Zellphysiologie
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Definition
Unter dem Begriff der Zellphysiologie versteht man ein Teilgebiet der Physiologie, das sich mit den Funktionen lebender Zellen befasst. Gegenstand der Zellphysiologie sind die molekularen und biochemischen Prozesse, die den Stoffwechsel, den Stofftransport, die Signalübertragung sowie die Kommunikation und Homöostase von Zellen ermöglichen. Das entsprechende Adjektiv lautet zellphysiologisch.
Teilbereiche
Die Zellphysiologie umfasst verschiedene Teilgebiete, die eng miteinander verknüpft sind. Zu den wichtigsten gehören:
- Membranphysiologie: beschäftigt sich mit Aufbau und Funktion der Zellmembran sowie den Mechanismen des Stofftransports und der Signalübertragung.
- Elektrophysiologie: untersucht die Entstehung und Funktion elektrischer Signale an erregbaren und nicht erregbaren Zellen.
- Stoffwechselphysiologie: befasst sich mit den biochemischen Prozessen der Energiegewinnung und Biosynthese.
- Signaltransduktion: untersucht die Aufnahme, Weiterleitung und Verarbeitung intra- und extrazellulärer Signale.
- Zellzyklusphysiologie: beschäftigt sich mit Zellwachstum, Zellteilung und den Kontrollmechanismen des Zellzyklus.
Grundlagen
Die Zellphysiologie beruht auf dem Zusammenspiel verschiedener zellulärer Strukturen. Eine zentrale Rolle spielen die Zellmembran, das Zytoskelett sowie die membranumhüllten Organellen. Die Funktion der Zelle wird durch den kontrollierten Austausch von Stoffen und Informationen mit ihrer Umgebung sowie durch die Regulation intrazellulärer Prozesse gewährleistet.
Zu den grundlegenden Prozessen zählen insbesondere:
- Membrantransport
- Signaltransduktion
- Zellulärer Energiestoffwechsel
- Proteinbiosynthese
- Genexpression
- Zellkommunikation
- Zellzyklus
- Apoptose
Untersuchungsmethoden
Zur Untersuchung zellphysiologischer Vorgänge kommen verschiedene experimentelle Verfahren zum Einsatz. Hierzu zählen unter anderem:
Klinik
Störungen der Zellphysiologie liegen zahlreichen Erkrankungen zugrunde. Hierzu gehören beispielsweise Mitochondriopathien, Channelopathien, lysosomale Speicherkrankheiten sowie Tumorerkrankungen. Auch viele genetische Erkrankungen beruhen auf Veränderungen zellphysiologischer Prozesse.