Prokaryoten enthalten Mitochondrien. Prokaryoten

Auf der Erde gibt es nur zwei Arten von Organismen: Eukaryoten und Prokaryoten. Sie unterscheiden sich stark in ihrer Struktur, Herkunft und evolutionären Entwicklung, worauf im Folgenden ausführlich eingegangen wird.

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Anzeichen einer prokaryotischen Zelle

Prokaryoten werden auch pränuklear genannt. Eine prokaryotische Zelle verfügt über keine anderen Organellen, die eine Membranmembran (endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Komplex) aufweisen.

Charakteristisch für sie sind außerdem:

1. ohne Hülle und geht keine Bindungen mit Proteinen ein. Informationen werden kontinuierlich übertragen und gelesen.
2. Alle Prokaryoten sind haploide Organismen.
3. Enzyme befinden sich in einem freien Zustand (diffus).
4. Sie haben die Fähigkeit, unter ungünstigen Bedingungen Sporen zu bilden.
5. Das Vorhandensein von Plasmiden – kleinen extrachromosomalen DNA-Molekülen. Ihre Funktion ist die Übertragung genetischer Informationen und die Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen viele aggressive Faktoren.
6. Das Vorhandensein von Flagellen und Pili – externe Proteinformationen, die für die Bewegung notwendig sind.
7. Gasvakuolen sind Hohlräume. Dadurch ist der Körper in der Lage, sich in der Wassersäule zu bewegen.
8. Die Zellwand von Prokaryoten (nämlich Bakterien) besteht aus Murein.
9. Die wichtigsten Methoden zur Energiegewinnung bei Prokaryoten sind Chemo- und Photosynthese.

Dazu gehören Bakterien und Archaeen. Beispiele für Prokaryoten: Spirochäten, Proteobakterien, Cyanobakterien, Crenarchaeoten.

Aufmerksamkeit! Trotz der Tatsache, dass Prokaryoten keinen Kern haben, haben sie ein Äquivalent – ​​ein Nukleoid (ein kreisförmiges DNA-Molekül ohne Hüllen) und freie DNA in Form von Plasmiden.

Struktur einer prokaryotischen Zelle

Bakterien

Vertreter dieses Königreichs gehören zu den ältesten Bewohnern der Erde und haben unter extremen Bedingungen eine hohe Überlebensrate.

Es gibt grampositive und gramnegative Bakterien. Ihr Hauptunterschied liegt in der Struktur der Zellmembran. Grampositive haben eine dickere Schale, bis zu 80 % bestehen aus einer Mureinbasis sowie Polysacchariden und Polypeptiden. Wenn sie mit Gram gefärbt werden, ergeben sie eine violette Farbe. Die meisten dieser Bakterien sind Krankheitserreger. Gramnegative haben eine dünnere Wand, die durch den periplasmatischen Raum von der Membran getrennt ist. Allerdings weist eine solche Hülle eine erhöhte Festigkeit auf und ist wesentlich resistenter gegen die Wirkung von Antikörpern.

Bakterien spielen in der Natur eine sehr wichtige Rolle:

1. Cyanobakterien (Blaualgen) tragen dazu bei, den erforderlichen Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Sie bilden mehr als die Hälfte des gesamten O2 auf der Erde.
2. Sie fördern den Abbau organischer Reste, nehmen so am Kreislauf aller Stoffe teil und sind an der Bodenbildung beteiligt.
3. Stickstofffixierer auf Hülsenfruchtwurzeln.
4. Sie reinigen Wasser aus Abfällen, beispielsweise aus der metallurgischen Industrie.
5. Sie sind Teil der Mikroflora lebender Organismen und tragen dazu bei, die Nährstoffaufnahme zu maximieren.
6. Wird in der Lebensmittelindustrie zur Gärung verwendet. So werden Käse, Hüttenkäse, Alkohol und Teig hergestellt.

Aufmerksamkeit! Neben ihrer positiven Bedeutung spielen Bakterien auch eine negative Rolle. Viele von ihnen verursachen tödliche Krankheiten wie Cholera, Typhus, Syphilis und Tuberkulose.

Bakterien

Archaeen

Zuvor wurden sie mit Bakterien zum einzigen Königreich Drobyanok zusammengefasst. Mit der Zeit wurde jedoch klar, dass Archaeen ihren eigenen, individuellen Evolutionsweg haben und sich in ihrer biochemischen Zusammensetzung und ihrem Stoffwechsel stark von anderen Mikroorganismen unterscheiden. Es gibt bis zu 5 Arten, die am besten untersuchten sind Euryarchaeota und Crenarchaeota. Die Merkmale von Archaeen sind:

• die meisten von ihnen sind Chemoautotrophen – sie synthetisieren organische Substanzen aus Kohlendioxid, Zucker, Ammoniak, Metallionen und Wasserstoff;
• spielen eine Schlüsselrolle im Stickstoff- und Kohlenstoffkreislauf;
• nehmen an der Verdauung beim Menschen und vielen Wiederkäuern teil;
• haben aufgrund der Anwesenheit von Etherbindungen in Glycerin-Ether-Lipiden eine stabilere und haltbarere Membranhülle. Dadurch können Archaeen in stark alkalischen oder sauren Umgebungen sowie bei hohen Temperaturen leben;
• Die Zellwand enthält im Gegensatz zu Bakterien kein Peptidoglycan und besteht aus Pseudomurein.

Struktur von Eukaryoten

Eukaryoten sind ein Superreich von Organismen, deren Zellen einen Zellkern enthalten. Abgesehen von Archaeen und Bakterien sind alle Lebewesen auf der Erde Eukaryoten (z. B. Pflanzen, Protozoen, Tiere). Zellen können in ihrer Form, Struktur, Größe und Funktion stark variieren. Trotzdem ähneln sie sich in den Grundlagen des Lebens, des Stoffwechsels, des Wachstums, der Entwicklung, der Reizfähigkeit und der Variabilität.

Eukaryontische Zellen können hunderte oder tausende Male größer sein als prokaryontische Zellen. Sie umfassen den Zellkern und das Zytoplasma mit zahlreichen membranösen und nichtmembranösen Organellen. Zu den membranösen gehören: endoplasmatisches Retikulum, Lysosomen, Golgi-Komplex, Mitochondrien. Nichtmembran: Ribosomen, Zellzentrum, Mikrotubuli, Mikrofilamente.

Struktur von Eukaryoten

Vergleichen wir eukaryotische Zellen aus verschiedenen Königreichen.

Das Superreich der Eukaryoten umfasst die folgenden Königreiche:

• Protozoen. Heterotrophe Lebewesen, von denen einige zur Photosynthese fähig sind (Algen). Sie vermehren sich ungeschlechtlich, sexuell und auf einfache Weise in zwei Teile. Den meisten fehlt eine Zellwand;
• Pflanzen. Sie sind Produzenten; die wichtigste Methode zur Energiegewinnung ist die Photosynthese. Die meisten Pflanzen sind unbeweglich und vermehren sich ungeschlechtlich, sexuell und vegetativ. Die Zellwand besteht aus Zellulose;
• Pilze. Vielzellig. Es gibt niedrigere und höhere. Sie sind heterotrophe Organismen und können sich nicht unabhängig bewegen. Sie vermehren sich ungeschlechtlich, sexuell und vegetativ. Sie speichern Glykogen und haben eine starke Zellwand aus Chitin;
• Tiere. Es gibt 10 Arten: Schwämme, Würmer, Arthropoden, Stachelhäuter, Akkordaten und andere. Sie sind heterotrophe Organismen. Fähig zur unabhängigen Bewegung. Der Hauptspeicherstoff ist Glykogen. Die Zellwand besteht wie bei Pilzen aus Chitin. Die wichtigste Fortpflanzungsmethode ist die sexuelle.

Tabelle: Vergleichende Eigenschaften pflanzlicher und tierischer Zellen

Vergleich von Prokaryoten und Eukaryoten

Die Strukturmerkmale prokaryontischer und eukaryontischer Zellen sind bedeutsam, einer der Hauptunterschiede betrifft jedoch die Speicherung des genetischen Materials und die Methode der Energiegewinnung.

Prokaryoten und Eukaryoten betreiben unterschiedliche Photosynthese. Bei Prokaryoten findet dieser Prozess an Membranauswüchsen (Chromatophoren) statt, die in separaten Stapeln angeordnet sind. Bakterien haben kein Fluor-Photosystem und produzieren daher im Gegensatz zu Blaualgen, die ihn bei der Photolyse produzieren, keinen Sauerstoff. Die Wasserstoffquellen in Prokaryoten sind Schwefelwasserstoff, H2, verschiedene organische Substanzen und Wasser. Die Hauptpigmente sind Bakteriochlorophyll (bei Bakterien), Chlorophyll und Phycobiline (bei Cyanobakterien).

Von allen Eukaryoten sind nur Pflanzen zur Photosynthese fähig. Sie haben spezielle Formationen – Chloroplasten, die Membranen enthalten, die in Grana oder Lamellen angeordnet sind. Das Vorhandensein des Photosystems II ermöglicht die Freisetzung von Sauerstoff in die Atmosphäre während des Prozesses der Photolyse von Wasser. Die einzige Quelle für Wasserstoffmoleküle ist Wasser. Der Hauptfarbstoff ist Chlorophyll, Phycobiline kommen nur in Rotalgen vor.

