Tierische Zelle – Schema: jeder Bestandteil beschriftet, wie viel Raum jeder wirklich einnimmt, und was Pflanzen nicht haben

Was zeigt ein Schema der tierischen Zelle?

Es zeigt einen Schnitt. Eine tierische Zelle ist ein dreidimensionaler Körper, und das Schema schneidet sie auf – die Außenlinie, die Sie sehen, ist also eine Schnittkante und keine Silhouette.

Drei Dinge darin sind Behauptungen. Welche Kompartimente vorhanden sind. Wie sie ineinander geschachtelt liegen. Und welche Membranen mit welchen zusammenhängen – der Teil, den fast jedes Schema zeichnet und auf den fast kein Leser hingewiesen wird. Raues und glattes ER sind ein System. Die Kernhülle hängt mit dem ER zusammen. Die Plasmamembran hängt mit nichts zusammen; sie ist der Rand.

Alles Übrige ist eine zeichnerische Entscheidung. Die Farben sind konventionell, nicht beobachtet. Die Zahl der gezeichneten Organellen ist die, die hineinpasste. Und die Größen sind in einer bestimmten, korrigierbaren Richtung falsch – davon handeln die nächsten beiden Abschnitte.

Eines ist keine zeichnerische Entscheidung: die Form. Eine pflanzliche Zelle wird als Kasten gezeichnet, weil eine Wand sie in einem Kasten hält. Eine tierische Zelle hat keine Wand, also ist die Außenlinie die Plasmamembran und sonst nichts, und sie nimmt die Form an, die ihr das Cytoskelett und ihre Nachbarn geben. Eine tierische Zelle als sauberen Kreis zu zeichnen ist die erste kleine Unwahrheit in den meisten Schemata.

Die Bestandteile der tierischen Zelle, beschriftet

Jede Beschriftung und das, was die Struktur dahinter tatsächlich ist:

Wie viel einer tierischen Zelle nimmt jedes Organell ein?

Das ist der Punkt, den fast kein Schema trifft, und die Zahlen stehen seit 1983 gedruckt zur Verfügung.

Hier die gemessene Aufteilung für eine Leberzelle, aus Alberts’ Tabelle 12-1. Ein Hepatozyt ist nicht jede tierische Zelle – eine exokrine Pankreaszelle ist fünfmal kleiner und packt sechzig Prozent ihrer Membran ins raue ER –, aber es ist eine wirkliche Zelle mit wirklichen Zahlen, und das ist mehr, als ein von einem anderen Schema abgezeichnetes Schema von sich sagen kann.

Relative Volumina der wichtigsten intrazellulären Kompartimente in einer Leberzelle, nach Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, 4. Auflage, Tabelle 12-1.

Aus dieser Tabelle folgen zwei Dinge.

Mitochondrien nehmen fast das Vierfache dessen ein, was der Zellkern einnimmt. Nicht ein wenig mehr. Fast das Vierfache. Das Standardschema – großer Kern in der Mitte, zwei Mitochondrien an der Seite – kehrt das Verhältnis um, und das ist der beständigste Fehler des Genres.

Die membranumschlossenen Kompartimente nehmen zusammen etwa die Hälfte der Zelle ein. Die andere Hälfte ist das Cytosol. Ein Schema, das die Organellen als kleine Inseln in einem weiten leeren Inneren zeichnet, hat das Verhältnis verkehrt herum; das Innere ist nicht leer, und es gibt davon nicht mehr als von allem anderen zusammen.

Die Abbildung oben ist gegen die Konvention gezeichnet. Am Bild gemessen nimmt der Kern 10,3 % der Schnittfläche ein und die neun Mitochondrien zusammen 12,1 % – die Mitochondrien liegen also vorn, und das ist die Richtung, die die Tabelle verlangt.

Es bleibt eine Untertreibung, und das Ausmaß der Untertreibung gehört gesagt. Das wahre Verhältnis ist 22 zu 6, also 3,7 zu 1; die Abbildung schafft 1,2 zu 1. Neun Mitochondrien, groß genug für eine Bezugslinie, ergeben keine 22 % des Bildes, und kein beschriftetes Schema kann das – in dem Augenblick, in dem die Organellen klein genug für die richtigen Proportionen sind, sind sie zu klein zum Beschriften. Das ist eine echte Grenze des Formats, und es ist besser, sie auszusprechen, als sie stillschweigend zu umgehen.

Was ist der Unterschied zwischen pflanzlicher und tierischer Zelle?

Die Unterschiede, auf die es einem Schema ankommt, sind struktureller Art, und sie laufen in beide Richtungen.

Die bemerkenswerte Umkehrung steht in den letzten drei Zeilen. Pflanzenzellen brauchen keine Verankerungsverbindungen, weil ihre Wände ohnehin verklebt sind; der ganze Apparat aus Tight Junctions, Desmosomen und Gap Junctions ist also eine tierische Lösung für ein Problem, das Pflanzen mit Kitt gelöst haben. Deshalb unterscheiden sich ein pflanzliches und ein tierisches Zellschema genau dort am stärksten, wo zwei Zellen einander berühren – und deshalb zeichnet der nächste Abschnitt genau diese Stelle.

