Zellphysiologie

Englisch: cell physiology

Definition

Die Zellphysiologie ist ein Teilgebiet der Physiologie, das sich mit den funktionellen Vorgängen in lebenden 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.

Einteilung

Die Zellphysiologie umfasst verschiedene, eng miteinander verknüpfte Teilgebiete. 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 zellulären Prozessen zählen:

Untersuchungsmethoden

Zur Untersuchung zellphysiologischer Vorgänge kommen verschiedene experimentelle Verfahren zum Einsatz, die von der Kultivierung und Bildgebung von Zellen bis zur Messung elektrischer und molekularer Signale reichen. Hierzu zählen unter anderem:

Klinik

Störungen der Zellphysiologie liegen zahlreichen Erkrankungen zugrunde. Hierzu gehören beispielsweise Mitochondriopathien, Kanalopathien, lysosomale Speicherkrankheiten sowie Tumorerkrankungen. Auch viele genetische Erkrankungen beruhen auf Veränderungen zellphysiologischer Prozesse.

Literatur

Behrends et al., Duale Reihe Physiologie, 4. Auflage, Thieme, 2021
Pape et al., Physiologie, 10. Auflage, Thieme, 2023
Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, 7. Auflage, W.W. Norton, 2022