Die wichtigsten Unterschiede und charakteristischen Merkmale von Prokaryoten und Eukaryoten sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Tabelle: Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten

Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten

Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Zellen

Abschluss

Der Vergleich eines prokaryotischen und eukaryotischen Organismus ist ein ziemlich arbeitsintensiver Prozess, der die Berücksichtigung vieler Nuancen erfordert. Sie haben hinsichtlich der Struktur, der ablaufenden Prozesse und der Eigenschaften aller Lebewesen viel gemeinsam. Die Unterschiede liegen in den ausgeübten Funktionen, den Ernährungsmethoden und der inneren Organisation. Jeder, der sich für dieses Thema interessiert, kann diese Informationen nutzen.

Wie bereits erwähnt, ist die gesamte organische Welt in zwei Teile geteilt; Prokaryoten und Eukaryoten. Schauen wir sie uns genauer an.

Prokaryoten haben keinen Zellkern mit Membran und das genetische Material ist im Nukleotid konzentriert. Desoxyribonukleinsäure (DNA) bildet einen ringförmig geschlossenen Einzelstrang (Genophor). Es gibt keinen sexuellen Prozess und der Austausch von genetischem Material findet während anderer Prozesse statt, die als parasexuell bezeichnet werden.
Es gibt keine Zentriolen und keine mitotische Spindel, keine Plastiden und keine Mitochondrien. Die Zellteilung erfolgt amitotisch. Das gerüstbildende Element der Hülle ist ein Glucopeptid. Seine Schicht ist bei verschiedenen Mikroorganismen nicht gleich, was mit Polymorphismus, Filtrierbarkeit und unterschiedlicher Einstellung zur Gram-Färbung verbunden ist. Es fehlt in Mykoplasmen und Gallobakterien. Es gibt keine Flagellen oder sie sind sehr einfach. Viele Vertreter binden molekularen Stickstoff und Nährstoffe werden über die Zellwand aufgenommen. Es gibt keine Nahrungsvakuolen, Gasvakuolen sind jedoch häufig. Zu den Prokaryoten zählen Blaualgen, Rickettsien, Bakterien, Actinomyceten und Mykoplasmen.

Eukaryoten- Organismen mit einem echten Kern, der von einer Kernmembran umgeben ist. Genetisches Material ist in Chromosomen enthalten und besteht aus DNA-Strängen und Proteinen. Eukaryoten zeichnen sich durch einen typischen Sexualprozess mit abwechselnder Kernfusion und Reduktionsteilung aus; manchmal vermehren sie sich ohne Befruchtung, aber mit Fortpflanzungsorganen (Parthenogenese). Die Zelle verfügt über Zentriolen, eine mitotische Spindel, Plastiden, Mitochondrien und ein gut entwickeltes endoplasmatisches Membransystem. Die Zellteilung erfolgt mitotisch. Wenn Geißeln oder Flimmerhärchen vorhanden sind, dann sind sie sehr komplex. Sie binden keinen Luftstickstoff, sie sind in der Regel aerob, selten sekundär anaerob. Bei der Ernährung handelt es sich um eine absorbierende oder autotrophe Ernährung, bei der Nahrung im Körper aufgenommen und verdaut wird. Es gibt Nahrungsvakuolen.

Um die Art des Mikroorganismus zu bestimmen, werden im Labor seine grundlegenden Eigenschaften bestimmt: Morphologie, Wachstum, auf Nährmedien, biochemische Eigenschaften, Pathogenität usw. Basierend auf den erhaltenen Daten erfolgt die Identifizierung durch Bestimmung des Platzes der Mikrobe in der Klassifizierungstabelle.
Der Artname ist binär und besteht aus zwei Wörtern; Das erste bedeutet Gattung und wird mit einem Großbuchstaben geschrieben, das zweite bedeutet Art und wird mit einem Kleinbuchstaben geschrieben. Zum Beispiel der Erreger der Amerikanischen Faulbrut – Bacillus-Larven, Erreger einer Septikämie –Pseudomonas apisepticum.

Bakteriophagen. Dabei handelt es sich um Viren, die sich in Mikroorganismen entwickeln. Viren dieser Art kommen in der Natur überall dort vor, wo Bakterien vorkommen.

