Zelle: Bau pflanzlicher und tierischer Zellen
Du hältst ein Stück Zwiebelhaut gegen das Licht. Es sieht glatt und durchsichtig aus. Unter dem Mikroskop zeigt sich ein Muster aus lauter kleinen Kammern, die dicht an dicht liegen wie Backsteine in einer Mauer.
Jede dieser Kammern ist eine Zelle, der kleinste Baustein des Lebens. Pflanzen, Tiere und Menschen bestehen aus Zellen. Wie sieht eine Zelle von innen aus? Worin unterscheiden sich Pflanzen- und Tierzellen? Und wie wird aus vielen Zellen ein ganzes Lebewesen? Das klärst du in dieser Lektion.
Das Lichtmikroskop
Die meisten Zellen sind so klein, dass du sie mit bloßem Auge nicht erkennst. Ein Lichtmikroskop vergrößert sie. Seine wichtigsten Teile:
| Teil | Aufgabe |
|---|---|
| Okular | Linse (ein geschliffenes Glas, das vergrößert), durch die du schaust |
| Objektiv | Linse über dem Präparat (dem Objekt, das du ansiehst). Mehrere Objektive sitzen auf einem drehbaren Revolver. |
| Objekttisch | Hier liegt das Präparat. |
| Beleuchtung | Eine Lampe von unten. Das Licht geht durch das Präparat. |
| Grob- und Feintrieb | Drehräder, mit denen du das Bild scharf stellst |
Die Vergrößerung ist die Vergrößerung des Okulars mal die Vergrößerung des Objektivs. Ein Okular mit 10facher und ein Objektiv mit 40facher Vergrößerung zeigen das Bild 10 mal 40 = 400fach vergrößert.
Mikroskopieren, Präparate und Zeichnen
Das Präparat ist das, was du ansiehst. Es muss so dünn sein, dass Licht hindurchgeht. Es liegt in einem Wassertropfen auf einem Glasplättchen, dem Objektträger, und wird mit einem Deckgläschen abgedeckt. Das Deckgläschen setzt du schräg auf und lässt es langsam sinken, damit keine Luftblasen eingeschlossen werden. Für ein Zwiebelpräparat ziehst du ein dünnes Häutchen von der Innenseite einer Zwiebelschuppe ab. Ein Tropfen Iod-Lösung am Rand färbt die Zellen. Schneiden mit der Klinge und der Umgang mit Iod-Lösung (färbt Haut und Kleidung, nicht in Augen und Mund) gehören zur Lehrkraft.
So mikroskopierst du:
- Beginne mit dem Objektiv mit der kleinsten Vergrößerung.
- Stelle mit dem Grobtrieb grob scharf. Fahre dabei Objektiv und Präparat nie aufeinander zu, sonst bricht das Glas.
- Stelle mit dem Feintrieb genau scharf. Erst dann wählst du ein stärkeres Objektiv.
Für die Zeichnung gelten feste Regeln: spitzer Bleistift, keine Farben und Schattierungen, wenige Zellen groß und genau, Beschriftung mit waagerechten Linien, Überschrift mit Namen des Präparats und der Vergrößerung.
Wie groß ist die Zelle wirklich?
Wie groß ist die Zelle wirklich?
Du zeichnest eine Zwiebelzelle bei 400facher Vergrößerung. In deiner Zeichnung ist die Zelle (angenommen) 2 cm lang. Wie lang ist sie in Wirklichkeit?
Die Zeichnung zeigt die Zelle 400mal größer. Du rechnest also zurück: Erst wandelst du in Millimeter um, 2 cm = 20 mm. Dann teilst du durch die Vergrößerung: 20 mm geteilt durch 400 = 0,05 mm.
Regel: Wirkliche Größe = Größe im Bild geteilt durch Vergrößerung. Die Zelle ist in Wirklichkeit nur 0,05 mm lang, also ein Zwanzigstel Millimeter.
