Vergleich von Nervenzellen und Pflanzenzellen: Unterschiede in Bau und Funktion

Zellen sind die kleinsten Bausteine aller Lebewesen. Im menschlichen Körper gibt es viele verschiedene Zellarten, die jeweils spezielle Aufgaben erfüllen. In der Zytologie, der Lehre der Zellen, unterscheidet man zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Zellen. Prokaryoten besitzen keinen Zellkern. Zu ihnen zählen beispielsweise Bakterien. Die Eukaryoten besitzen hingegen einen Zellkern. Man unterscheidet diese Gruppe weiterhin in tierische und pflanzliche Zellen. Sowohl die Tierzelle als auch die Pflanzenzelle hast du sicherlich schon im Biologieunterricht behandelt. Vielleicht hast du dich dann gefragt, welche Unterschiede es zwischen einer Pflanzen- und einer Tierzelle gibt? Da sowohl Pflanzen- als auch Tierzellen zu den Eukaryoten gehören, haben sie auch Gemeinsamkeiten.

Gemeinsamkeiten von Pflanzen- und Tierzellen

Tierische und pflanzliche Zellen haben beide folgende Zellorganellen: Zellmembran, Zellkern, Golgi-Apparat, Ribosomen, endoplasmatisches Retikulum, Cytoplasma (Zellplasma), Mitochondrien, Cytoskelett sowie Vesikel. Für einen einfacheren Vergleich kannst du die Organellen in verschiedene Kategorien einteilen.

• Zellkern (Nucleus): Der Zellkern, auch Nucleus genannt, ist von einer mit Kernporen durchbrochenen Kernhülle umgeben. Er gehört zu den Zellorganellen, die sich durch eine Membran vom Cytosol abgrenzen. Das Hauptmerkmal der Zellen höherer Organismen besteht in ihrer Untergliederung in Zellkern und Zytoplasma. Beide Bereiche werden durch eine doppelte Kernmembran voneinander getrennt. Der Zellkern ist der Träger der Erbinformation. Von ihm werden alle Lebensprozesse gesteuert, die im Zytoplasma realisiert werden müssen.
• Zellplasma (Zytoplasma): Das Zellplasma (Zytoplasma) ist die Grundsubstanz innerhalb der Zellen. Das Zellplasma enthält die Zellorganellen und setzt sich aus Cytosol und Cytoskelett zusammen. Das Cytosol ist der wässrige Anteil des Zytoplasmas und enthält gelöste Substanzen. Das Cytoskelett dient zum einen als Stütze, zum anderen als Transportweg für Stoffe.
• Zellmembran (Plasmamembran): Die Zellmembran (Plasmamembran) umgrenzt das Zellinnere (Zellplasma). Sie besteht aus einer Lipiddoppelschicht, die durchlässig für bestimmte Stoffe ist.
• Mitochondrien: Mitochondrien sind die Orte der Zellatmung. Bei der Zellatmung wird Glucose in für die Zelle nutzbare Energie (ATP) umgewandelt. Mitochondrien sind von einer Doppelmembran umschlossen und haben ihre eigene DNA (mtDNA). Die Mitochondrien sind wie kleine Kraftwerke, die ATP (Energie) für alle Zellprozesse produzieren.
• Ribosomen: Ribosomen bestehen aus rRNA und Proteinen. Sie werden in den Kernkörperchen des Zellkerns gebildet und zu einer großen und einer kleinen Untereinheit zusammengebaut. Ribosomen sind die Proteinfabriken deiner Zelle. Sie bauen aus Aminosäuren die Proteine zusammen, die dein Körper braucht.
• Endoplasmatisches Retikulum (ER): Das endoplasmatische Retikulum, auch ER genannt, ist ein umfangreiches Membranlabyrinth. Man unterscheidet zwischen einem rauen und einem glatten ER. Die Kernmembran setzt sich dazu in Membransystemen fort, die das Zytoplasma durchziehen und endoplasmatisches Retikulum genannt werden. Am endoplasmatischen Retikulum laufen die meisten Stoffwechselprozesse ab. Es ist dicht mit Ribosomen, den Orten der Eiweißsynthese, besetzt.
• Golgi-Apparat: Dictyosomen sind ebenfalls ein Membransystem. Alle Dictyosomen einer Zelle bilden den Golgi-Apparat. Der Golgiapparat wird auch als Hauptumschlagplatz der Zelle bezeichnet. In ihm werden Enzyme gebildet und verschiedene Stoff- und Energiewechselprozesse durchgeführt. Im Golgi-Apparat werden die Eiweiße schließlich fertiggestellt, in Vesikel verpackt und transportiert.
• Vesikel: Vesikel sind kleine, membranumschlossene Bläschen, die in Zellen vorkommen.

Unterschiede zwischen Pflanzen- und Tierzellen

Tier- und Pflanzenzellen haben zwar viel gemeinsam, haben jedoch auch einige Unterschiede. Chloroplasten und Vakuolen besitzen jedoch nur die Pflanzenzellen. Jetzt kennst du die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Tier- und Pflanzenzellen.