Mykoplasmen (Spiroplasmen). Mykoplasmen haben eine Größe von 100 bis 700 nm und bilden keine Sporen. Sie wachsen auf komplexen Nährböden mit hohem osmotischem Druck. Kolonien wachsen zu dichten Medien heran. Das Fehlen einer echten Zellmembran (sie wird durch eine dreischichtige Membran aus Sterollepidaten ersetzt) ​​bei Mykoplasmen führt zu einem ausgeprägten Polymorphismus – kugelförmige, körnige, ringförmige und filamentöse Formen. Die Fähigkeit, Bakterienfilter zu durchdringen, weist auf deren morphologische Plastizität hin. Mykoplasmen sind in der Natur weit verbreitet und wichtig für die Pathologie von Tieren, Vögeln und Insekten, zu denen auch Bienen gehören.

Bakterien sind pränukleäre einzellige Mikroorganismen, Prokaryoten, das heißt, sie haben keine Kernproteinhülle – eine Verpackung für DNA. Außerdem ist ihre Struktur im Vergleich zu tierischen und pflanzlichen Zellen einfacher. Die Hauptform der Ernährung ist die Photosynthese (Nutzung von Lichtenergie) oder die Chemosynthese (Oxidation von Stoffen). Zu den Prokaryoten zählen auch Archaeen und Blaualgen.

Eukaryoten sind ein Superreich lebender Organismen, deren Zellen einen Zellkern und eine klar definierte Hülle haben. Der Begriff wird aus dem Griechischen mit „guter Kern“ übersetzt, weshalb dieser Name gewählt wurde.

Dieses Superreich umfasst Pflanzen, Tiere, Pilze, Protozoen, pilzähnliche Organismen, Schleimpilze und Algen.

Es gibt eine Theorie, dass ein uraltes Cyanobakterium vor etwa 2,5 Milliarden Jahren von einer Zelle – dem Vorgänger eines Eukaryoten – eingefangen wurde, was zur Entstehung völlig neuer Mikroorganismen führte. Einige einzelne Organellen von Eukaryoten (z. B. Mitochondrien und Plastiden) sind in Struktur und Lebenseigenschaften Bakterien sehr ähnlich. Sie vermehren sich auch durch Teilung und verfügen über einen eigenen genetischen Apparat.

Der Hauptunterschied zwischen Eukaryoten und Bakterien (Prokaryoten) und Archaeen besteht in der Lage des genetischen Apparats, der von einer Doppelmembran umgeben und durch eine starke Kernhülle geschützt ist. Es gibt mehrkernige Organismen. Sie verfügen über lineare DNA, die mit Histonen verbunden ist – Proteinen, in denen die Fäden verpackt sind. Bei Bakterien ist die DNA zirkulär und nicht durch Histone gebunden.

Die Zelle verfügt über Dutzende permanenter Strukturen – ihre Organellen, die lebenswichtige Funktionen erfüllen und jeweils durch eine oder mehrere Membranen getrennt sind. Dies ist bei Prokaryoten recht selten.

Auch das Vorhandensein von Plastiden, die aus 4 Membranen bestehen können, unterscheidet Prokaryoten deutlich von Eukaryoten. Plastiden sind von einer äußeren und inneren Membran umgeben und erfüllen folgende Aufgaben:

• Funktionen der Photosynthese,
• Synthese von Aminosäuren, Purinen, Abscisinsäure und anderen wichtigen Verbindungen.

Plastiden stellen Reserven an Lipiden, Stärke und Eisen bereit.

Eukaryoten sind tausendmal größer als Prokaryoten. Deshalb müssen sie große Mengen Protein als Nahrung zu sich nehmen, um am Leben zu bleiben. Dies führte zur Entstehung räuberischer Organismen.

Strukturelle Eigenschaften

Eine Standardzelle besteht aus folgenden Strukturen:

• Kern,
• Ribosom,
• Vesikel,
• raues endoplasmatisches Retikulum,
• Golgi-Apparat,
• glattes endoplasmatisches Reticulum,
• Mitochondrien,
• Vakuole,
• Hyaloplasma,
• Lysosom,
• Zentrosom,
• Melanosom,
• Zilien, Geißeln,
• Zellenwand.

Der Kern enthält einen Nukleolus, der keine Membran besitzt. Unter einem Elektronenmikroskop ist es deutlich sichtbar. Die RNA-Synthese findet im Nukleolus statt. Der Zellkern sorgt für die Speicherung der DNA – Erbinformationen, deren Übertragung, Umsetzung und Reproduktion.

Das Ribosom hat als Organelle die Form einer Kugel und führt die Translation (Proteinsynthese aus Aminosäuren) durch. Ribosomen sind groß und klein.

Ein Vesikel ist ein kleines Organell, das durch eine Membran getrennt ist und einen intrazellulären Beutel für den Transport oder die Umwandlung von Nährstoffen und die Speicherung von Enzymen bildet.

