Prokaryontische Zellen – Eigenschaften, Struktur, Teilung, Beispiele 4P

Prokaryontische Zellen – Eigenschaften, Struktur, Teilung, Beispiele 4P

Definition von prokaryotischen Zellen

Prokaryontische Zellen sind einzellige Einheiten, die in Struktur und Funktion primitiv sind, da ihnen ein membrangebundener Kern und andere Organellen fehlen. Der Begriff “Prokaryot” leitet sich von zwei griechischen Wörtern ab: “Pro” bedeutet “Vorher” und “Karyon” bedeutet “Kern”. Prokaryoten gelten als die ersten lebenden Organismen der Erde, da sie die einfachste Lebensform sind.

Eigenschaften prokaryotischer Zellen

Die allgemeinen Eigenschaften prokaryotischer Zellen sind nachstehend aufgeführt:

  • Im Allgemeinen haben prokaryotische Zellen eine Größe von 0,1 bis 5,0 um und sind erheblich kleiner als eukaryotische Zellen.
  • Die Form prokaryotischer Zellen reicht von Kokken, Bazillen, Spirillen und Vibrio. Prokaryontische Zellen mit Modifikationen dieser Formen kommen jedoch auch in der Natur vor.
  • Die zelluläre Organisation prokaryotischer Zellen ist primitiv, da ihnen ein membrangebundener Kern und andere membrangebundene Zellorganellen fehlen.
  • Das genetische Material prokaryotischer Zellen in einem einzelnen Chromosom besteht aus einem einzelnen DNA-Strang.
  • Ein kritisches Protein, Histonprotein, das in den Chromosomen von Eukaryoten gebunden gefunden wird, fehlt in prokaryotischen Zellen.
  • Prokaryontischen Zellen fehlen auch der Nucleolus und der Mitoseapparat.
  • Die Zellwand prokaryotischer Zellen ist nicht cellulosehaltig und besteht aus Kohlenhydraten und Lipiden.
  • Prokaryontische Zellen sind asexuell und vermehren sich somit über asexuelle Mittel ohne Bildung von Gameten.

Struktur (Komponenten / Teile) einer prokaryotischen Zelle

Die Struktur einer prokaryotischen Zelle ist nicht so komplex wie eukaryotische Zellen, da sie primitive Zellorganellen aufweisen. Im Allgemeinen haben die meisten prokaryotischen Zellen die folgenden Komponenten / Teile:

Kapsel

  • Dies ist eine zusätzliche äußere Hülle in einigen prokaryotischen Zellen, die dazu dienen, die Zelle vor fremden Eindringlingen zu schützen.
  • Die Kapsel besteht aus Polysacchariden, die es den Zellen ermöglichen, an verschiedenen Oberflächen zu haften und die Feuchtigkeit in der Zelle zu bewahren.

Zellenwand

  • Die Zellwand ist eine harte Entkernung von prokaryotischen Zellen, die in der Kapsel vorhanden sind.
  • Die Zellwand der meisten Prokaryoten besteht aus einem Polymer aus Kohlenhydraten und Lipiden, das als Peptidoglycan bezeichnet wird.
  • In Archaeal-Zellen enthält die Zellwand jedoch kein Peptidoglycan, sondern eine andere Struktur, die als Pseudopeptidoglycan bezeichnet wird. Es besteht aus Proteinen und anderen Polymeren.
  • Die Zellwand verleiht der Zelle Form und schützt gleichzeitig die im Zytoplasma der Zelle vorhandenen Zellorganellen.

Zellmembran / Plasmamembran / Zytoplasmatische Membran

  • Unter der Zellwand befindet sich eine Zellmembran, die aus Phospholipid besteht.
  • Das Phospholipid bildet eine Doppelschicht, die aus einem Lipid besteht, das aus Glycerin besteht, das an einen hydrophoben Phosphatkopf gebunden ist, und zwei hydrophilen Fettsäureschwänzen.
  • Bei Archaeen sind die Phospholipidschwänze normalerweise verbunden und bilden anstelle der Doppelschichtstruktur eine Monoschicht.
  • Die Plasmamembran in prokaryotischen Zellen schützt die Zelle und ermöglicht den Transport essentieller Moleküle in und aus der Zelle.

Zytoplasma

  • Das Zytoplasma ist der gesamte Raum der Zellen innerhalb der Zellmembran.
  • Es enthält ein gelartiges Cytosol und eine Lösung auf Wasserbasis, die Mineralien und andere für die Zelle essentielle Ionen enthält.
  • Außerdem enthält das Zytoplasma auch andere zelluläre Strukturen wie die Chromosomen und Ribosomen.

Ribosomen

  • Alle prokaryotischen Zellen haben 70S-Ribosomen. Die 70S-Ribosomen bestehen aus zwei Untereinheiten, 30S und 50S.
  • Hier enthält die 50S-Untereinheit 23S- und 5S-rRNA und die 30S-Untereinheit enthält 16S-rRNA.
  • Das Ribosom ist die am häufigsten beobachtete innere Struktur in prokaryotischen Zellen.
  • Die Größe und Anzahl der Ribosomen unterscheiden sich in verschiedenen prokaryotischen Zellen.
  • Das Ribosom ist für die Bildung von Polypeptiden und damit von Proteinen verantwortlich.

