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Erforschung der Zellbiologie – historische Entdeckungen und moderne Erkenntnisse

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Die Autor*innen
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Ania Bio
Erforschung der Zellbiologie – historische Entdeckungen und moderne Erkenntnisse
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Grundlagen zum Thema Erforschung der Zellbiologie – historische Entdeckungen und moderne Erkenntnisse

Meilensteine in der Geschichte der Zellbiologie

Seit den Anfängen der Forschung in den Bereichen Biologie und Medizin stellt die Zellbiologie eine zentrale Disziplin dar. Die Untersuchung der Pflanzenzelle als eine spezielle Form der kleinsten lebenden Einheit hat über die Jahrhunderte eine faszinierende Entwicklung mit vielen Stationen durchlaufen. Im nachfolgenden Text nehmen wir dich mit auf eine kurze Reise durch die Geschichte der Zellbiologie, wobei wir uns insbesondere auf die Meilensteine konzentrieren, die zu unserem heutigen Verständnis der Zelle beigetragen haben.

1590: Janssen und das erste Lichtmikroskop

Bereits im 16. Jahrhundert gelang Zacharias Janssen vermutlich ein erster Meilenstein in der Geschichte der Zellbiologie. Er konstruierte das erste einfache Lichtmikroskop mit einem Okular und einem Objektiv, wodurch eine deutlich detailliertere Untersuchung von verschiedenen Geweben und Zellverbänden ermöglicht wurde. Jedoch ist Janssen umstritten und mehrere Personen beanspruchen diese Erfindung für sich.

1665: Robert Hooke und die Entdeckung der Zelle

In England machte der Forscher Robert Hooke eine bahnbrechende Entdeckung. Mithilfe eines Lichtmikroskops konnte er winzige Kammern beim Mikroskopieren von einem Präparat eines Korkens erkennen und bezeichnete diese als cellulae – hiermit wurde der Begriff der Zelle geprägt.

Auf dem folgenden Bild kannst du Pflanzenzellen im Querschnitt einer Holzfaser auf einer Fotografie durch das Lichtmikroskop betrachten. So ähnlich muss das Bild für Robert Hooke damals ausgesehen haben, als er die Kammern erkannte.

Lichtmikroskop_Querschnitt_Holzfaser.svg

Antoni van Leeuwenhoek und die Beobachtung der Einzeller

Der niederländische Wissenschaftler Antoni van Leeuwenhoek machte Ende des 17. Jahrhunderts spannende Entdeckungen. Mit einem von ihm selbst gebauten Mikroskop konnte er Mund- und Darmbakterien entdecken. Außerdem machte er parasitäre Einzeller sichtbar, die man mit bloßem Auge nicht sehen kann, und beobachtete rote Blutkörperchen.

Auch wenn Antoni van Leeuwenhoek vielleicht nicht speziell das Pantoffeltierchen untersucht hat, veranschaulicht das folgende Bild, wie faszinierend die Welt der Mikroorganismen durch ein Mikroskop betrachtet werden kann, und gibt uns einen Einblick in die Art von Entdeckungen, die durch seine Innovationen ermöglicht wurden.

Lichtmikroskop_Pantoffeltierchen_Einzeller.svg

1676 bis 1679: Marcello Malpighi und das Gewebe als Zellverbund

Marcello Malpighi bestätigte durch seine Untersuchungen die Existenz von Zellen und beschrieb den Aufbau von Pflanzen als einen Verbund aus vielen Zellen, dem Gewebe. Er legte damit den Grundstein für die Betrachtung von Lebewesen auf verschiedenen Organisationsstufen.

Matthias Schleiden, Theodor Schwann und die Zelltheorie

Im Jahr 1838 stellte Matthias Schleiden die Theorie auf, dass alle Pflanzen aus Zellen bestehen – Theodor Schwann erweiterte diese Theorie auf Tiere und konnte dies nachweisen. Er stellte zudem fest, dass Zellen von einer Zellmembran umgeben sind und dass Gewebe sich aus teils unterschiedlichen Zellen zusammensetzen.

1858 Rudolf Virchow und die ununterbrochene Kette von Zellteilungen

Rudolf Virchow, Professor an der Berliner Charité, veröffentlichte ein einschlägiges Werk zur Zellularpathologie, der Krankheitslehre auf Basis der Körperzellen. Seine zentrale These darin lautete, dass jede Zelle aus einer anderen Zelle entstehen muss und dass jedes Lebewesen aus einer ununterbrochenen Kette von Zellteilungen (Mitose) hervorgegangen ist.