Wie zwei tierische Zellen verbunden sind

Eine Pflanzenzelle spricht mit ihrer Nachbarin durch ein Plasmodesma: einen cytoplasmatischen Kanal von 20–40 nm, der eine mindestens 0,1 μm dicke Wand durchquert, wobei die Plasmamembran der einen Zelle durchgehend in die der anderen übergeht.

Eine tierische Zelle hat keine Wand zu durchqueren und macht es anders. An einer Gap Junction nähern sich die beiden Plasmamembranen bis auf 2–4 nm aneinander an, und zusammengehörige Halbkanäle, Connexone genannt, docken über diesen Spalt hinweg aneinander und bilden eine durchgehende Pore von einem Cytoplasma ins andere.

Der Wert von 1,5 nm stammt daraus, dass man fluoreszierende Moleküle bekannter Größe in eine Zelle injiziert und beobachtet, was in der nächsten ankommt. Unterhalb von etwa 1000 Dalton – anorganische Ionen, Zucker, Aminosäuren, Nukleotide, Vitamine und Botenstoffe wie cyclisches AMP – gehen die Moleküle frei hinüber. Darüber nicht; gekoppelte Zellen teilen also ihre kleinen Moleküle, behalten aber ihre Proteine und Nukleinsäuren für sich.

Die beiden anderen Zellverbindungen gehören eher in ein Schema eines Epithels als in das einer einzelnen Zelle, und sie sind zu nennen, weil genau sie im Einzelzellschema fehlen. Tight Junctions dichten benachbarte Zellen zu einem Verband ab, sodass ein auf einer Seite aufgetragener Marker nicht über sie hinausgelangt, und sie unterteilen zugleich die Plasmamembran in eine apikale und eine basolaterale Domäne, die sich nicht vermischen. Desmosomen sind knopfartige Kontaktpunkte, die Zellen aneinandernieten und Intermediärfilamente von einer Zelle zur nächsten verankern; so entsteht über ein ganzes Gewebe hinweg ein Gerüst von großer Zugfestigkeit.

Wie zeichnet man eine tierische Zelle?

Sechs Entscheidungen, in der Reihenfolge ihrer Bedeutung.

Zeichnen Sie die Außenlinie unregelmäßig. Kein Kreis, kein abgerundeter Kasten. Außerhalb der Membran hält nichts die Zelle in einer Form, und eine unregelmäßige Außenlinie sagt das, bevor eine einzige Beschriftung gelesen ist.

Setzen Sie den Kern auf etwa ein Zehntel der Fläche. Eine Kugel mit 6 % des Zellvolumens schneidet in einem mittigen Schnitt etwa 15 % der Zellfläche an, und ein Schema, das ihr ein Drittel gibt, behauptet etwas, was die Zahlen nicht tragen. Setzen Sie ihn gleich außermittig – das Zentrosom liegt daneben, und der Golgi-Apparat ist meist in der Nähe.

Zeichnen Sie mehr Mitochondrien, als sich richtig anfühlt. Zwei ist die Konvention, und zwei ist falsch. So viele, dass sie zusammen größer wirken als der Kern, kommt der Wahrheit näher – und bleibt immer noch darunter.

Zeichnen Sie raues und glattes ER als ein System. Zisternen mit Ribosomen auf der cytosolischen Seite, die in nackte Tubuli übergehen. Zwei getrennte Klekse in verschiedenen Ecken sind die verbreitetste Art, eine Unwahrheit zu lehren.

Geben Sie jedem Organell ein Unterscheidungsmerkmal. Ein Mitochondrium ohne Cristae und ein Lysosom sind dasselbe Oval. Die Cristae sind der Unterschied, also zeichnen Sie sie. Die neun Striche um ein von vorn gesehenes Zentriol sind der Unterschied zwischen einem Zentriol und einer Kapsel, also zeichnen Sie auch die.

Und dann beschriften Sie. Bezugslinien gerade, keine kreuzt eine andere, jede endet in einem Punkt auf der Struktur, die sie benennt. Setzen Sie die Schrift schon beim Zeichnen in realer Größe: Nature erlaubt höchstens 7 pt für Text in Abbildungen und mindestens 5 pt, mit 8 pt fett für Teilbildbuchstaben, in einer Abbildung von 89 mm Breite für eine Spalte oder 183 mm für zwei, auf einer Seite von 247 mm Höhe. Ein Zellschema, das in Postergröße gezeichnet und dann in einem Manuskript auf ein Drittel verkleinert wird, ist der häufigste Weg, aus einer guten Abbildung eine unlesbare zu machen.

Vektorformate überstehen diese Verkleinerung, Rasterformate nicht. Muss das Schema als Raster vorliegen, verlangt Nature mindestens 300 dpi in der Größe, in der gedruckt wird.

