Zellphysiologie

Zellphysiologie ist das Teilgebiet der Biologie und Medizin, das die funktionellen Eigenschaften von Zellen untersucht. Ziel ist es, zu verstehen, wie Zellen Energie gewinnen, Stoffe transportieren, Signale empfangen und weitergeben, Zellen kommunizieren und schließlich ihre Lebensprozesse koordinieren. Das Fach verbindet Grundlagenforschung mit Anwendungen in Biomedizin und Pharmakologie.

Zellmembran, Transport und Energiestoffwechsel: Die Zellmembran reguliert den Stoffwechselaustausch und das intrazelluläre Milieu. Membranpotenziale, Ionenkanäle, Transporter und Pumpen steuern passive und aktive Transportprozesse. Mitochondrien liefern Energie in Form von ATP über Glykolyse, Zitratzyklus und oxidative Phosphorylierung; in Pflanzenzellen spielen Chloroplasten eine Rolle.

Signale und Kommunikation: Zellen empfangen extrazelluläre Signale über Rezeptoren wie GPCRs (G-Protein-gekoppelte Rezeptoren) und Tyrosinkinase-Rezeptoren und übertragen Informationen über Second Messenger wie cAMP und Ca2+. Signalnetzwerke steuern den Zellzyklus, Differenzierung, Apoptose und Autophagie.

Organellen und Struktur: Zentralorganell ist der Nukleus; weitere relevante Organellen sind Endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Mitochondrien, Lysosomen, Peroxisomen und Ribosomen. Zellphysiologie betrachtet auch das Zellskelett und die vesikulären Transportwege innerhalb der Zelle.

Methoden und Anwendungen: Forschungsmethoden umfassen Patch-Clamp, Fluoreszenzmikroskopie, Elektronenmikroskopie, Zellkultur sowie die Nutzung von Modellorganismen. Anwendungen liegen in der Grundlagenforschung, der Untersuchung von Krankheitsmechanismen, der Arzneimittelentwicklung sowie der Neurobiologie und Krebsforschung.