1863 Max Johann Sigismund Schultze und die Plasmatheorie

Die Begründung der Plasmatheorie geht auf den deutschen Anatom und Zoologen Max Schultze zurück. Er beschäftigte sich erstmals mit der strukturellen und chemischen Analyse des Protoplasmas, dem flüssigen Inhalt jeder tierischen und pflanzlichen Zelle, sowie dem Zellkern.

1873 Camillo Golgi, der Golgi-Apparat und der Beginn der Färbetechniken

Camillo Golgi gelang es als Erster in der Geschichte der Zellbiologie, mit der sogenannten Silbernitratfärbung Zellen und Zellmembranen für eine bessere Differenzierung unter dem Mikroskop einzufärben. Mit seiner Entdeckung wurden in den darauffolgenden Jahren zahlreiche weitere Färbetechniken entwickelt, um unterschiedliche Zellteile besser sichtbar zu machen. 1898 entdeckte er mithilfe seiner selbst entwickelten Färbetechniken den Golgi-Apparat, ein wichtiges Organell der Zelle.

1882 Robert Koch und die Entdeckung des Tuberkulose Erregers

Wir beenden unsere kleine Zeitreise durch die Geschichte der Zellbiologie mit Robert Koch. Im Jahr 1882 entdeckte der deutsche Mediziner als Erster den Tuberkulose-Erreger (Mycobacterium tuberculosis). Damals war Tuberkulose eine gefürchtete Volkskrankheit, und seine Entdeckung, dass ein Bakterium die Ursache der Krankheit ist, brachte ihm rasch weltweite Anerkennung. Später wurde Robert Koch mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet, und das Robert-Koch-Institut zur Erforschung von Infektionskrankheiten wurde in Berlin gegründet.

Fazit

Die Geschichte der Zellbiologie begann im Wesentlichen mit der Erfindung des Lichtmikroskops. Die in den darauffolgenden Jahren erfolgte Weiterentwicklung optischer Hilfsmittel im Labor ermöglichte all die oben aufgelisteten Erkenntnisse. Du hast nun einige bedeutende Forscher wie Theodor Schwann, Rudolf Virchow, Camillo Golgi und Robert Koch kennengelernt und kannst ihren Beitrag zur Geschichte der Zellbiologie etwas besser einordnen.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Geschichte der Zellbiologie

Wann wurde das erste Lichtmikroskop erfunden?
Wie entdeckte Robert Hooke die Zelle?
Warum ist Robert Koch berühmt oder warum sollte man ihn kennen?

Transkript Erforschung der Zellbiologie – historische Entdeckungen und moderne Erkenntnisse

Hallo, mein Name ist Anja. Heute stelle ich euch die Geschichte der Zellbiologie vor. Von 1500 bis zum 20 Jahrhundert. 1590: Die Gebrüder Janssen, Johannes und Zacharias Janssen aus den Niederlanden, bauen das erste einfache Lichtmikroskop mit Zwei-Linsen-System: dem Okular und dem Objektiv. 1665: Robert Hooke aus England erkannte mit einem einfachen Lichtmikroskop, dass Flaschenkork aus vielen winzig kleinen Hohlräumen aufgebaut ist. Diese nannte er "cellulae", Zellen, und prägte damit den Zellbegriff. Er mikroskopierte auch Farn und Sonnentau und zeichnete detailliert auf, was er sah. Zwischen 1674 und 1700 entdeckte der Niederländer Antoni von Leeuwenhoek Mund- und Darmbakterien, parasitäre Einzeller, Spermatozoen und rote Blutkörperchen mit seinem selbst gebauten Mikroskop, das eine Vergrößerung bis zu 270 mal erreichen konnte. 1676 bis 1679 bestätigt der Italiener Marcello Malpighi die Existenz der Zellen. Zudem beschrieb er den Aufbau von höheren Pflanzen. Er stellte Untersuchungen über die Entwicklung von Pflanzen und Tieren an und wies das Vorhandensein von Lungenbläschen nach. Auch beobachtete er Blutkörperchen, die er jedoch fälschlicherweise als "Fettkörperchen" deutete. 1831 entdeckt Robert Brown aus England den Zellkern in Epidermiszellen von Orchideen. 1838 behauptet Matthias Schleiden, alle Pflanzen würden aus Zellen bestehen. Theodor Schwann erweitert diese Aussage auf Tiere. Schleiden unterscheidet Zellmembran, Zellkern, Zellplasma in den pflanzlichen Zellen. Er stellte fest, dass Zellen von einer Membran umgeben sein müssen, und dass jedes Gewebe aus Zellen einer bestimmten Art besteht. Schwann beschrieb den Aufbau der tierischen Zellen. Sie kamen beide zu der Erkenntnis, dass tierische und pflanzliche Zellen sich ähnlich sind, und formulieren grundlegende Aussagen der Zellenlehre. 1855 formulierte Rudolf Virchow den Satz "omnis cellula e cellula" und sagte damit, dass die Entwicklung der organischen Welt eine ununterbrochene Kette von Zellteilungen darstellt und jede Zelle aus einer anderen entsteht. Max Johann Sigismund Schultze zeigte 1861, dass das Protoplasma unabhängig von der Art der Zelle immer nahezu die gleichen physikalischen Eigenschaften aufweist, und benennt die Zelle als "ein Klümpchen aus Protoplasma mit einem Kern". 1866 entwickelt Louis Pasteur ein Verfahren zum Abtöten von Bakterien in Flüssigkeiten, das noch heute angewendet wird. Man nennt es "Pasteurisieren", und das macht zum Beispiel Milch haltbar. 1882 entdeckt Robert Koch dank des Mikroskops das Tuberkel-Bakterium, das Tuberkulose auslöst. Die Geschichte der Zellbiologie wurde also durch die Erfindung des Lichtmikroskops begründet, und durch die Weiterentwicklung der optischen Hilfsmittel konnten diese bahnbrechenden Erkenntnisse erst ermöglicht werden. Ich hoffe, der kleine Film hat euch gefallen, und bis zum nächsten Mal sagt Anja.