• Zellwand: Die Zellwand ist eine zusätzliche Umgrenzung der Pflanzenzelle neben der Zellmembran. Sie besitzt ebenso „Verbindungstüren“ zum Austausch mit benachbarten Pflanzenzellen, die Plasmodesmen. Bei allen pflanzlichen Zellen ist eine Zellwand vorhanden, die die Zelle nach außen begrenzt und ihr Festigkeit verleiht. Sie enthält Cellulose. Die Zellwand gibt der Pflanze Stabilität und Schutz - deshalb können Bäume so hoch werden! Eine Funktion der Zellwand ist es, zu verhindern, dass zu viel Wasser durch Osmose in die Zelle gelangt und die Pflanzenzelle platzt. Bei Tierzellen besteht diese Gefahr nicht, da sie keine Vakuole besitzen und überschüssiges Wasser ausscheiden. Eine Zellwand ist somit nicht notwendig.
• Vakuolen: Vakuolen sind große, intrazelluläre Membranbläschen. Sie sind Speicher und Stabilisator des Innendrucks. Eine Form der Vakuolen ist die Zellsaftvakuole. Sie ist von einer Membran umschlossen, dem Tonoplasten. ist das mit Abstand größte Organell in pflanzlichen Zellen. Die große Vakuole in Pflanzenzellen speichert Wasser und hält die Pflanze aufrecht.
• Plastiden: Plastiden sind pflanzenspezifische Zellorganellen. Zu ihnen gehören unter anderem Chloroplasten, Leukoplasten und Chromoplasten. Sie sind ähnlich den Mitochondrien halb autonome Zellorganellen, d. h., sie besitzen eine Doppelmembran, eine eigene Erbinformation und eine eigene Proteinsynthese. Sie sind Ort der Fotosynthese, Farbstoffträger oder Speicher für Reservestoffe. In den Chloroplasten der Pflanzenzellen findet die Fotosynthese statt.Sie enthalten den grünen Farbstoff Chlorophyll. Daher rührt die grüne Farbe z. B.
• Lysosomen: Ein häufiges Missverständnis ist, dass sowohl Tier- als auch Pflanzenzellen über eine Zellwand verfügen. Tatsächlich ist die Zellwand nur bei Pflanzenzellen vorhanden. Lysosomen sind Membranvesikel (Membranbläschen). Ein Zellorganell, das jedoch hauptsächlich in Tierzellen und nur sehr selten in Pflanzenzellen vorhanden ist, ist das Lysosom. In tierischen Zellen wird die Entgiftung und Verarbeitung von Stoffen von den Lysosomen übernommen. Das sind von einer Membran umgebene Vesikel.

Weitere Unterschiede

• Form: Dafür sind Tierzellen flexibler geformt, während Pflanzenzellen durch ihre Zellwand eckig aussehen. Nach der äußeren Form sind die Zellen z. B. quaderförmig, kugelig oder zylindrisch.
• Ernährung: Pflanzenzellen gehen einer autotrophen Ernährung nach. Sie generieren die energiereichen Kohlenhydrate selbst mittels Fotosynthese. Tierzellen und sehr selten Pflanzenzellen ernähren sich dagegen heterotroph. Das bedeutet, dass sie sich ihre Energie von außen zuführen müssen. Dazu fressen sie organische Lebewesen und nehmen so hauptsächlich organische Stoffe wie Kohlenhydrate, Eiweiß und Fett zu sich. Aus diesen Nährstoffen bauen sie eigene Körperstoffe auf.
• Wachstum: Bei den pflanzlichen Zellen nehmen dafür die Vakuolen an Wasser zu, die Zellen dehnen sich aus und die Zellwand wächst. Dadurch werden die einzelnen Zellen und auch die gesamte Pflanze größer. Tierische Zellen wachsen in diesem Sinne nicht. Sie teilen sich jedoch, um sich zu vermehren. Wenn tierische Zellen durch Wachstum eine bestimmte Größe erreicht haben, können sie sich teilen. Das Wachstum von Pflanzen, Tieren und dem Menschen unterscheidet sich. Während Pflanzen zeitlebens wachsen können, wachsen Tiere und der Mensch nur im Jugendalter. Das Pflanzenwachstum findet vor allem an den Blatt- und Wurzelspitzen sowie in den Blatt- und Blütenknospen statt.

Nervenzellen: Spezialisierte Zellen des Nervensystems

Nervenzellen sind spezialisierte Zellen, die für die Informationsaufnahme und Informationsweiterleitung im Körper zuständig sind. Sie gehören zu den tierischen Zellen. Zu Nervenzellen fällt mir als erstes ein, dass sie ihre Teilungsfähigkeit aufgegeben haben (also nur aus (spezialisierten) Stammzellen neugebildet werden können). Nervenzellen dienen der Informationsaufnahme und Informationsweiterleitung.

