Big Bang HTL 4, Schulbuch

Grundbegriffe der Biologie 1 Biochemie und Biotechnologie (IV. Jahrgang, 7. Semester) 7 1.2 Die Basiseinheit des Lebens Zellen Jedes Lebewesen, mit Ausnahme der Viren (wieder so etwas, wo die aus der Reihe tanzen) besteht aus Zellen. Diese sind klar von ihrer Umgebung abgegrenzt. Es gibt Zellen mit ganz unterschiedlichen Funktionen, an die sie sich in ihrer Form sehr stark angepasst haben. Was so eine Zelle genau ist und wie wir mehr über Zellen herausfinden können, darum geht es jetzt. Zellen sind so klein, dass sie meist mit dem freien Auge nicht erkennbar sind. Eine Ausnahme stellen die Eizellen höherer Tiere dar. So hat die Eizelle eines Vogel-Straußes einen Durchmesser von über 70 mm und die des Menschen immer noch eine Größe von 0,15 mm. Sie ist damit die ein- zige mit freiem Auge sichtbare menschliche Zelle. Am ande- ren Ende der Größenskala findet man Bakterienzellen mit einer Länge von nur etwas über 300 nm (= 0,0003mm!), wie Forscher erst vor kurzem zeigen konnten (Luef et al, 2015, Abb. 1.9). Wie groß sind Zellen eigentlich? Mit welchen Mitteln kann man sie untersuchen? Wodurch ist eine Zelle von ihrer Umgebung abge- grenzt? Warum verdursten Schiffbrüchige noch schneller, wenn sie Salzwasser trinken? Organell, Organ, Organismus – so ähnliche Begriffe – was bedeuten sie genau? Warum bestehen große Lebewesen nicht einfach aus größeren, oder gar einer riesigen Zelle, sondern aus sehr vielen kleinen? F8 F9 F10 F11 F12 Abb. 1.9: Elektronen- mikroskopische Bilder ultrakleiner Bakterien (Luef et al, 2015) Abb. 1.10: Menschliche Eizelle unter dem Lichtmikros- kop (links Pipetten- spitze) 0,1mm=10µm=10000nm Die allermeisten Zellen haben eine Größe zwischen 1–30µm. Um diese Strukturen untersuchen zu können werden Mikroskope benötigt. Herkömmliche Lichtmikroskope können etwa bis zu 1000fach vergrößerte Bilder von Zellen liefern. Strukturen im Inneren von Zellen sind dafür oft zu klein oder zu wenig kontrastreich gegenüber ihrer Umge- bung. Die meisten Zellen und ihre Inhaltsstoffe sind nämlich farblos. Durch Färbemethoden oder Phasenkontrastmikros- kopie kann dieses Problem teilweise überwunden werden. Viele Partikel im Inneren von Zellen können allerdings nur mit Elektronenmikroskopen oder anderen indirekten Metho- den untersucht werden. Diese haben den Nachteil, dass man damit keine lebenden Zellen untersuchen kann. ( F8 ) Lichtmikroskop Die Beobachtung ist ein wesentlicher Teil der Naturwissen- schaft, besonders der Biologie. Viele Objekte wie z. B. Bakte- rien oder tierische Zellen sind aber viel zu klein, um sie mit freiem Auge zu beobachten. Deshalb ist das Lichtmikroskop eines der wichtigsten „Werkzeuge” der Biologin. Ein Mikros- kop verwendet gebündeltes Licht und Linsen um diese klei- nen Dinge vergrößert darzustellen. Das erste einfache Mikroskop wurde bereits 1590 in den Niederlanden entwickelt. G ALILEO G ALILEI entwickelte es dann weiter. Alle Mikroskope seither enthalten, trotz vieler Modernisierungen, die folgenden wichtigen Grundbauteile: Abb. 1.11: Mikroskop – Bauteile Ganz unten befindet sich im modernen Mikroskop die Licht- quelle (1) , früher war hier ein Spiegel angebracht, der das Sonnen- oder Kerzenlicht zum Objekt lenkte. Das zu unter- suchende Objekt kommt auf einen Objektträger aus Glas und wird zumeist mit einem dünnen Glasplättchen, dem Deckglas, bedeckt. Der Objektträger kann dann mit Hilfe von Klammern am Objekttisch (2) fixiert werden. Je nach Preis- klasse des Mikroskops befinden sich zwischen Lichtquelle und Objekttisch die verschiedenen Linsen und Blenden des i Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv