André Lauber - Zytologie, Histologie, allgemeine Pathologie

Forscher vermuten, dass in Urzeiten die heutigen Mitochondrien als Bakterien andere Lebewesen infizierten und daraus eine Symbiose entstand.

Die Ribosomen – Eiweissfabrik der Zelle

Ribosomen sind die Zellorganellen der Proteinsynthese(Eiweissherstellung). Die Ribosomen setzen sich aus zwei Teilen zusammen: einer kleinen und einer grossen Untereinheit. Jede Untereinheit ist aus rRNA(ribosomale Ribonukleinsäure) und zahlreichen Proteinen aufgebaut. Braucht der Körper ein Protein, wird im Zellkern zuerst eine Kopie der DNAangefertigt – die mRNA(messenger-RNA = Boten-RNA). Sie wird aus dem Zellkern geschleust und im Zytoplasma durch das Ribosom «gezogen». Es liest die Informationen der mRNA ab und «übersetzt» sie in Aminosäuren – die Bausteine der Proteine. (Siehe Kapitel «Die Proteinsynthese – Aminosäurebaukasten»)

Nach Anweisung der mRNA entsteht so eine Kette aus Aminosäuren und schliesslich das Protein (Abb. 4) .

MEMO Ribosom Ribosomenkommen freischwimmend im Zytoplasma vor, aber auch angeheftet an der Wand des rER ( raues endoplasmatisches Retikulum).

Abb. 4Freies Ribosom (von zwei Seiten gesehen) mit einer grossen (1) und einer kleinen Untereinheit (2) [Dominus]

Die an den freien Ribosomen hergestellten Proteine sind für den Eigenbedarf der Zelle gedacht; die Proteine des rER sind für den Export aus der Zelle bestimmt.

Das endoplasmatische Retikulum (ER) – Lagern und Bearbeiten von Proteinen

Das ER( endoplasmatisches Retikulum) durchzieht als Hohlraumsystem netzartig (Retikulum = Netz) die Zellen (Abb. 5) . Das ER kommt in fast allen Körperzellen vor, mit Ausnahme der roten Blutkörperchen (Erythrozyten).

Abb. 5sER und gER [Magnus Manske; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]

Es gibt ein rER( raues endoplasmatisches Retikulum) sowie ein gER( glattes endoplasmatisches Retikulum). Da die beiden Arten von ER ineinander übergehen können, handelt es sich um ein einziges System.

Exkurs s oder g?Im englischen Sprachraum spricht man nicht von gER, sondern von sER. Das «s» steht dabei für « smooth».

Das rERist mit Ribosomen besetzt und hat daher eine raue Oberfläche. Die von den Ribosomen für den Export gebauten Proteine werden im rER gelagert und entweder direkt oder über den Golgi-Apparat aus der Zelle geschleust. Das gERist frei von Ribosomen. Es kommt in den meisten Zellen nur in kleiner Zahl vor. Das gER produziert und modifiziert fettlösliche Substanzen wie Steroidhormone (Testosteron, Östradiol etc.) oder Phospholipide. In den Muskelzellen übernimmt das gER zusätzlich die Funktion des Kalziumspeichers . In der Leber dient das gER auch der «Entgiftung» (Detoxifikation) von körperfremden Substanzen.

MEMO rER und ZellkernDas rERist direkt mit dem Zellkern verbunden, damit die mRNA ohne Umwege zu den Ribosomen gelangt.

Der Golgi-Apparat – Postversand der Zelle

Der Golgi-Apparat (sprich «Golschi») sieht aus wie ein Stapel flacher Schläuche (Abb. 6) . Dabei ist die konvexe Cis-Seite dem endoplasmatischen Retikulum zugewandt und die konkave Trans-Seite der Zellhülle. Auf der Trans-Seite schnüren sich laufend Bläschen ab: die Golgi-Vesikel. Der Golgi-Apparat hat die Aufgabe, die im rERgebildeten Proteine zu lagern, zu modifizieren, zu verpacken und auszuliefern.

Abb. 6Golgi-Apparat [Magnus Manske; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]

In Drüsenzellen nimmt der Golgi-Apparat viel Raum ein. Bei Bedarf leiten Golgi-Vesikel die gespeicherten Sekrete an die Zellmembran, wo sie aus der Zelle ausgeschleust werden.

Die Lysosomen – Müllabfuhr der Zelle

Lysosomen sind vom Golgi-Apparat abgeschnürte Vesikel, die jede Menge Enzymeenthalten. Sie «fressen» zellfremdes Material (Viren, Bakterien), kaputte Zellteile sowie Abfall des Zellstoffwechsels und bauen alles enzymatisch ab. Diesen Vorgang nennt man intrazelluläre Verdauung. Das funktioniert in einem sauren Milieu am besten, weshalb im Inneren der Lysosomen ein pH-Wert von etwa 5.0 herrscht. Lysosomen in grosser Zahl findet man in den «Fresszellen» des Immunsystems (Makrophagen, Granulozyten).

Exkurs pHDer pH-Werteiner Flüssigkeit ist das Mass ihres sauren oder basischen Charakters. Ein pH-Wert von 7.0 bedeutet, dass die Flüssigkeit neutral ist (weder sauer noch basisch). Ein pH-Wert unter 7.0ist sauer, ein pH-Wert über 7.0 basisch.

Der Nukleus – Hüter des Erbguts

Mit Ausnahme der Erythrozyten(rote Blutkörperchen) besitzen alle Zellen einen Nukleus(Zellkern). Manche Zellen besitzen zwei oder mehr Kerne (zum Beispiel Leberzellen und Skelettmuskelzellen).

Der Zellkern als «Zentrale der Zelle» ist Hüter der Erbinformation (DNA) und steuert den Zellstoffwechsel.

Der Nukleus ist dreiteilig aufgebaut (Abb. 7) .

1. Die Kernhülleist eine Doppelmembran , ähnlich der Zellhülle. Sie grenzt den Kern vom Zytoplasma ab und regelt den Austausch von Substanzen. Dieser Austausch findet durch die Kernporenstatt, die gleichmässig über die Kernhülle verteilt sind. Es handelt sich dabei nicht einfach um Löcher in der Kernhülle, sondern um aufwändig gebaute Proteinkomplexe.

2. Im Kernplasmaschwimmt die DNA .

3. Im Nukleolus (Kernkörperchen) entsteht die rRNA . Sie kodiert die Proteine aus denen die Ribosomen bestehen. Die einzelnen Proteine der Ribosomen werden gleich vor Ort im Nukleolus zusammengebaut. Der Nukleolus ist so etwas wie der Kopierapparat für die DNA.

Abb. 7Zellkern mit Nukleolus [Bruce Blaus; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]

Die Strukturen des Zellkerns sind unter dem Mikroskop nur in der Ruhephase der Zelle (Interphase) zu beobachten. Sobald die Zelle in die Teilungsphase übergeht, löst sich der Nukleus auf. Aus dem Chromatin (DNA-Stränge) bilden sich die Chromosomen. Jetzt kann sich die Zelle teilen. Nach der Zellteilung organisieren sich die Zellkerne in den Tochterzellen neu. (Siehe Kapitel «Zellteilung – Mitose oder Meiose»)

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