Bau der Pflanzenzelle und der Tierzelle
Zellen haben Bestandteile mit festen Aufgaben. Die Erbinformation ist der Bauplan des Lebewesens, der von Zelle zu Zelle weitergegeben wird.
| Bestandteil | Aufgabe | Pflanzenzelle | Tierzelle |
|---|---|---|---|
| Zellkern | enthält die Erbinformation und steuert die Zelle | ja | ja |
| Zellplasma | gallertartige Masse, in der alle Teile liegen. Hier laufen viele Stoffumwandlungen ab. | ja | ja |
| Zellmembran | dünne Haut um das Plasma. Sie regelt, welche Stoffe hinein und hinaus gelangen. | ja | ja |
| Mitochondrien | setzen aus Nährstoffen Energie frei (mehr dazu in der nächsten Lektion) | ja | ja |
| Zellwand | feste Hülle um die Zellmembran, stützt und gibt Form | ja | nein |
| Vakuole | Raum mit Zellsaft (Wasser mit gelösten Stoffen). Er speichert Stoffe und hält die Zelle prall. | meist eine große | höchstens kleine |
| Chloroplasten | enthalten Blattgrün, hier läuft die Fotosynthese ab | in grünen Teilen | nein |
Im Lichtmikroskop siehst du Zellwand, Zellkern, Vakuole und Chloroplasten gut. Die Zellmembran ist dafür zu dünn, und Mitochondrien erkennst du höchstens als winzige Pünktchen. Sie zeigt erst ein Elektronenmikroskop, das mit Elektronen statt mit Licht arbeitet und viel stärker vergrößert.
Zwiebelhaut und Mundschleimhaut vergleichen
Zwiebelhaut und Mundschleimhaut vergleichen
Du mikroskopierst Zwiebelhaut und Zellen der Mundschleimhaut. Für die zweite Probe streichst du mit einem Wattestäbchen über die Innenseite der Wange. Jeder nimmt sein eigenes Stäbchen, das danach in den Müll kommt. Was fällt dir auf?
Zwiebelhaut: Die Zellen sind eckig und liegen dicht nebeneinander. Du erkennst eine feste Zellwand, einen Zellkern und eine große Vakuole. Chloroplasten fehlen, denn die Zwiebel wächst im Dunkeln unter der Erde. Ein Blatt der Wasserpest dagegen zeigt viele grüne Chloroplasten.
Mundschleimhaut: Die Zellen sind flach und rundlich, ohne feste Wand. Der Zellkern ist gut zu sehen.
Gemeinsam sind Zellkern, Plasma und Membran. Die Zellwand erklärt die eckige Form der Pflanzenzellen.
Von der Zelle zum Organismus
Ein Lebewesen aus vielen Zellen ist in Ebenen gebaut. Jede Ebene besteht aus Teilen der Ebene davor.
| Ebene | Das ist | Beispiel Mensch | Beispiel Pflanze |
|---|---|---|---|
| Zelle | kleinste Einheit des Lebens | Herzmuskelzelle | Blattzelle |
| Gewebe | viele gleichartige Zellen mit gleicher Aufgabe | Herzmuskelgewebe | Blattgewebe |
| Organ | mehrere Gewebe, die zusammen eine Aufgabe erfüllen | Herz | Laubblatt |
| Organsystem | mehrere Organe, die zusammenarbeiten | Kreislaufsystem (Herz und Blutgefäße) | Spross (Stängel, Blätter, Blüten) |
| Organismus | das ganze Lebewesen | Mensch | Buche |
Zelldifferenzierung
Alle Zellen eines Menschen stammen von einer befruchteten Eizelle ab. Am Anfang sind sie gleichartig. Später entwickeln sie sich zu Zellen mit besonderem Bau für eine bestimmte Aufgabe. Das heißt Zelldifferenzierung. So teilen sich die Zellen die Arbeit, und jede Zellart macht ihren Teil besonders gut.
| Zellart | Besonderer Bau | Aufgabe |
|---|---|---|
| Muskelzelle | lang gestreckt, kann sich verkürzen | Bewegung |
| Nervenzelle | lange, dünne Fortsätze | Signale weiterleiten |
| Wurzelhaarzelle | lange, dünne Ausstülpung | Wasser aus dem Boden aufnehmen |
| Blattzelle | viele Chloroplasten | Fotosynthese |
Zellteilung und Wachstum
Zellen entstehen nur aus Zellen. Zuerst verdoppelt eine Zelle ihre Erbinformation im Zellkern. Dann teilt sie sich in zwei Tochterzellen, die beide eine vollständige Erbinformation haben. Die Tochterzellen wachsen auf die Größe der Mutterzelle heran und teilen sich wieder.
So wachsen Lebewesen: Ihre Zellen werden zahlreicher. Zellteilung ersetzt auch abgestorbene Zellen, zum Beispiel in der Haut, und schließt Wunden.
Wie viele Zellen nach vier Teilungen?
Wie viele Zellen nach vier Teilungen?
Eine Zelle teilt sich. Danach teilt sich jede Tochterzelle wieder, und so weiter. Alle Zellen teilen sich gleichzeitig. Wie viele Zellen sind es nach vier Teilungsrunden?
Am Anfang ist es 1 Zelle. Nach Runde 1 sind es 2, nach Runde 2 sind es 4, nach Runde 3 sind es 8 und nach Runde 4 sind es 16. In jeder Runde verdoppelt sich die Zahl. Nach vier Runden sind es 16 Zellen.
Alle Pflanzenzellen haben Chloroplasten
Alle Pflanzenzellen haben Chloroplasten
„Pflanzenzellen sind grün, weil sie Chloroplasten haben.“
Chloroplasten gibt es nur in grünen Teilen wie Blättern. Zellen in der Wurzel oder in der Zwiebel liegen im Dunkeln und haben keine.
Zellwand und Zellmembran sind dasselbe
Zellwand und Zellmembran sind dasselbe
„Die Zellwand ist die Haut der Zelle, die gibt es in jeder Zelle.“
Die Zellmembran umgibt jede Zelle, auch die Tierzelle. Sie ist hauchdünn und regelt, welche Stoffe hinein und hinaus gelangen. Die Zellwand haben Pflanzenzellen, Tierzellen aber nicht. Sie liegt außen um die Membran und ist fest.
Wachstum heißt nur größere Zellen
Wachstum heißt nur größere Zellen
„Ein Baby wird größer, weil seine Zellen größer werden.“
Eine Zelle wächst nach der Teilung nur bis zu einer bestimmten Größe. Dass ein Lebewesen wächst, liegt zum großen Teil daran, dass es durch Zellteilung mehr Zellen gibt.
Zusammenfassung
Die Vergrößerung ist Okular mal Objektiv. Die wirkliche Größe ist die Größe im Bild geteilt durch die Vergrößerung.
Beim Mikroskopieren beginnst du mit der kleinsten Vergrößerung und stellst erst grob, dann fein scharf.
Zellkern, Plasma, Membran und Mitochondrien haben Pflanzen- und Tierzellen. Von diesen beiden Zelltypen haben nur Pflanzenzellen Zellwand, Chloroplasten und meist eine große Vakuole.
Die Ebenen eines Lebewesens sind Zelle, Gewebe, Organ, Organsystem und Organismus.
Bei der Zelldifferenzierung werden gleichartige Zellen zu Zellen mit besonderem Bau und besonderer Aufgabe.
Bei der Zellteilung entstehen aus einer Zelle zwei Tochterzellen. Dadurch wachsen Lebewesen, und abgestorbene Zellen werden ersetzt.
Übungen
Das Okular hat eine 10fache, das Objektiv eine 20fache Vergrößerung. Wie stark wird das Präparat vergrößert? (Für 5fach schreibst du 5.)
Welcher Bestandteil kommt in der Pflanzenzelle vor, aber nicht in der Tierzelle?
Du zeichnest eine Zelle bei 300facher Vergrößerung. In deiner Zeichnung ist sie 3 cm lang. Wie lang ist die Zelle in Wirklichkeit, in Millimetern?
Welche Reihenfolge geht richtig von klein nach groß?
Aus einer Zelle entstehen durch Teilung zwei, aus diesen wieder vier und so weiter. Alle Zellen teilen sich gleichzeitig. Wie viele Zellen sind es nach 6 Teilungsrunden?
Eine Muskelzelle und eine Nervenzelle sehen verschieden aus. Erkläre das mit dem Begriff Zelldifferenzierung.