Nukleoidregion

  • Die Nukleoidregion des Zytoplasmas in prokaryotischen Zellen enthält ein einzelnes zirkuläres Chromosom und kleine Ringe extrachromosomaler DNA, sogenannte Plasmide.’
  • Das einzelne zirkuläre Chromosom liegt im Gegensatz zu den beiden DNA-Kopien in Eukaryoten als einzelne Kopie des genetischen Materials vor.
  • Die prokaryotischen Genome sind auch kleiner als die eukaryotischen Genome.
  • Die Plasmide werden wiederum unabhängig außerhalb der Chromosomen kopiert. Diese Plasmide könnten einige nicht essentielle Gene tragen.

Anhänge

  • Viele prokaryotische Zellen haben Zellanhänge, die als Flagellen, Pili und Fimbrien aus der Zelloberfläche herausragen.
  • Flagellen sind die häufigsten Anhänge in vielen prokaryotischen Zellen.
  • Dies sind schwanzartige Strukturen, die die Zelle beim Bewegen unterstützen.
  • Fimbrien sind dünne filamentöse Strukturen, mit denen die Zellen an verschiedenen Oberflächen haften.
  • Pillen wiederum sind längere Filamente, die in verschiedenen Zellen unterschiedliche Rollen spielen. Ein Beispiel hierfür sind die Sexualpillen, die zwei Zellen zusammenhalten, während sie die DNA-Moleküle durch den Konjugationsprozess übertragen.

Teilung prokaryotischer Zellen (Fortpflanzung)

Wie bereits erwähnt, vermehren sich prokaryotische Zellen ungeschlechtlich ohne Bildung von Gameten. Einige asexuelle Fortpflanzungsarten bei Prokaryoten sind:

Zellteilung

  • Die binäre Spaltung ist eine Art der asexuellen Fortpflanzung, bei der eine einzelne lebende Zelle oder eine Organelle doppelt so groß wird und sich dann in zwei identische Tochterzellen aufteilt, wobei jede dieser Tochterzellen das Potenzial hat, in die Größe der ursprünglichen Zelle oder Organelle zu wachsen.
  • Die binäre Spaltung ist die Fortpflanzungsform bei vielen Prokaryoten, einschließlich Archaeen, Cyanobakterien und Eubakterien.
  • Während dieses Prozesses wird das genetische Material der Elternzelle gleichmäßig in zwei Tochterzellen aufgeteilt. Infolgedessen wird in den neu gebildeten prokaryotischen Zellen keine genetische Variation beobachtet.

Schritte der binären Spaltung

  1. Die DNA der Zelle teilt sich und bildet zwei identische DNA-Moleküle, die beide in Richtung der Zellmembran bewegt werden.
  2. Die Zelle verdoppelt dann ihre Größe und die Zellmembran beginnt sich langsam zu teilen, wobei jede eine Kopie der DNA aufweist.
  3. Sobald die Teilung der Zellmembran abgeschlossen ist, wird die Zellwand zwischen den beiden DNA-Strängen gebildet, die die Elternzelle in zwei identische Tochterzellen teilen.

Rekombination

  • Eine andere asexuelle Fortpflanzungsform in prokaryotischen Zellen ist die Rekombination.
  • In diesem Fall wird das genetische Material einer Zelle durch Transduktion, Transformation und Konjugation in die Zelle eines anderen Prokaryoten eingebaut.
  • Bei der Konjugation werden zwei Zellen über Sexualpillen verbunden, wobei Gene durch die Pillen übertragen werden.
  • Bei der Transformation nimmt die prokaryotische Zelle das genetische Material aus der Umwelt auf und baut es in das Bakterienchromosom ein.
  • Bei der Transduktion erfolgt der Austausch von Genen über eine Virusinfektion. Der Bakteriophage infiziert zuerst ein Bakterium und nimmt das Zielgen auf und überträgt es auf eine andere Zelle.

Beispiele für prokaryotische Zellen

Bakterienzellen

  • Bakterien sind einzellige Organismen, die in allen Ökosystemen der Welt vorkommen.
  • Die Zellwand der Bakterienzelle besteht aus Peptidoglycan, das sie zäh und dick macht.
  • Kapseln sind für einige Bakterien einzigartig und daher möglicherweise nicht in anderen prokaryotischen Zellen vorhanden.
  • Das genetische Material von Bakterien liegt in Form kreisförmiger Chromosomenspulen vor.
  • Beispiele für Bakterienzellen sind E. coli, Streptomyces spp., Pseudomonas spp. Usw.

Archaealzelle (Archaea)

  • Archaealzellen ähneln Bakterienzellen, da auch sie primitive einzellige Organismen sind.
  • Archaealzellen kommen meist in extremen Umgebungen wie heißen Quellen, Ozeanen und Sumpfgebieten vor.
  • Die Kapsel ist in archaealen Zellen nicht vorhanden, und die Zellwand besteht aus Pseudopeptidoglycan, das aus Proteinen besteht.
  • In ähnlicher Weise weist die Zellmembran von Archaealzellen eine Phospholipid-Monoschicht auf, die die Zelle vor rauen Umgebungen schützt.
  • Beispiele für archaeale Zellen sind Halobacterium spp., Thermoplasma spp., Sulfolobus spp. Usw.

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