8 Kommentare
8 Kommentare
  1. 😀😃😄😁

    Von Daniel, vor etwa 2 Jahren
  2. Sorry, ich habe es aus fersehen los geschickt. Aber das Video hat alles prima erklärt, nur dass audio war ein bisschen schlecht.

    Von Tainá G., vor mehr als 3 Jahren
  3. Gut

    Von Diamondprincess, vor fast 5 Jahren
  4. Hallo Nmueller1315,
    vielen Dank für den Hinweis. Wir habe die schlechte Audioqualität dieses Videos vermerkt und werden diese so bald wie möglich verbessern.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor fast 5 Jahren
  5. Schlechter ton mit hall finde ich

    Von Nmueller1315, vor fast 5 Jahren
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Erforschung der Zellbiologie – historische Entdeckungen und moderne Erkenntnisse Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Erforschung der Zellbiologie – historische Entdeckungen und moderne Erkenntnisse kannst du es wiederholen und üben.
  • Fasse grundlegende Aussagen zur Zelltheorie zusammen.

    Tipps

    Theodor Schwann machte grundlegende Aussagen zu tierischen Zellen. Er erkannte und benannte aber keine Zellorganellen.

    Lösung

    Matthias Jacob Schleiden lebte von 1804 bis 1881. Er war Botaniker und begründete zusammen mit Theodor Schwann die Zelltheorie.
    Er war der erste Botaniker, der nachweisen konnte, dass Pflanzen aus Zellen bestehen. Außerdem erkannte er die Bedeutung des Zellkerns als Träger der Erbinformation.

    Theodor Ambrose Hubert Schwann lebte von 1810 bis 1882. Er war Physiologe und beschäftigte sich deshalb mit biochemischen Vorgängen in Lebewesen.
    Er entdeckte, dass nicht nur Pflanzen, sondern auch Tiere aus Zellen aufgebaut sind. Davon abgesehen erkannte er, dass Hefen alkoholische Gärung betreiben und erforschte die Kontraktion von Muskeln und Nervenstrukturen. Nach ihm wurden die Schwann-Zellen benannt, die wir bei Nervenzellen finden. Er gilt als Begründer der modernen Gewebelehre.

    1839 veröffentlichten die beiden ihre Erkenntnisse zur Zelltheorie in Schwanns Werk Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen.

  • Erstelle eine Übersicht zu den wichtigsten Entdeckungen und Erkenntnissen der Zellbiologie.

    Tipps

    Der Zellkern wurde entdeckt, bevor Schleiden und Schwann erkannten, dass Pflanzen und Tiere aus Zellen bestehen.

    Der Zellbegriff wurde bereits 1665 durch Robert Hooke geprägt. Das erste Lichtmikroskop wurde etwa 1590 gebaut.

    Lösung

    Das Video zeigt dir einen guten Überblick über die Entdeckungen und Erkenntnisse, die im Laufe der Jahrhunderte gemacht wurden. Die wohl fundamentalste Entwicklung für die Zellbiologie ist der Bau des ersten Lichtmikroskops um 1590.
    1665 wurde der Zell-Begriff von Robert Hooke geprägt. Ende des 17. Jahrhunderts wurden verschiedene Einzeller entdeckt. Robert Brown entdeckte 1831 den Zellkern, 1839 machten Matthias Schleiden und Theodor Schwann grundlegende Aussagen zur Zelltheorie. Sie erkannten u. a., dass pflanzliche und tierische Zellen einen ähnlichen Aufbau haben. 1855 erkannte Rudolf Virchow, dass jede Zelle aus einer anderen Zelle entsteht. Louis Pasteur entwickelte 1866 ein Verfahren zum Abtöten von Bakterien. Der Tuberkulose-Erreger wurde 1882 von Robert Koch entdeckt.

