Unter Stoffwechsel versteht man alle chemischen Prozesse im einem Organismus, der zur Umwandlung (Anabolismus, Katabolismus) von Stoffen führt. Der Stoffwechsel ist somit verantwortlich für die Aufnahme, den Transport und die chemische Umwandlung von Stoffen in einem Organismus. Einige der Stoffwechselreaktionen sind zwar auch im “Reagenzglas” möglich”, die Kombination der miteinander vernetzen (Stoffwechsel-)Reaktionen ist aber nur innerhalb lebender Zellen möglich. Aus diesem Grund sollte man sich zuerst die Zusammensetzung un den Aufbau von Zellen ansehen.
Untersucht man Zellen mithilfe moderner analytischer Meßmethoden auf den Massenanteil der in den Zellen enthaltenen Elemente bzw. Atomarten, so lässt sich feststellen, dass die Zellen immer wieder sehr ähnlich Werte als Ergebnis liefern.
So ist der Massenanteil von Sauerstoffatomen bei 65%, von Kohlenstoffatomen bei 18,6%, von Wasserstoffatomen bei 9,4%.
Der Massenanteil an Stickstoffatomen beträgt 3,3%, Calciumatome 1,5%, und Phosphoratome 1%. Die restlichen 1,2% setzen sich aus anderen Atomarten wie z.B. Schwefel zusammen. Daneben finden sich noch die sog. Spurenelemente (die weniger als 0,01% Massenanteil ausmachen) wie Eisen oder Kupfer.
Wichtige Bestandteile der Zelle (tierische und menschliche Zelle) sind die Zellmembran, das Zellplasma sowie die Zellorganellen Zellkern, Mitochondrien und Ribosomen.
Daneben befinden sich noch in der Zelle das endoplasmatische Reticulum, dass ein Netzwerk aus Membranen ist. Die Aufgabe des endolasmatischen Reticulum ist die Bildung von Proteinen und der Transport innerhalb der Zelle. Die gebildeten Proteine werde im endoplasmatischen Reticulum durch die Zelle transportiert und werden meistens im Golgi-Apparat gespeichert oder umgewandelt. Das sog. Cytoskelett stabilisiert die Form der Zelle und hält die Zellorganellen (Zellkern, Mitochondrien und Ribosomen) an ihrem Platz.
Untersucht man die verschiedenen Moleküle der Zellbausteine mittels strukturbildender Messverfahren, so lässt sich feststellen, dass diese Moleküle aus einem Grundgerüst aus miteinander verbundenen Kohlenstoffatomen bestehen. Dabei kann diese Kohlenstoffkette geradlinig, verzweigt oder ringförmig sein. Dies erklärt u.a. die Vielfalt dieser Moleküle. Obwohl die Wasserstoffatome nur einen Masseanteil von ca. 9-10% in der Zelle aufweisen, sind sie der häufigste Bindungspartner der Kohlenstoffatome (H-Atome haben im Vergleich zu den anderen Atomen ein geringes Gewicht). Durch die Bindung des Kohlenstoffgerüsts mit anderen Atomen, wie Phosphoratomen oder Sauerstoffatomen, entstehen die Biomoleküle mit den verschiedenen Eigenschaften, die für die Lebensfähigkeit der Zellen notwendig sind.
Die Zelle ist die kleinste lebende Einheit in allem, was lebt, und sie ist die Baustein jeder Lebensform.
Es gibt eukaryotische und prokaryotische Zellen.
Prokaryotische Zellen sind in der Regel kleiner und einfacher als die eukaryotischen Zellen. Sie besitzen keinen echten Zellkern und enthalten keine Zellorganellen.
Eukaryotische Zellen haben einen echten Zellkern, in dem die DNA gespeichert ist. Sie enthalten auch verschiedene Zellorganellen wie das Endoplasmatische Retikulum, die Mitochondrien, die Plastiden, die Vakuole und die Lysosome.
Der Zellkern ist das Kontrollzentrum der Zelle. Er enthält die meisten genetischen Informationen der Zelle in Form von DNA.
Die Mitochondrien sind die Energieproduzenten der Zelle. Sie wandeln die Energie von Nährstoffen in eine für die Zelle nutzbare Form um.
Das Zytoskelett ist ein Netzwerk aus Proteinfasern in der Zelle, das der Zelle Struktur und Form gibt und dazu beiträgt, die organisierten Bewegungen der Zelle zu ermöglichen.
Ribosomen sind komplexe Moleküle, die Proteine synthetisieren. Sie bestehen aus RNA und Proteinen.
Die Zellmembran ist eine semipermeable Membran, die die Zelle umschließt und ihre Innenwelt von der Außenwelt trennt.
Der Hauptunterschied zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen besteht darin, dass pflanzliche Zellen eine Zellwand und Chloroplasten besitzen, die in tierischen Zellen nicht vorhanden sind.