Zellorganellen und ihre Funktion

Zellorganellen und ihre Funktion lassen sich am besten mit dem Bild einer Stadt verstehen. Der Zellkern ist das Rathaus, das alle wichtigen Baupläne verwaltet und Entscheidungen trifft. Die Mitochondrien sind die Kraftwerke, die Energie liefern, und die Ribosomen sind kleine Fabriken, die ständig neue Produkte, nämlich Proteine, herstellen. Ohne dieses Zusammenspiel würde in der Zelle nichts funktionieren.

Jede Zelle ist von einer Zellmembran umgeben, die wie eine Stadtmauer mit kontrollierten Toren funktioniert: Manche Stoffe dürfen hinein oder hinaus, andere nicht. Im Inneren schwimmen die Organellen im Zytoplasma, einer gallertartigen Flüssigkeit, die alle Bauteile miteinander verbindet und für Transportwege sorgt.

Ein häufiger Fehler ist es, alle Organellen für gleich wichtig oder austauschbar zu halten. Tatsächlich hat jedes Organell eine ganz spezielle Aufgabe, und fällt eines aus, gerät die ganze Zelle aus dem Gleichgewicht – so wie eine Stadt ohne funktionierendes Kraftwerk oder ohne Müllabfuhr in Schwierigkeiten gerät.

Der Zellkern ist das größte Organell und enthält die DNA, also die komplette Erbinformation der Zelle. Er ist von einer doppelten Kernhülle umgeben, die kleine Poren besitzt. Durch diese Poren wandern Bauanleitungen für Proteine in Form von RNA hinaus ins Zytoplasma. Der Zellkern steuert damit, welche Proteine die Zelle herstellt und wann.

Ribosomen sind winzige Bauteile aus RNA und Eiweiß, die die eigentliche Proteinherstellung übernehmen. Manche Ribosomen schwimmen frei im Zytoplasma, andere sitzen auf dem rauen endoplasmatischen Retikulum, einem verzweigten Membransystem. Proteine, die die Zelle verlassen oder in Membranen eingebaut werden sollen, entstehen meist an diesem gebundenen Typ.

Nach der Herstellung werden viele Proteine noch im Golgi-Apparat weiterverarbeitet, sortiert und verpackt, ähnlich einem Paketzentrum. Von dort werden sie zu ihrem endgültigen Bestimmungsort in oder außerhalb der Zelle transportiert.

Mitochondrien werden oft als „Kraftwerke der Zelle“ bezeichnet, weil sie durch Zellatmung aus Nährstoffen und Sauerstoff nutzbare Energie gewinnen, gespeichert in Form des Moleküls ATP. Sie besitzen eine doppelte Membran, wobei die innere Membran stark gefaltet ist, um die Fläche für die Energiegewinnung zu vergrößern – ein Trick, den du auch bei den Lungenbläschen wiederfindest.

Zellen mit hohem Energiebedarf, etwa Muskelzellen oder Nervenzellen, besitzen besonders viele Mitochondrien. Interessant ist zudem, dass Mitochondrien eine eigene, kleine DNA besitzen, die nur von der Mutter vererbt wird. Das deutet darauf hin, dass Mitochondrien ursprünglich einmal eigenständige Bakterien waren.

Zusätzlich zu den Kraftwerken gibt es Lysosomen, die als Recyclinghof der Zelle fungieren: Sie enthalten Enzyme, die alte Zellbestandteile und aufgenommene Fremdstoffe abbauen. Ohne diese Müllentsorgung würde die Zelle mit der Zeit verstopfen.

Zellorganellen sind winzig, aber nicht alle gleich klein. Eine typische tierische Zelle misst insgesamt etwa 20 Mikrometer, das ist 0,02 Millimeter – mit bloßem Auge also unsichtbar. Der Zellkern nimmt davon einen großen Teil ein, im Schnitt etwa 6 Mikrometer.

Mitochondrien sind mit rund 1,5 Mikrometern deutlich kleiner, aber immer noch groß genug, um im Lichtmikroskop erkennbar zu sein. Ribosomen dagegen sind so winzig, etwa 0,025 Mikrometer, dass man sie nur mit einem Elektronenmikroskop sichtbar machen kann.