Zellen
PharmaWikiZellen sind die Grundbausteine des Lebens. Jedes Lebewesen auf der Erde ist selbst eine Zelle oder ein multizellulärer Organismus. Der Mensch besteht aus Billionen spezialisierter und regulierter Zellen, die untereinander in einer starken Wechselwirkung stehen. In der Pharmazie spielen Zellen für die Herstellung von Medikamenten eine wichtige Rolle und die meisten Drug Targets sind auf und in Zellen lokalisiert.Grundbausteine des LebensAlle Lebewesen auf der Erde sind entweder selbst Zellen oder aus Zellen aufgebaut. Ein Bakterium besteht beispielsweise aus einer einzelnen Zelle, es ist unizellulär. Der Mensch ist hingegen aus Billionen von ihnen aufgebaut und ist deshalb ein multizellulärer Organismus. Die Zellen multizellulärer Lebewesen sind hochspezialisiert und reguliert. Den Organen können beispielsweise Darmzellen, Leberzellen, Nervenzellen, Bindegewebszellen und so weiter zugeordnet werden. Viren sind zwar nicht zellulär, sie benötigen Zellen aber für ihre Vermehrung.
Zellen sind von blossem Auge in der Regel unsichtbar und haben eine Grösse im Mikrometerbereich (µm). Erst mit der Erfindung des Mikroskops im 17. Jahrhundert konnten sie von Antonie van Leeuwenhoek und Robert Hooke erstmals sichtbar gemacht werden. Abhängig von ihrer Lokalisation und Funktion haben sie eine unterschiedliche Form, die grundsätzlichen Eigenschaften bleiben aber gleich. Einige Zellen sind grösser, zum Beispiel ein Froschei, das einen Durchmesser von einem Millimeter hat.
Zellen gehen aus anderen Zellen durch eine Zellteilung hervor. Alle Zellen und alle Lebewesen auf der Erde sind miteinander verwandt und lassen sich auf den gemeinsamen Urvorfahren LUCA (Last Universal Common (Celluar) Ancestor) zurückführen, der vor drei bis vier Milliarden Jahren gelebt hat. LUCA wird als Population und nicht als einzelner Organismus definiert.
Die ersten lebenden Organismen auf der Erde haben ihren Ursprung in selbstvermehrenden Molekülen, die aus der unbelebten Natur durch chemische Reaktionen und physikalische Phänomen hervorgegangen sind.
Ausgehend von ihrem gemeinsamen Ursprungs haben sich sehr unterschiedliche Zelltypen herausgebildet. Die wichtigsten Gruppen sind die Prokaryonten und die Eukaryonten. Prokaryonten haben keinen Zellkern. Zu ihnen gehören die Bakterien und die Archaeen, die frühesten Lebewesen. Eukaryoten haben einen Zellkern und sind wesentlich grösser als Prokaryonten. Tiere, Pflanzen, Algen, Protozoen und Pilze sind Eukaryonten.
Zellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie einen Stoffwechsel haben, sich vermehren (Mitose), sich evolutionär verändern, Nährstoffe verbrauchen, Energie umwandeln, beweglich sind und auf äussere Einflüsse reagieren.
Zellen zeigen Emergenz, das bedeutet, mehrere oder viele Zellen zusammen als Ganzes andere Eigenschaften aufweisen als einzelne Zellen. Typische menschliche Eigenschaften wie unsere Sinne, die Bewegung, Verdauung und unser Bewusstsein lassen sich mit der Emergenz erklären.
Aufbau menschlicher ZellenMenschliche Zellen sind nach aussen von einer Zellmembran begrenzt, der sogenannten Lipiddoppelschicht (Lipid bilayer). Sie besteht hauptsächlich aus Phospholipiden, die hydrophile und lipophile Anteile haben. In die Zellmembran sind Membranproteine eingelagert, die unter anderem als Rezeptoren für pharmazeutische Wirkstoffe dienen und für den Stoffaustausch zwischen dem intra- und extrazellulären Raum verantwortlich sind.
Das Zellinnere wird als Zytoplasma bezeichnet. Es enthält die verschiedenen Organellen. Der Begriff Zytosol bezieht sich auf den Zellinhalt ohne die Organellen.
Der Zellkern (Nukleus) enthält die Erbsubstanz, die Nukleinsäuren (DNA, Desoxyribonukleinsäure) mit den Information für den Aufbau der Zellen, der Organe und des ganzen Körpers.
Aus der DNA wird während der Transkription mRNA gebildet, welche an den Ribosomen im endoplasmatischen Retikulum (ER) zu neuen Proteinen translatiert werden (Translation). Ribosomen kommen im ER und im Zytoplasma vor.
Der Golgi-Apparat besteht aus membranösen Hohlräumen und dient unter anderem als Verteilstation für die Produkte des endoplasmatischen Retikulums. Er bildet Vesikel, Lysosomen und Bestandteile der Zellmembran.
Mitochondrien sind die „Kraftwerke“ von Zellen. Sie liefern die Energie, welche beispielsweise für die chemischen Reaktionen, für den Metabolismus, Bewegungen und den Stofftransport benötigt werden. Der wichtigste Energieträger ist Adenosintriphosphat (ATP).
Vesikel oder Endosomen sind kugelige Bläschen innerhalb von Zellen, die unter anderem für den Stofftransport verwendet werden und wie die Zellmembran von einer Lipiddoppelschicht begrenzt sind.
Der Inhalt der Lysosomen ist sauer und er enthält Enzyme, die für den Abbau von Biopolymeren wie den Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden und Nukleinsäuren verantwortlich sind.
Das glatte endoplasmatische Retikulum ist unter anderem an der Synthese von Lipiden, Bestandteilen der Zellmembran und Hormonen sowie am Metabolismus beteiligt.
Das Zytoskelett ist ein Netzwerk von Fasern, welche die Zelle durchdringen. Es vermittelt mechanische Stabilität, ist wichtig für die Struktur, Transporte und für die Beweglichkeit.
Zellen in der Pharmazie- Die meisten Drug Targets für die Wirkstoffe sind auf und in Zellen lokalisiert.
- Zellen werden für die Herstellung pharmazeutischen Wirkstoffe verwendet, zum Beispiel für Biologika wie Antikörper und Insuline. Auch Zellen selbst können Wirkstoffe sein, zum Beispiel Stammzellen.
- Zellen spielen auch für die Forschung eine zentrale Rolle.
- Krankheiten gehen von Zellen aus, das bekannteste Beispiel ist Krebs, der mit einer unkontrollierten Vermehrung einhergeht.
Stammzellen, Chemische Elemente, Krebs, Bakterien, Zellmembranen, Emergenz, Selbstvermehrende Moleküle
Literatur- Fachliteratur
Interessenkonflikte: Keine / unabhängig. Der Autor hat keine Beziehungen zu den Herstellern und ist nicht am Verkauf der erwähnten Produkte beteiligt.