Raues (granuläres) endoplasmatisches Retikulum besteht aus Zweigen, die durch das Vorhandensein von Blasen, Röhren und Hohlräumen gekennzeichnet sind. Es ist von einer Membranhülle umgeben. Auf seiner Oberfläche befinden sich Ribosomen, die die Proteinsynthese durchführen.

Der Golgi-Apparat ist eine Struktur, die aus Membranen und „Zisternen“ besteht, die dabei helfen, Substanzen aus dem körnigen endoplasmatischen Retikulum zu entfernen. Im Aussehen ähnelt es gestapelten Röhren. Die Reifung der Proteine ​​findet in den Tanks statt; jeder Abschnitt enthält seinen eigenen Satz Enzyme. Vom Retikulum getrennte Vesikel heften sich kontinuierlich an den Golgi-Apparat. Wenn das Protein zur Bewegung bereit ist, lösen sich die Vesikel und werden an die gewünschte Organelle abgegeben. Der Golgi-Apparat sortiert Substanzen und sendet einige davon an die Plasmamembran, andere an Lysosomen.

Glattes (agranuläres) endoplasmatisches Retikulum hat keine Ribosomen. Verantwortlich für Stoffwechselprozesse. Führt die Synthese von Lipiden, Fettsäuren und Steroiden durch. Das Gewebe der Leber und der Nebennieren besteht aus glattem endoplasmatischem Retikulum.

Mitochondrien sind Organellen, die organische Verbindungen oxidieren und dabei Energie nutzen, um das Leben des gesamten Organismus sicherzustellen. Die Form kann variieren, die Anzahl in einer Zelle kann von einem Mitochondrium bis zu Hunderttausenden variieren. Es enthält ein kreisförmiges helikales DNA-Molekül.

Aus Membranvesikeln entwickeln sich Vakuolen. Nicht alle Eukaryoten haben sie. Sie haben die Funktion, Wasser anzusammeln und Fäulnisprodukte zu entfernen. Sie sind verdauungsfördernd und pulsierend.

Hyaloplasma ist eine intrazelluläre Flüssigkeit.

Ein Lysosom ist eine Organelle, eine Art Vesikel, das von einer Membran umgeben ist und Enzyme enthält. Führt die Funktion aus, Moleküle durch Sekretion zu verdauen. Prokaryoten haben keine Lysosomen.

Das Zentrosom reguliert die Prozesse der Zellteilung und der Röhrenbildung und ist kein Membranorganell. Beteiligt sich an der Bildung von Flagellen und Flimmerhärchen.

Melanosome kommen bei Tieren vor und enthalten lichtabsorbierende Pigmente, insbesondere Melanin.

Zilien sind dünne Härchen auf der Oberfläche der Zellwand, die mit einer Membran bedeckt sind und Rezeptoren sind. Man findet sie in Ciliaten, Schwämmen und Flimmerwürmern. Sie kommen in Darmepithelzellen, Atemwegen – Bronchien, Hirnventrikeln und der Eustachischen Röhre vor.

Prokaryoten können auch Flagellen haben. Bei Bakterien sind sie viel dünner, kürzer und können sich nicht biegen. Eukaryotische Flagellen sind länger als Zilien, obwohl sie eine ähnliche Struktur haben. Bei Archaebakterien sind die Flagellen etwas dünner und unterschiedlich aufgebaut.

Zellenwand, schützt vor allem alle inneren Strukturen vor äußeren Einflüssen und transportiert auch Stoffe. Es besteht aus Murein, dessen Struktur den Grad der Gram-Färbung beeinflusst. Auch einige Bakterien, Algen, Pilze und Archaeen besitzen eine Zellwand. Bakterien können auch eine Kapsel bilden – eine schleimige Struktur aus Polysacchariden, eine große Menge Wasser um die Wand herum.

Leben und Ernährung der Eukaryoten

Der Lebenszyklus von Eukaryoten gliedert sich in zwei aufeinanderfolgende Phasen:

• Haplophase,
• Diplophase.

Es kommt zu einer Verschmelzung zweier haloploider (mit einem Chromosomensatz) Zellen und ihrer Zellkerne zu einer gemeinsamen, die zwei (diploide) Chromosomensätze aufweist. Nach einiger Zeit werden die Zellen wieder haloploid und teilen sich. Diese Methode ist für Prokaryoten völlig untypisch.

Der Unterschied zwischen Bakterien, Archaeen und Eukaryoten besteht in der Fähigkeit letzterer zur Endozytose – sie fängt andere Zellen ein und platziert sie in speziellen Beuteln (Vesikeln), in denen die Nahrung durch Fermentation bis zu einer Konsistenz „verdaut“ wird, die die Zellmembran durchdringen kann .

Einige sind zur Phagozytose (von griechisch „verschlingen“) fähig. Sie können feste Partikel (Viren, Bakterien) einfangen, verdauen und so für die Ernährung sorgen.

Eukaryoten sind auch in der Lage, Flüssigkeit aufzunehmen. Pinozytose ist die Fähigkeit aller eukaryotischen Zellen, Wassermoleküle und andere flüssige Substanzen aufzunehmen und so ihr Trinkbedürfnis zu befriedigen.

Strukturelle Merkmale, Unterschiede in den für das Leben der Zellen verantwortlichen Prozessen sowie die Größe und das Vorhandensein von Organen, die bestimmte Funktionen erfüllen – all dies unterscheidet Eukaryoten deutlich von Bakterien. Deshalb handelt es sich nicht um Bakterien, sondern um eine eigenständige Art von Mikroorganismen.

Alle lebenden Organismen werden in präzelluläre und zelluläre unterteilt. Zu den präzellulären gehören Viren und Phagen. Die zweite Gruppe, die Zellulare, wird in Prokaryoten und Eukaryoten unterteilt, bei denen es sich um pränukleäre und nukleare Organismen handelt.

Prokaryoten

Die ersten Zellen, Prokaryoten, entstanden vor mehr als 3 Milliarden Jahren auf der Erde. Dies war der größte Sprung in der Entwicklung des Lebens. Prokaryoten sind Bakterien. Ihr Aufbau ist relativ einfach. Ihre Erbinformation, die DNA, befindet sich in einem primitiven, ringförmigen Chromosom, das wenig Protein enthält. Es befindet sich in einem speziellen Abschnitt des Zytoplasmas, einem Nukleoid, und ist nicht durch eine Membran vom Rest der Zelle getrennt. Der Hauptunterschied zwischen Prokaryoten und Eukaryoten besteht darin, dass die Zellen des ersten Typs keinen echten Zellkern haben.

Das Zytoplasma pränukleärer Zellen weist viel weniger Zellstrukturen auf. Von diesen sind Ribosomen bekannt, die im Vergleich zu den Ribosomen eukaryoider Zellen kleiner sind. Die Rolle der Mitochondrien in Prokaryoten gehört zu einfachen Membranstrukturen. Ihnen fehlt auch Chloroplast. Prokaryoten haben eine Plasmamembran, über der sich eine Zellwand befindet. Sie unterscheiden sich von Eukaryoten dadurch, dass sie viel kleiner sind. In manchen Fällen können Prokaryoten sogenannte Plasmide enthalten – kleine, ringförmige,

Eukaryoten

Alle kernhaltigen Zellen unterscheiden sich in ihrem allgemeinen Strukturplan und ihrem gemeinsamen Ursprung. Sie entstanden vor 1,2 Milliarden Jahren aus pränukleären Zellen. Ihre Struktur ist viel komplexer. Sowohl Prokaryoten als auch Eukaryoten haben eine Zellmembran. Ansonsten unterscheiden sich ihre strukturellen und biochemischen Merkmale jedoch in vielerlei Hinsicht. Der wichtigste Unterschied besteht darin, dass kernhaltige Zellen einen echten Zellkern haben, in dem ihre genetische Information gespeichert ist.

Der Kern wird vom Zytoplasma durch eine spezielle Membran abgegrenzt, die aus äußeren und inneren Schichten besteht. Sie ähnelt der Plasmamembran, enthält jedoch Poren. Dank ihnen findet ein Austausch zwischen Zytoplasma und Zellkern statt. Das Genom einer Zelle besteht aus einem ganzen Satz Chromosomen; dadurch unterscheiden sich Prokaryoten und Eukaryoten auch voneinander. DNA in eukaryotischen Chromosomen ist mit Histonproteinen verknüpft.

Es gibt Nukleolen, in denen Ribosomen gebildet werden. Eine strukturlose Masse, Karyoplasma, umgibt die Chromosomen und Nukleolen. Jede Tier- und Pflanzenart verfügt über einen eigenen, streng definierten Chromosomensatz. Wenn sich Zellen teilen, verdoppeln sie sich und werden dann auf Tochterzellen verteilt

Wenn wir Prokaryoten und Eukaryoten betrachten, sind ihre Unterschiede auch im Zytoplasma der Zellen sichtbar.

Pflanzenzellen zeichnen sich durch das Vorhandensein einer großen zentralen Vakuole und Plastiden aus. kann den Zellkern an die Peripherie der Zelle bewegen. Das nahrhafte Reservekohlenhydrat einer Pflanzenzelle ist Stärke. Die Außenseite der Pflanzenzellen ist mit Zellulose bedeckt. Im Zellzentrum gibt es kein Zentriol, was nur bei Algen zu sehen ist.

