Die prokaryotische Zelle – Aufbau & Vermehrung

Prokaryoten sind einzellige Mikroorganismen, diese werden dadurch gekennzeichnet, dass sie keinen membranumgebenen Zellkern besitzen (Unterschied zu Eukaryoten). Die Fortpflanzung von Prokaryoten ist ungeschlechtlich, sie vermehren sich also durch Zellteilung. Oft haben sich Prokaryoten auf ihre Lebensumgebung angepasst und können verschiedene Nährstoffquellen, die ihnen zur Verfügung stehen, ideal verstoffwechseln. Es gibt viele Beweise, die dafür sprechen, dass Zellstrukturen von komplexer entwickelten Organismen direkt von Prokaryoten abstammen.

Aufbau einer prokaryotischen Zelle

Prokaryotische Zellen können in unterschiedlichen Formen auftreten. Am meisten treten sie als stäbchenförmige, spiralige oder rundliche (kokken-förmige) Körper auf. Im Vergleich zu eukaryotischen Zellen sind sie sehr viel kleiner und einfacher strukturiert. Die einfache Struktur der Prokaryoten erklärt sich dadurch, dass sie keine von Membran umgebende Zellstrukturen in ihrem Zellinneren beinhalten. Das genetische Material, das im Bakterienchromosom und Plasmiden vorhanden ist und alle weiteren Zellstrukturen liegen frei in der Zelle.

Biologie; Mikroorganismen in der Biotechnologie; 8. Klasse Mittelschule; Die prokaryotische Zelle – Aufbau & Vermehrung — **Zellplasma/Cytoplasma:** wässrige Basis im Zellinneren, enthält verschiedene zelluläre Strukturen.
**Bakterienchromosom:** freiliegendes, größtes DNA-Molekül im Bakterium, Speicherort von genetischem Material.
**Schleimkapsel:** abschließende Hülle eines Bakteriums, bietet zusätzlichen Schutz z.B. vor Austrocknung.
**Zellmembran:** Membran, die das Zellinnere umgibt, reguliert Stofftransport in und aus der Zelle.
**Zellwand**: umschließt das Zellinnere und die Zellmembran, gibt Form und Stabilität, ermöglicht Kontaktaufnahme zu anderen Zellen durch Verbindungskanäle (Plasmodesmen).
**Geißel:** fadenförmiger Apparat zur Fortbewegung, verankert in Zellmembran und Zellwand.
**Plasmid:** ringförmiges DNA-Molekül, enthält zusätzlich zu dem Bakterienchromosom genetische Informationen (z.B. Gene zur Antibiotikaresistenz).
**Ribosom:** Proteinkomplex, der im Zellplasma auftritt, Proteinherstellungsmaschine.
**Pilus:** bei bestimmten Bakterien vorkommender Zellfortsatz außerhalb der Zelle, dient der Oberflächenanheftung.

Vermehrung

Bakterien pflanzen sich mittels zwei Methoden ungeschlechtlich fort. Bei der Zellteilung trennt sich die Zellmembran, sowie die darin bestehenden Bestandteile einer Zelle durch Einschnürung in zwei. Dabei wird das Bakterienchromosom verdoppelt und auf die beiden Zellen verteilt. Es entsteht also eine Nachkommenszelle, die dieselbe Bakterien-DNA wie die Ausgangszelle trägt.

Beim Plasmidenaustausch werden Verbindungen zwischen Bakterienzellen hergestellt, die genutzt werden, um Plasmiden zu übertragen und untereinander auszutauschen. Im Gegensatz zur Zellteilung trägt dies zur genetischen Vielfalt von Bakterien bei.

Stoffwechsel

Bakterien haben sich oft auf eine Nährstoffquelle spezialisiert und können diese ideal aufnehmen, abbauen und weiterverarbeiten.

Stoffwechseltypen von Bakterien

Stoffwechseltypen	Definition
Aerob	Stoffwechselvorgänge können nur in sauerstoffhaltiger Umgebung stattfinden.
Anaerob	Stoffwechselvorgänge finden in Abwesenheit von Sauerstoff statt.
Autotroph	Verstoffwechslung von anorganischen Stoffen (Kohlenstoffdioxid, Wasser, Mineralsalze).
Phototroph	Verstoffwechslung von Sonnenlicht.

Endosymbiontentheorie

Definition

Eine Endosymbiose ist ein evolutionärer Vorgang, in dem eine Wirtszelle einen Organismus aufnimmt, aber nicht komplett verdaut. Einige Bestandteile des aufgenommenen Organismus werden in einem lang andauernden Prozess umstrukturiert und zu wirtseigenen Zellbestandteilen umgebaut.

Prokaryoten und die Endosymbiontentheorie

Die Endosymbiontentheorie ist eine Theorie zur Entstehung von membranumschlossenen Zellstrukturen (Mitochondrien, Chloroplasten) in Eukaryoten, die eine Ähnlichkeit zu freilebenden Bakterien zeigen. Demnach sollen Prokaryoten von höheren Organismen aufgenommen und nicht komplett vom Wirt verdaut worden sein. Das genetische Material der Prokaryoten wurde abgebaut und teilweise in das des Wirtsgenoms verlagert. Es kam zu einer Endosymbiose, bei der im Laufe der Evolution, die prokaryotische Zelle zu wirtseigenen Zellorganellen umgebaut wurde. Dabei hat sich die originale Zellwand des Prokaryoten zu einer Membran für das Zellorganell des Wirts entwickelt.