  • Arbeite den biologischen Zellbegriff heraus.

    Tipps

    Prokaryoten besitzen, im Gegensatz zu Eukaryoten, keinen Zellkern. Zu den Prokaryoten zählen z. B. Bakterien.

    Zelle stammt vom lateinischen cellula‚ was so viel bedeutet wie kleine Kammer oder Zelle, bzw. vom altgriechischen Wort kytos für Zelle.

    Lösung

    Die Zelle (von lateinisch cellula für kleine Kammer) ist die kleinste lebende Einheit von Organismen.

    Es gibt Einzeller und Mehr- bzw. Vielzeller.
    Zu den Einzellern zählen z. B. Bakterien (Prokaryoten, besitzen also keinen Zellkern) oder das Pantoffeltierchen (Eukaryoten, besitzen einen Zellkern).
    Bei Vielzellern bilden Zellen meist Funktionseinheiten (Gewebe) und ähneln sich in Form und Funktion.

    Tierische und pflanzliche Zellen sind sich in ihrem Aufbau recht ähnlich. Sie unterscheiden sich durch einige Zellorganellen (z. B. Chloroplasten) und die Zellmembran (tierisch) bzw. die Zellwand (pflanzlich).

  • Erkläre den Vorgang des Pasteurisierens.

    Tipps

    Bei der Sterilisation werden meist Temperaturen von 120-130 °C erreicht.

    Salmonellen sind stäbchenförmige Bakterien, welche z. B. Durchfallerkrankungen hervorrufen können.

    Lösung

    Um Lebensmittel länger haltbar zu machen (zu konservieren), werden sie für kurze Zeit erhitzt. Dadurch werden Mikroorganismen, wie Milchsäurebakterien oder krankheitserregende Salmonellen, abgetötet.

    Bei der Pasteurisation werden Temperaturen bis 100 °C erreicht. Das tötet die meisten Bakterien ab und schadet dem Geschmack kaum.

    Um auch hitzeresistente Bakterien- oder Schimmelpilzsporen abzutöten, müssen Lebensmittel stärker erhitzt werden. Dies passiert über den Vorgang der Sterilisation (ca. 120-130 °C), die Ultrahocherhitzung (ca. 150 °C) oder andere Verfahren zur Konservierung von Lebensmitteln.
    Je länger und stärker Lebensmittel erhitzt werden, desto stärker leiden Geschmack und Nährwert darunter, denn z. B. Vitamine zerfallen bei zu hohen Temperaturen.

  • Gib an, wodurch viele bahnbrechende Entdeckungen der Zellbiologieforschung erst ermöglicht wurden.

    Tipps

    Der Prototyp dieser Erfindung wurde bereits 1590 gebaut.

    Mit der Erfindung war es fortan möglich, Gewebe stark zu vergrößern und damit Zellen und sogar Zellorganellen zu entdecken.

    Lösung

    Ohne das Lichtmikroskop wären die Erkenntnisse im Bereich Zellbiologie wohl kaum so fortgeschritten wie heute. Aufgrund von Erweiterungen und Verbesserungen konnte die Vergrößerungskraft von Mikroskopen immer mehr gesteigert werden.

  • Erkläre die Funktionsweise eines Lichtmikroskops.

    Tipps

    Eine Lupe ist aus einer Linse aufgebaut, welche Dinge vergrößert darstellen kann. Ein Mikroskop funktioniert nach demselben Prinzip. Sie enthält nur mehrere Linsen, die eine viel stärkere Vergrößerung erlauben.

    Auch das Auge enthält eine Linse. Sie sorgt dafür, dass auf der Netzhaut (hier orange) ein scharfes Bild entsteht.

    Lösung

    Mit einem Lichtmikroskop kann man mikroskopisch kleine Dinge sehr stark vergrößern. Wie funktioniert ein Mikroskop? Durch eine Reihe von Linsen werden die Lichtstrahlen gebrochen, die das Objekt durchdringen. Das bewirkt die Entstehung eines reellen Zwischenbildes. Dieses wiederum wird durch das als Lupe wirkende Okular vergrößert (virtuelles Zwischenbild). In der Regel befinden sich vier Linsen in einem Mikroskop: sowohl im Objektiv als auch im Okular jeweils zwei. Nicht zu vergessen ist die Linse des Auges. Diese trägt aber nicht zur Vergrößerung bei, sondern sorgt für ein scharfes Bild auf der Netzhaut.