3 Hauptfunktionen einer Zelle

Von einzelligen Organismen wie Bakterien bis zum Menschen sind Zellen die grundlegenden strukturellen und funktionellen Einheiten des Lebens. Ein erwachsener menschlicher Körper besteht nach einer Schätzung, die in der November-Dezember-Ausgabe 2013 der "Annals of Human Biology" veröffentlicht wurde, aus mehr als 37 Billionen Zellen. In komplexen Organismen wie dem Menschen gibt es Hunderte verschiedener Zelltypen, die in Körpersystem, Organen und Gewebe organisiert sind. Jeder Zelltyp verfügt über spezielle Funktionen, die zusammenarbeiten, damit der Körper effektiv arbeiten kann. Grob betrachtet sind einige allgemeine Funktionen praktisch allen Zellen gemeinsam.

Leistungsstarke Mikroskope zeigen intrazelluläre Strukturen auf, die ihre Funktionen ausführen. (Bild: shironosov / iStock / Getty Images)

Energiegewinnung

Lebende Zellen existieren in einem ständig aktiven biologischen Zustand. Alle Zellen benötigen Energie, um die notwendigen Aktivitäten durchzuführen, um am Leben zu bleiben. Dies macht die Energieerzeugung zur wesentlichsten und grundlegendsten aller Zellfunktionen. Menschliche Zellen erzeugen Energie aus Chemikalien, die aus Nahrungsmitteln als Brennstoff gewonnen werden. Mitochondrien - oft als Kraftwerke von Zellen bezeichnet - dienen als Endpunkt der Energieerzeugung in menschlichen Zellen. Durch die Verwendung von Molekülen aus der Verdauung und Verarbeitung von Zuckern, Proteinen und Fetten aus der Nahrung erzeugen eine Reihe komplexer chemischer Reaktionen in den Mitochondrien ein Molekül namens Adenosintriphosphat (ATP). ATP-Moleküle gewinnen die chemische Energie aus der Nahrung, die die Zellen dann nutzen, um ihre biologischen Funktionen zu unterstützen.

Molekularer Transport

Jede Zelle ist von einer Membran umgeben, die ihre Grenzen abgrenzt und als Gatekeeper fungiert, der die Bewegung von Molekülen in die Zelle hinein und aus ihr heraus steuert. Dieser molekulare Transport dient der Aufrechterhaltung einer gesunden inneren Umgebung, damit die Zelle überleben und ihre speziellen Funktionen erfüllen kann. Einige kleine Moleküle wie Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser durchqueren die menschlichen Zellmembranen, ohne Energie zu verbrauchen. Der Transport vieler wichtiger Moleküle hängt jedoch von Energie verbrauchenden Zellmembranpumpen ab. Beispielsweise sind Natrium- und Kaliummembranpumpen für die Übertragung von Nervenimpulsen und die Aufrechterhaltung des Wasserhaushalts im menschlichen Körper unerlässlich. Durch den molekularen Transport können auch spezialisierte Zellen, die wichtige Chemikalien wie Hormone produzieren, diese freisetzen, sodass sie an anderer Stelle im Körper verwendet werden können.

Reproduktion

Alle Lebewesen, einschließlich Zellen, haben eine begrenzte Lebensdauer. Daher ist die Wiedergabe für Zellen eine wesentliche Funktion. Die zelluläre Fortpflanzung beim Menschen ermöglicht es dem Körper, sterbende, erkrankte oder beschädigte Zellen zu ersetzen - und im Fall einer Schwangerschaft die menschliche Spezies zu verewigen. Die meisten menschlichen Zellen vermehren sich durch einen Prozess, der Mitose genannt wird. Mit diesem Reproduktionsprozess erzeugt die Zelle eine exakte Kopie ihres genetischen Materials, bevor sie in zwei genetisch identische Zellen aufgeteilt wird.

Meiose ist ein spezieller zellulärer Fortpflanzungsprozess, der von Eiern und Spermien in Organismen verwendet wird, die sexuelle Fortpflanzung einsetzen. Das genetische Material des Menschen besteht aus 23 Chromosomenpaaren, jeweils eines vom Vater und der Mutter. Bei der Meiose enthält die Eizelle und das Sperma, die zwei Kopien jedes Chromosoms haben, nur eine einzige Kopie. Wenn sich das Ei und das Sperma zum Zeitpunkt der Befruchtung vereinigen, paaren sich die Chromosomen. Nachfolgende Teilungen des befruchteten Eies erfolgen durch Mitose, wobei jede neue Zelle das neu gebildete Chromosomenpaar enthält.

Rezensiert von: Tina M. St. John, M.D.