Wie viele Zellen hat der Mensch?
Um es gleich an dieser Stelle zu sagen: Es sind viele. Sehr viele!
(Joachim Schüring)
Oder genauer: Ein Erwachsener besteht aus 1014 oder 100 Billionen oder 100 000 000 000 000 einzelnen Zellen.
Legte man die durchschnittlich nur 40 Tausendstel Millimeter kleinen Zellen aneinander, reichten sie vier Millionen Kilometer weit - oder 100-mal um die Erde. Und selbst wenn man in jeder Sekunde eine Zelle an die andere reihte, würde das Ziel erst nach über drei Millionen Jahren erreicht.
Dabei nehmen all diese Zellen nur wenige hundert unterschiedliche Aufgaben wahr. Von "Beruf" können sie also etwa für die Hautbildung zuständig sein, als Blutkörperchen Sauerstoff transportieren oder als Ei und Spermium für neues Leben sorgen. Übrigens ist unser Körper einer ständigen Erneuerung unterworfen. Bei einem erwachsenen Menschen sterben in jeder Sekunde rund 50 Millionen Zellen ab - das hört sich viel an, entspricht aber, aneinandergelegt allenfalls einer zwei Kilometer langen Zellenkette. Zudem werden in jeder Sekunde auch beinahe genauso viele Zellen neu gebildet, sodass die Bilanz unter dem Strich fast ausgeglichen ist. Aber eben nur fast, denn der erwachsene Mensch baut nach und nach ab.
Zum Beispiel im Gehirn, wo rund 20 Milliarden Nervenzellen ihren Dienst tun. Täglich gehen uns davon bis zu 100 000 Stück verloren - das entspricht immerhin etwa der Größe eines Fliegenhirns, zum Glück aber nur dem 200-Tausendstel unseres Hirnzellenvorrats.
Anderswo durchlaufen die Zellen einen normalen Lebenszyklus von Werden und Vergehen und werden auf den Lippen gut zwei Wochen, in der Leber fast acht Monate und in den Knochen bis zu 30 Jahre alt. Übrigens, die größte aller menschlichen Zellen ist die weibliche Eizelle. Sie ist immerhin 0,12 Millimeter groß und mit guten Augen gerade so zu erkennen.
Chemie
Forschung am Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
Theoretische Quantenchemie.
Im Arbeitskreis Engels werden Fragestellungen der biomolekularen Chemie und der Materialwissenschaften mit Hilfe quantenchemischer (QM), molekularmechanischer (MM) und Hybridansätze (QM/MM) untersucht. Im Rahmen der Materialforschung bearbeiten wir Fragen rund um den Energie- und Ladungstransfer in organischen Halbleiter-Materialien. Ein Fokus unserer derzeitigen Untersuchungen sind Exzitonen-Trapping-Prozesse in molekularen Aggregaten oder Einkristallen. Im Bereich der biomolekularen Chemie untersuchen wir die Inhibitionsmechanismen neuer Wirkstoffe gegen Infektionskrankheiten. Hier konzentrieren wir uns zurzeit auf die Entwicklung kovalent-reversibler Inhibitoren. Neben diesen anwendungsbezogenen Arbeiten entwickelt der Arbeitskreis verbesserte Kraftfelder für intermolekulare Wechselwirkungen, die den Charge-penetration-Effekt berücksichtigen, sowie neue globale Optimierungsroutinen, die auf dem Tabu-Search beruhen. Die hier entwickelten Ansätze werden in das im AK entwickelte Programmpaket CAST implementiert.
Photochemie und chemische Dynamik.
Unsere Interessen gelten der Spektroskopie, Photochemie und Reaktionsdynamik von Molekülen. Unter Dynamik verstehen wir dabei, die mikroskopischen Details einer Reaktion aufzuklären. Wir untersuchen sowohl die Struktur und Dynamik isolierter Moleküle als auch chemische Reaktionen in Lösung. Ein Schwerpunkt liegt auf reaktiven offenschaligen Molekülen, wie Kohlenwasserstoffradikalen und Carbenen, die eine wichtige Rolle in Verbennungsprozessen spielen, aber auch in der Atmosphären- und Astrochemie von Bedeutung sind. Diese reaktiven Moleküle werden aus geeigneten Vorläufern erzeugt, die wir häufig selber synthetisieren. In unseren Studien setzen wir verschiedene sich ergänzende Methoden ein, darunter zeitaufgelöste Spektroskopie, aber auch Schwingungs- und elektronische Spektroskopie sowie die Photoionisation mit Synchrotronstrahlung. Da einige Projekte externen durchgeführt werden (z.B. an Synchrotronstrahlungsquellen), pflegen wir zahlreiche internationale Kooperationen.