Bau der Nervenzelle

Nervenzellen (Neuronen) sind hochspezialisierte Zellen, die elektrische und chemische Signale empfangen, verarbeiten und weiterleiten können. Ihr Aufbau ist auf diese Funktion optimiert:

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• Zellkörper (Soma): Enthält den Zellkern und die meisten Zellorganellen. Hier finden die grundlegenden Stoffwechselprozesse statt.
• Dendriten: Zahlreiche, kurze und verzweigte Fortsätze, die Signale von anderen Nervenzellen oder Sinneszellen empfangen und zum Zellkörper weiterleiten.
• Axon (Neurit): Ein langer, dünner Fortsatz, der Signale vom Zellkörper weg zu anderen Nervenzellen, Muskelzellen oder Drüsenzellen leitet. Das Axon kann von einer Myelinscheide umgeben sein, die die Signalübertragung beschleunigt.
• Synapsen: Kontaktstellen am Ende des Axons, an denen die Signale auf andere Zellen übertragen werden. Die Übertragung erfolgt meist über chemische Botenstoffe (Neurotransmitter).

Funktion der Nervenzelle

Die Hauptfunktion der Nervenzelle ist die Weiterleitung von Informationen in Form von elektrischen und chemischen Signalen. Dieser Prozess lässt sich in folgende Schritte unterteilen:

1. Empfang von Signalen: Dendriten empfangen Signale von anderen Zellen. Diese Signale können erregend oder hemmend sein.
2. Integration der Signale: Die empfangenen Signale werden im Zellkörper verrechnet. Übersteigt die Summe der erregenden Signale einen bestimmten Schwellenwert, wird ein Aktionspotential ausgelöst.
3. Auslösung eines Aktionspotentials: Ein Aktionspotential ist eine kurzzeitige Änderung des elektrischen Potentials an der Zellmembran, die sich entlang des Axons ausbreitet.
4. Weiterleitung des Aktionspotentials: Das Aktionspotential wird entlang des Axons zu den Synapsen geleitet. Die Myelinscheide sorgt für eine schnelle und effiziente Weiterleitung.
5. Übertragung der Signale an andere Zellen: An den Synapsen wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt. Neurotransmitter werden freigesetzt und binden an Rezeptoren der Zielzelle, wodurch dort ein neues Signal ausgelöst wird.

Unterschiede zu Pflanzenzellen

Nervenzellen unterscheiden sich grundlegend von Pflanzenzellen in Bau und Funktion:

• Zellwand: Nervenzellen besitzen keine Zellwand, während Pflanzenzellen eine Zellwand aus Cellulose haben, die für Stabilität sorgt.
• Chloroplasten: Nervenzellen enthalten keine Chloroplasten, da sie keine Photosynthese betreiben. Pflanzenzellen enthalten Chloroplasten, die für die Photosynthese verantwortlich sind.
• Vakuolen: Nervenzellen haben keine großen Vakuolen zur Speicherung von Wasser und Nährstoffen, wie sie in Pflanzenzellen vorkommen.
• Spezialisierung: Nervenzellen sind hochspezialisiert auf die Informationsübertragung, während Pflanzenzellen vielfältigere Aufgaben haben, wie Photosynthese, Speicherung und Stabilität.
• Kommunikation: Nervenzellen kommunizieren über elektrische und chemische Signale (Aktionspotentiale und Neurotransmitter), während Pflanzenzellen hauptsächlich über chemische Signale (z.B. Hormone) kommunizieren.
• Teilungsfähigkeit: Nervenzellen haben in der Regel ihre Teilungsfähigkeit verloren, während Pflanzenzellen sich weiterhin teilen können.

Parallelen und Unterschiede in der Signalverarbeitung

Obwohl Nervenzellen und Pflanzenzellen unterschiedliche Mechanismen zur Signalverarbeitung nutzen, gibt es auch einige interessante Parallelen:

• Elektrische Signale: Pflanzenzellen können ebenfalls elektrische Signale erzeugen und weiterleiten, ähnlich den Aktionspotentialen in Nervenzellen. Diese Signale spielen eine Rolle bei der Reaktion auf Umweltreize und der Koordination von Prozessen innerhalb der Pflanze.
• Chemische Signale: Sowohl Nervenzellen als auch Pflanzenzellen nutzen chemische Signale zur Kommunikation. Neurotransmitter in Nervenzellen und Hormone in Pflanzenzellen binden an Rezeptoren und lösen spezifische Reaktionen aus.
• Sensorische Fähigkeiten: Pflanzen sind in der Lage, ihre Umgebung wahrzunehmen und darauf zu reagieren. Sie besitzen Sinneszellen, die ihnen Informationen über ihre Umwelt liefern. Wie Pflanzen Signale verarbeiten und weiterleiten, ist trotz jahrzehntelanger Forschung immer noch weitgehend unbekannt.

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