Dasselbe Schema ohne Beschriftung

Dieselbe Geometrie mit Zahlen statt Namen. Ausdrucken, aus dem Gedächtnis beschriften, dann gegen die Tabelle oben prüfen.

Fünf Fehler, die Schemata der tierischen Zelle machen

Der Zellkern ist zu groß und die Mitochondrien sind zu wenige. Oben behandelt, und dieser ändert, was ein Leser über die Zelle glaubt.

Raues und glattes ER als zwei Organellen gezeichnet. Sie sind ein durchgehendes Membransystem. Der einzige Unterschied ist, ob Ribosomen auf der cytosolischen Seite gebunden sind, und ein Schema, das sie in entgegengesetzte Ecken mit getrennten Beschriftungen setzt, lehrt das Gegenteil.

Der Nukleolus mit Membran gezeichnet. Er hat keine. Er ist ein dichter Bereich im Zellkern, und ihm eine Umrisslinie zu geben stellt ihn in dieselbe visuelle Klasse wie die Organellen – genau das ist der Fehler.

Die Zelle allein im weißen Raum gezeichnet. Eine tierische Zelle im Gewebe ist an ihre Nachbarn gepresst, und die Hälfte dessen, was an ihrer Plasmamembran interessant ist – Tight Junctions, Desmosomen, Gap Junctions –, gibt es nur dort, wo zwei Zellen einander berühren. Eine isoliert gezeichnete Zelle lässt diesen Strukturen nichts, wozwischen sie liegen könnten.

Peroxisomen und Lysosomen gleich gezeichnet. Es sind verschiedene Kompartimente mit verschiedenen Aufgaben, und im Maßstab eines Schemas trennt sie nur, wie sie gezeichnet sind. Geben Sie dem Lysosom ein volles, körniges Lumen und dem Peroxisom ein leeres – oder lassen Sie eines von beiden weg.

Häufige Fragen

Was ist ein Schema der tierischen Zelle? Ein beschrifteter Schnitt durch eine einzelne tierische Zelle, gezeichnet um zu zeigen, welche Kompartimente vorhanden sind und was was umschließt. Es ist eine Aufschnittdarstellung, keine Fotografie. Die Außenlinie ist die Plasmamembran und sonst nichts.

Welche Bestandteile hat eine tierische Zelle? Plasmamembran, Cytosol, Zellkern mit Hülle und Nukleolus, raues und glattes ER, Golgi-Apparat, Mitochondrien, Lysosomen, Peroxisomen, Zentrosom mit seinen Zentriolen, Ribosomen und die drei Filamentsysteme des Cytoskeletts.

Was ist der Unterschied zwischen pflanzlicher und tierischer Zelle? Pflanzen haben eine Wand, Plastiden, eine große Zentralvakuole und Plasmodesmen. Tiere haben Zentriolen und einen Satz Zellverbindungen, für den Pflanzen keine Verwendung haben. Die vollständige Liste steht in der Vergleichstabelle oben.

Welche Organellen gibt es in tierischen, aber nicht in pflanzlichen Zellen? Zentriolen, am deutlichsten. Lysosomen sind die übliche zweite Antwort und brauchen eine Einschränkung: Die pflanzliche Vakuole ist das verwandte Kompartiment und trägt dieselben hydrolytischen Enzyme.

Wie zeichnet man eine einfache tierische Zelle? Unregelmäßige Außenlinie, Kern auf etwa einem Zehntel der Fläche, mehr Mitochondrien, als sich richtig anfühlt, raues und glattes ER als ein System, ein Unterscheidungsmerkmal je Organell, dann gerade, einander nicht kreuzende Bezugslinien.

Welche Funktion hat das Zentrosom? Es ist das wichtigste Mikrotubuli-organisierende Zentrum einer tierischen Zelle. Es liegt neben dem Zellkern, enthält ein Paar rechtwinklig zueinander stehender Zentriolen und wird zu den beiden Polen der Mitosespindel.

Welches Schema der tierischen Zelle wird in der Mittelstufe verlangt? Derselbe Schnitt mit reduziertem Beschriftungssatz – Plasmamembran, Cytoplasma, Zellkern, Nukleolus, Mitochondrium, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Lysosom, Ribosomen, Vakuole und Zentrosom.

Weiterlesen

• Das Schema der pflanzlichen Zelle, ebenso beschriftet – dieselbe Behandlung für die Zelle auf der gegenüberliegenden Seite, einschließlich dessen, was die Wand zwischen zwei Pflanzenzellen wirklich enthält und warum ein Plasmodesma keine Gap Junction ist.
• Wissenschaftliche Abbildungen erstellen – die allgemeinen Regeln, denen dieses Schema folgt: Schriftgrößen, Linienstärken, Farbe und wie man prüft, ob eine Abbildung die Verkleinerung übersteht.
• Die Abbildungsvorgaben von Scientific Reports – was mit einem Schema wie diesem geschieht, wenn es in ein Manuskript kommt, und welche Vorgaben die Zeitschrift tatsächlich veröffentlicht.