giftige Substanzen ab. Das hilft, eine korrekte Funktion zu erhalten.
Im menschlichen Körper erneuern sich Hautzellen regelmäßig durch Zellteilung. Muskelzellen verwenden die durch Zellatmung freigesetzte Energie, um Bewegung zu ermöglichen.
Eine Zelle ist lebendig, weil sie mehrere wesentliche Funktionen ausführt. Sie nimmt Stoffe aus ihrer Umgebung auf, produziert Energie zum Funktionieren, teilt sich für Wachstum oder Erneuerung und beseitigt Abfälle. Diese Funktionen sind nicht nur auf den gesamten Organismus beschränkt: Sie existieren bereits auf zellulärer Ebene. Dies zeigt, dass das Funktionieren eines Lebewesens im Wesentlichen von der Aktivität unzähliger Zellen abhängt.
Die Zelle ist die Grundeinheit des Lebens: Sie ist die kleinste lebende Struktur, die lebenswichtige Funktionen erfüllen kann. Sie besteht aus einer Membran, einem Cytoplasma und oft einem Zellkern mit DNA sowie verschiedenen spezialisierten Strukturen. Tierische und pflanzliche Zellen teilen eine gemeinsame Organisation, aber pflanzliche Zellen besitzen zusätzlich eine Zellwand, Chloroplasten und eine große Vakuole. Eine Zelle nimmt Stoffe auf, setzt Energie frei, teilt sich und scheidet Abfälle aus. Das Verständnis der Zelle hilft daher, das Funktionieren aller Lebewesen besser zu verstehen.