DIE ZELLE Alle Organismen, egal wie groß vermehren sich über Einzelzellen (Sporen, Spermien- , Eizellen) „Zellen gehen aus Zellen hervor“ (Virchow, 1855) Also: was sind Zellen? Sie sind: „Die kleinste selbständige Einheit in der sich sämtliche Grundfunktionen des Lebens nachzuweisen sind“ Demnach sind Viren keine Zellen!

LEBENSERSCHEINUNGEN DER ZELLE VERMEHRUNG/VERERBUNG DNA Replikation, Mitose/Meiose METABOLISMUS/STOFFWECHSEL Energiegewinnung (Glykolyse; TCA-Zyklus) Syntheseleistung (Proteine, Kohlenhydrate, Lipide) STOFFTRANSPORT Permeation Endozytose/Exocytose REIZBARKEIT Sensoren (Rezeptoren) BEWEGUNG von Zellen, von Zelloberflächen, intrazelluläre Bewegungen PERIODIZITÄT - Tages- , Monats- Jahresrhythmen

GIBT ES EINE „MINIMALE“ ZELLE? Ja: die MYCOPLASMEN kleine Genomgröße: 600-1400 bp keine Zellwand keine internen Membranen - pleiomorph

ZELLEN MIT UND OHNE KERN ZELLEN OHNE KERN Immer: DIE PROKARYONTEN End-Differenzierungsstadium bei einigen EUKARYONTEN z.B. Erythrozyten, Siebrohrelemente ZELLEN MIT KERN Mit einem Kern: EUKARYONTEN b. Mit mehreren Kernen: COENOCYTEN (Eukaryonten)

PROKARYONTISCHE ZELLEN

OSTREOCOCCUS: DIE WELT EINFACHSTE EUKARYONT Photosynthetische Marine-Alga Besitzt: Zellkern, Chloroplast, Mitochondrien, Golgi Apparat, ER, Ribosomen, PM. Aber keine: Geißeln, ZW, Vakuole, MT, MF

DIE PFLANZENZELLE

EINE TIERZELLE

DER ZELLZYKLUS Mitose folgt Zellwachstum, aber nicht immer!

MITOSE OHNE CYTOKINESE: SYNCYTIUM BILDUNG IN EMBRYONEN VON Drosophila

MITOSE OHNE CYTOKINESE: SYNCYTIUM BILDUNG BEI DER ENTWICKLUNG DES GETREIDE-ENDOSPERMS

ZELLWACHSTUM BEI PFLANZEN HAT EINE OSMOTISCHE KOMPONENTE d.h Volumen-Vergrößerung ≠ Plasmawachstum

ZELLVERGRÖßERUNG WIRD VERZÖGERT BEI DER ENTWICKLUNG DER ZYGOTE IN TIEREN Bei Pflanzen beginnt die Zellvergrößerung unmittelbar nach der ersten Teilung der Zygote; bei Tieren kann der Embryo aus tausenden Zellen bestehen bevor er größer als die ursprüngliche Eizelle sein wird.

SPEZIALISIERUNG VON ZELLEN: 1- TIERE - Im ausgewachsenen Säugetieren gibt es etwa 200 verschiedene Zelltypen

ORGANELLEN BESTIMMEN DEN ZELLTYP DIE ZAHL, GESTALT UND VERTEILUNG VON ORGANELLEN BESTIMMEN DEN ZELLTYP

SPEZIALISIERUNG VON ZELLEN - 2: PFLANZEN Verhältnismäßig wenig Zelltypen bei der höheren Pflanze: max. 20

DIE MEISTEN PFLANZENZELLEN SIND PARENCHYMZELLEN ALLERDINGS MIT VERSCHIEDENEN FUNKTIONEN

ZELLDIFFERENZIERUNG/ TOTIPOTENZ/ STAMMZELLEN Die Differenzierung von Zellen resultiert aus einer differenziellen Genexpression. Totipotenz ist die Fähigkeit einer ausdiffererenzierten Zelle sich wie eine Zygote zu verhalten und einen vollständigen neuen Organismus hervorzubringen. Später in der Entwicklung tierischer Zellen verlieren die Abkömmlinge der Zygote ihre Totipotenz und werden „determiniert“. Solche Zellen differenzieren sich dann zu bestimmten Typen spezialisierter Zellen. Gewöhnlich ist die Zelldifferenzierung bei Pflanzen reversibel, bei Tieren irreversibel. Allerdings gibt es bekannte Ausnahmen:  Schaf Dolly

ALLE PFLANZENZELLEN SIND TOTIPOTENT

STAMMZELLEN EMBRYONISCHE STAMMZELLEN ADULTE (PLURIPOTENTE) STAMMZELLEN Unbegrenzte Differenzierung bei Pflanzen: in Apikalmeristemen (ca. 15-20 Zellen) bei Tieren: in der Blastocyste (bis zu 200) ADULTE (PLURIPOTENTE) STAMMZELLEN - bei Pflanzen: sekundäre Meristeme (Cambium) größe Differenzierung möglich - bei Tieren: in Haut, Darmschleinhaut und Knockenmark begrenzte Differenzierung möglich

ADULTE STAMMZELLEN BEI TIEREN SIND PLURIPOTENT

KÖNNEN ZELLEN MITEINANDER KOMMUNIZIEREN? DIREKT: DURCH CYTOPLASMATISCHE VERBINDUNGEN Zwischen fast allen Zellen der höheren Pflanze Sind sie deshalb wirklich Zellen? Nur zwischen Epithelzellen

ZELLKOMMUNIKATION BEI TIEREN INDIREKT: DURCH SIGNAL-MOLEKULE

PRINZIP DER SIGNALÜBERTRAGUNG

KALZIUM UND INOSITOLTRIPHOSPHAT ALS VERMITTLER VON SIGNALÜBERTRAGUNGEN

KALZIUM-HOMEOSTASE WIRD DURCH PUMPEN GEWÄHRLEISTET