Tierische Zellen haben keine zentrale Vakuole, Plastiden oder eine dichte Zellmembran. Im Zentrum der Zelle befindet sich ein Zentriol. Das Reservekohlenhydrat in tierischen Zellen ist Glykogen.

Pilzzellen haben nicht immer ein Zentriol. Die Zellwand besteht aus Chitin, im Zytoplasma gibt es keine Plastiden, dafür aber eine zentrale Vakuole im Zentrum der Zelle. Ihre Kohlenhydratreserve ist ebenfalls Glykogen.

Das Zytoplasma von Eukaryoten enthält Mitochondrien, Lysosomen, endoplasmatisches Retikulum und Bewegungsorganellen. Ihre Ribosomen sind viel größer als die Ribosomen von Prokaryoten. Das Zytoplasma der Zelle wird mithilfe spezieller Membranen aus Lipiden in separate Kompartimente unterteilt. Jeder von ihnen hat seine eigenen biochemischen Prozesse. Dies kommt bei Prokaryoten fast nie vor.

Im Allgemeinen drücken Prokaryoten und Eukaryoten die Gesetze der Evolution aus, die durch eine Bewegung von einfacheren zu komplexeren Formen gekennzeichnet ist.

Pränukleäre Zellen zeichnen sich jedoch durch eine größere Plastizität und Vielfalt an Stoffwechselprozessen aus. Viele Bakterien können Energie aus Licht oder chemischen Reaktionen gewinnen und leben in einer Umgebung ohne Sauerstoff (anaerobe Bakterien). Dadurch passen sie in das Bild der modernen Welt.

Zu den prokaryotischen Organismen zählen Bakterien – in erster Linie Bakterien im herkömmlichen Sinne des Begriffs, dann Blaualgen (Cyanobakterien) und kürzlich entdeckte grünalgenähnliche Organismen (Chloroxybakterien) sowie einige mehrzellige Organismen wie Aktinobakterien (Aktinomyceten) und Frucht- Myxobakterienkörper bilden.

All dies sind Mikroben. Der Name „Prokaryoten“ kommt von den griechischen Wörtern pro (vor) und karyon (Same, Kern). Prokaryontische Zellen sind im Allgemeinen kleiner als eukaryontische Zellen. Eine prokaryotische Struktur, die Gene trägt, manchmal fälschlicherweise genannt Bakterienchromosom, sollte aufgerufen werden Genophor. Es handelt sich um einen zirkulären DNA-Strang, der sich nicht im Zellkern befindet und von einer Membran umgeben ist; Im Elektronenmikroskop sieht das Genophor wie ein relativ transparenter Bereich aus, der sogenannte Nukleoid. In einer eukaryotischen Zelle sind Genträger Chromosomen, die sich im Zellkern befinden und von einer Membran begrenzt sind. In besonders dünnen, transparenten Präparaten lassen sich lebende Chromosomen unter dem Lichtmikroskop erkennen; häufiger werden sie in fixierten und gefärbten Zellen untersucht (im Gegensatz zum Genophor von Prokaryoten werden Chromosomen mit Feulgens Reagenz rot gefärbt). Chromosomen bestehen aus DNA, die im Komplex mit fünf Histonproteinen steht, reich an Arginin und Lysin ist und bei den meisten Eukaryoten einen erheblichen Teil der Chromosomenmasse ausmacht (mehr als die Hälfte). Histone verleihen den Chromosomen eine Reihe charakteristischer Eigenschaften – Elastizität, kompakte Faltung und Färbbarkeit. Sie sind jedoch nicht an der Bewegungsfähigkeit der Chromosomen beteiligt, für die die Mitosespindel oder ähnliche Mikrotubulisysteme verantwortlich sind.

Alle bekannten Organismen – Algen, Protozoen, Schimmelpilze, höhere Pilze, Tiere und Pflanzen – bestehen aus eukaryotischen Zellen. Die Zellen dieser Organismen (mit Ausnahme einiger Protoktisten) teilen sich durch Mitose – die sogenannte indirekte Teilung, bei der sich die Chromosomen in Längsrichtung „spalten“ und sich in zwei Gruppen zu entgegengesetzten Polen der Zelle verteilen. Das Wort Mitose wird in diesem Buch im klassischen Sinne verwendet – nur wenn es um Chromosomen und den Mitoseapparat geht; Dieses Konzept umfasst nicht die genaue direkte Verteilung der Gene, die die Verknüpfungsgruppe (Genophor) in Bakterien bilden. Prokaryontische Zellen können sich durch Konstriktion in gleiche Teile oder durch Knospung in ungleiche Teile teilen, sie teilen sich jedoch niemals durch Mitose.

