Donna Rae Siegfried - Physiologie kompakt für Dummies

Pflanzen sind recht unbewegliche Lebewesen. Die meisten unter ihnen können sich nicht unmittelbar selbst gegen Tiere verteidigen, die sie fressen wollen. Aber das kümmert sie auch wenig. Pflanzen denken nicht über Konsequenzen nach. Ihnen ist die Kampf-Flucht-Reaktion nicht bekannt, also die Entscheidung, vor einer Gefahr zu fliehen oder sie zu bekämpfen. Wir haben die Möglichkeit, vor einem Feind zu fliehen. Wir müssen auf Nahrungssuche gehen, denn wir können Nährstoffe und Wasser nicht einfach aus dem Erdboden saugen, wie es Pflanzen tun. Okay. Ich kenne die Versuchung, wie angewachsen auf der Couch liegen zu bleiben und sich mit Essen vollzustopfen, das angeliefert wird. Aber trotzdem müssen Sie zwischendurch aufstehen, um an die Eingangstür zu gehen und dem Boten Trinkgeld zu geben. Bewegung stellt für uns eine absolute Notwendigkeit dar.

Bewegung findet aber auch auf zellulärer Ebene statt. Der Körper besteht aus über 60 % Wasser, daher leben Zellen in einer meist flüssigen Umgebung, die Bewegung erleichtert. Einige Zellen können sich auch aus eigener Kraft bewegen oder sie besitzen gewisse Strukturen, die Beweglichkeit bieten. Flagellen und Zilien sind zwei Zellstrukturen, mit deren Hilfe einzelne Zellen sich selbst oder Stoffe auf ihrer Oberfläche fortbewegen können.

Zilien sind winzige, röhrenförmige Strukturen, die in großer Anzahl der Zellmembran entspringen. Ihre Aufgaben bestehen darin, Substanzen über die Zelloberfläche zu bewegen. Zellen mit Zilien befinden sich beispielsweise im oberen Atemtrakt. Die Zellen in Nase, Nebenhöhlen und Luftröhre sondern Schleim ab, um Schmutzpartikel einzufangen; die Zilien agieren dabei als Besen und »fegen« die Teilchen in Richtung des Mundes, sodass die Lungen sauber bleiben.

Die ebenfalls mikrotubulären (röhrenförmigen) kleinen Fäden, die zumeist einzeln auf der Zellmembran sitzen, heißen Flagellen . Für gewöhnlich sind Flagellen deutlich länger als Zilien und bewegen sich etwas anders. Ein typisches Beispiel sind Spermien. Erst ihre peitschenartige Geißel machen es den Spermien möglich, aktiv durch die flüssigen Sekrete des weiblichen Fortpflanzungstraktes bis zur (unbeweglichen) Eizelle zu schwimmen (siehe Kapitel 14).

Die Notwendigkeit der Fortpflanzung (Reproduktion) sollte ziemlich offensichtlich sein. Wenn Lebewesen aufhören, sich zu vermehren, sterben sie aus. Reproduktion ist essenziell im Kreis des Lebens.

Viele Einzeller vermehren sich durch asexuelle Reproduktion, die im Grunde der Zellteilung entspricht. Dabei teilt sich die Zelle in zwei Tochterzellen. Die meisten Tiere (der Mensch eingeschlossen) besitzen jedoch die Fähigkeit, sich auf sexuellem Wege fortzupflanzen. Geschlechtliche Reproduktion erfordert zwei Partner einer Spezies.

Wachstum lässt sich einfach als »Größerwerden« beschreiben, aber haben Sie je darüber nachgedacht, wie Sie eigentlich größer werden? Während Ihrer Kindheit wurden Ihre Knochen immer länger, Ihre Muskeln nahmen kontinuierlich an Länge und Umfang zu, und auch Ihre Organe vergrößerten sich mit der Zeit. Und da alle Organe, Knochen und Muskeln aus Geweben bestehen, die wiederum aus Zellen zusammengesetzt sind, müssen mehr Zellen produziert werden, um Wachstum zu ermöglichen.

Zellen entstehen durch Teilung, wobei man zwei Arten der Zellteilung voneinander unterscheidet:

Meiose findet in den Hoden und Ovarien statt, wenn es gilt, Spermien und Eizellen zu produzieren (siehe Kapitel 14).

Mitose wird dagegen in jeder Zelle des Körpers durchgeführt (einschließlich der Keimzellen), zum Beispiel wenn die Endgröße der Zelle erreicht ist oder Reparaturen erforderlich sind.

Während der Mitose teilt sich eine Zelle in zwei Zellen. Die sich teilende Zelle wird »Mutterzelle« genannt, die zwei entstehenden Zellen heißen »Tochterzellen«. Um zu verstehen, was während der Mitose geschieht, brauchen Sie etwas genetisches Hintergrundwissen. Sie müssen wissen, dass für eine Teilung das genetische Material der Mutterzelle verdoppelt werden muss, damit jede Tochterzelle einen identischen Satz genetischer Information während der Mitose erhält.

In jedem Zellkern befinden sich Chromosomen . Chromosomen bestehen aus Chromatin , das aus Proteinen und Desoxyribonukleotid-Strängen aufgebaut ist. Desoxyribonukleinsäure ist DNA – das genetische Material in Form einer in sich gedrehten Leiter, die »Doppelhelix« genannt wird. Die Einheit, aus der die einzelnen DNA-Stränge bestehen, sind die sogenannten »Nukleotide«.

Jedes DNA-Nukleotid besteht aus:

Desoxyribose (ein Zucker mit fünf Kohlenstoff-Molekülen)

einer Phosphat-Gruppe

einer Stickstoff-Base, und diese ist in der DNA entweder:Adenin (A)Cytosin (C)Guanin (G)Thymin (T)

Die einzelnen Nukleotide reihen sich aneinander und formen eine lange DNA-Kette. Zwei dieser Ketten bilden dann eine DNA-Doppelhelix. Gene sind jeweils Gruppen von Nukleotiden, die für ein bestimmtes Protein oder eine RNA stehen. Die Stickstoff-Basen bilden dabei die Sprossen der »gewundenen Leiter«, während Zucker und Phosphatrest das Rückgrat sind. Ein Gen kann aus einigen wenigen bis hin zu Tausenden dieser Sprossen zusammengesetzt sein, die Vielfalt ist enorm (und spiegelt die Vielfalt der Erscheinungsmöglichkeiten bei lebenden Organismen wider).

Die Nomenklatur ist zugegebenermaßen nicht ganz einfach: Die Base Adenin plus der Zucker heißt Adenosin (entsprechend auch Guanosin, Cytosin und Thymidin). In der DNA ist jeweils ein Phosphatrest an die Stickstoff-Base plus den Zucker angehängt. Aus Adenosin wird Adenosinmonophosphat (AMP) , aus Guanosin entsprechend Guanosinmonophosphat (GMP) und so weiter. Die Nukleotide in der freien Form kommen auch mit zwei oder drei Phosphatresten in den Zellen vor und übernehmen wichtige Aufgaben, zum Beispiel als Energieträger (siehe oben) oder Überträger von Phosphatgruppen. In diesem Fall wird aus Adenosinmonophosphat (AMP) zum Beispiel das Adenosindiphosphat (ADP ) oder das Adenosintriphosphat (ATP ) .

Gene sind die Baupläne für Ihren Körper. Gene bestimmen, wie Sie aussehen, wie schnell Sie altern, für welche Krankheiten Sie empfänglich sind und welche Stärken und Schwächen Sie haben. Kurz: Ihre Gene sind alles, was Sie sind. Gene kontrollieren die Produktion von Aminosäuren, den Bausteinen der Proteine, und Proteine sind Bestandteil von einfach allem: zum Beispiel von Zellmembranen, Haut, Knochen, Muskeln, Organen, Hormonen oder Enzymen. Proteine bestimmen Wachstum und Entwicklung sowie viele alltägliche Funktionen (wie beispielsweise die Homöostase). Und die Gene fungieren als Architekten der aus Aminosäuren zusammengesetzten Proteine. Sie bestimmen, wann welche Proteine an welchem Ort gebildet werden.

Sie können ein Gen für – nun, sagen wir dunkelbraune Hautfarbe besitzen, doch dieses Gen ist für die Ausprägung der Hautfarbe nicht allein verantwortlich. Es beinhaltet lediglich Anweisungen für die Melanozyten (Hautzellen, die Pigmente herstellen), nach welchen Aminosäuren die Regale im Körper-Supermarkt durchsucht und wie diese Aminosäuren aneinandergereiht werden sollen. Die Reihenfolge der Aminosäuren bestimmt die Art des gebildeten Proteins. Und dieses Protein bestimmt die Menge des durch die Melanozyten hergestellten Farbstoffes. Wenn Ihre Gene sagen, dass Sie blaue Augen haben sollen, wird die Iris (der farbige Teil des Auges) Proteine herstellen, die eine Blaufärbung bewirken. Und wenn Sie ein Gen für lockiges Haar besitzen, produzieren Ihre Haarfollikel Haarzellen in wellenförmiger Anordnung.