Prokaryoten vermehren sich normalerweise ungeschlechtlich. Bei vielen von ihnen ist der sexuelle Prozess völlig unbekannt und die Nachkommen haben nur einen Elternteil (in diesem Buch wird sexuelle Fortpflanzung als jeder Prozess definiert, bei dem jeder Nachwuchs mehr als einen Elternteil hat – normalerweise zwei). Bei Prokaryoten, die zur sexuellen Fortpflanzung fähig sind, sind die Fortpflanzungssysteme in dem Sinne unidirektional, dass Spenderzellen („männlich“) ihre Gene an Empfängerzellen („weiblich“) weitergeben. Die Anzahl der übertragenen Gene variiert von Konjugation zu Konjugation: Die Gene bilden ein langes DNA-Molekül, und normalerweise wird nur ein kleiner Teil des Genoms übertragen (manchmal jedoch fast das gesamte Genom). Bei der Konjugation von Bakterien kommt es nicht zu einer Verschmelzung des Zytoplasmas von Zellen, wie dies bei allen Tieren, bei Pilzen (während der Verschmelzung von Hyphen) und bei vielen Pflanzen und Protozoen der Fall ist. Der neue prokaryotische Organismus, ein sogenannter Rekombinant, besteht aus der Empfängerzelle selbst, in der einige Gene durch Gene des Spenders ersetzt wurden. Daher leisten die Eltern bei Prokaryoten fast nie den gleichen Beitrag. Andererseits sind in einer sexuell erzeugten eukaryontischen Zelle (Zygote) die elterlichen Beiträge gleich oder nahezu gleich: Das neue eukaryotische Individuum erhält typischerweise die Hälfte seiner Gene und etwas Nukleoplasma und Zytoplasma von jedem Elternteil.

Chromosomen bestehen aus DNA und Proteinen, aber Präparate isolierter Chromosomen enthalten oft auch eine erhebliche Beimischung von RNA aus anderen Regionen des Zellkerns. Diese RNA, wahrscheinlich sowohl Boten- als auch Ribosom-RNA, haftet leicht an isolierten Chromosomen. Der eukaryotische Kern enthält auch Nukleolen, die aus den Vorläufern der zytoplasmatischen Ribosomen bestehen – RNA-Ketten unterschiedlicher Länge und einer großen Anzahl von Proteinen. Weitere für eukaryontische Zellen einzigartige Organellen sind Mitochondrien, Plastiden, Zentriolen und Kinetosomen mit ihren Undulipodien. Mit Ausnahme der Mikrotubuli, die sich sowohl innerhalb als auch außerhalb des Kerns befinden, liegen alle diese Organellen außerhalb der Kernmembran.

Alle motorischen Organellen einer eukaryotischen Zelle sind etwa 0,25 µm dick; Von diesen werden die längeren (von 10 bis 15 µm), die in geringer Zahl in jeder Zelle vorhanden sind, traditionell Flagellen genannt, und die kürzeren und zahlreicheren werden Zilien genannt. Elektronenmikroskopisch zeigte sich eine auffallende strukturelle Ähnlichkeit aller eukaryotischen Zilien und Flagellen: Im Querschnitt erkennt man in allen Fällen die gleiche Anordnung von Protein-Mikrotubuli (9 + 2), die jeweils einen Durchmesser von etwa 0,024 μm haben. Diese Organellen sind wesentlich komplexer als bakterielle Flagellen und haben eine völlig andere Struktur und Proteinzusammensetzung. Es ist an der Zeit, dass ihre Namen neue Informationen widerspiegeln; daher in unserem Buch für Zilien, Flagellen und verwandte Organellen von Eukaryoten (z. B. für das Axialfilament im Schwanz der Spermien, für die Struktureinheiten des Zirrus bei Ciliaten und andere Strukturen des 9 + 2-Typs und deren Derivate). , die sich aus Kinetosomen entwickeln, die ihrerseits im Querschnitt die Struktur 9 + 0 haben) wird der Begriff Undulipodium verwendet. Der Name Flagellum ist dünnen bakteriellen Flagellen und dazu homologen Strukturen vorbehalten, etwa den Axialfibrillen von Spirochäten; Flagellen sind normalerweise zu klein, um mit einem herkömmlichen Lichtmikroskop gesehen zu werden. Diese weniger eindeutige Terminologie basiert auf den Überlegungen von T. Yang und seinen Kollegen.

Allgemein bekannte Prokaryoten und Eukaryoten

Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten